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Sistema inteligente de desconexión modular fotovoltaica

Los sistemas fotovoltaicos (FV) se han convertido en una fuente importante y establecida de energía, con una capacidad instalada actual de aproximadamente 230 gigawatts en todo el mundo. Considerando que cerca de dos tercios de todos estos sistemas se instalan en techos, mantener y reparar las instalaciones fotovoltaicas debe ser tan fácil y seguro como ponerlas en funcionamiento.

Estudios recientes muestran que la capacidad de alimentación de los sistemas fotovoltaicos aumentará aproximadamente a 600 gigavatios en 2020. Esta proporción relativamente pequeña pero significativa de la mezcla energética contribuye a frenar el cambio climático y nos ayuda a gestionar los recursos energéticos disponibles de manera sostenible. Los paneles FV se están expandiendo en áreas industriales y urbanas, destacando su inmenso potencial para mejorar la eficiencia energética de edificios y negocios.

Los sistemas fotovoltaicos, que a menudo se utilizan con inversores de cadena, varían en términos de rendimiento entre 30 y 500 kilovatios. Los módulos fotovoltaicos de estos sistemas están alineados en una fila y conectados a las entradas de los inversores como una sola unidad. Este método de cableado hace que el voltaje del sistema acumule varios cientos y miles de voltios, dependiendo del número de módulos. La concentración de corriente continua es muy alta en esta parte del sistema fotovoltaico. La corriente solo se convierte en corriente alterna -que puede utilizarse como fuente de alimentación, por ejemplo- una vez que pasa a través del inversor.


Aumento del riesgo de accidentes relacionados con la electricidad

La experiencia ha demostrado que los operadores e ingenieros de sistemas fotovoltaicos necesitan realizar reparaciones con más frecuencia de lo que se prescribe para el mantenimiento regular. Según las estadísticas, estas acciones se deben a que el cableado en sistemas fotovoltaicos es particularmente susceptible a daños a lo largo del año. Los fallos de aislamiento a menudo surgen en el cableado, que puede ser muy peligroso cuando alguien está manejando el sistema fotovoltaico. De acuerdo a los estudios de la Asociación Alemana de Seguros de Responsabilidad Civil de los Empleadores, aproximadamente el 10% de los accidentes registrados en 2012 fueron causados por contacto eléctrico cuando se trabaja en un sistema fotovoltaico. Aunque esta cifra parece bastante baja, debemos tener en cuenta que el número de sistemas fotovoltaicos que se están instalando ha aumentado significativamente desde 2012. Como resultado, ha aumentado la cantidad de trabajo necesario de reparación y el potencial de más accidentes. Al mismo tiempo, este tipo de lesión física es completamente evitable si se puede desconectar la tensión de CC a nivel modular. Este método de desconexión modular evita la acumulación de altos voltajes, permitiendo a los ingenieros trabajar en condiciones completamente seguras.


Seguridad antes de ahorrar costos

Muchos sistemas fotovoltaicos de hoy en día todavía cuentan con un punto de desconexión centralizado, instalándose un interruptor de circuito convencional en o cerca del inversor. Este diseño no prioriza la seguridad. A veces se instalan puntos de desconexión adicionales alrededor del punto de entrada al techo, junto con otras medidas de protección pasivas, tales como conductos de cables resistentes al fuego, para aumentar el nivel de seguridad de los equipos de rescate que pueden necesitar llegar en caso de incendio. Sin embargo, ninguna de estas medidas elimina la fuente real del riesgo. Los dispositivos de desconexión simplemente interrumpen el flujo de corrientes; el alto voltaje continúa acumulándose en el sistema mientras haya luz del sol que brilla en el sistema fotovoltaico. Incluso las cinco normas de seguridad bien conocidas, que han demostrado ser eficaces en la práctica, no pueden implementarse con una solución de lado DC porque no se puede desconectar. La desconexión individual de los módulos fotovoltaicos es la única solución que garantiza la seguridad, ya que evita, en primer lugar, la generación de altas tensiones del sistema. Este enfoque significa que cada módulo fotovoltaico debe disponer de su propio conmutador, lo que conduce a mayores costos de equipo. Sin embargo, es inapropiado e irresponsable abogar por un gasto menor en costos de adquisición mientras la seguridad de los trabajadores se deja en riesgo. Nadie consideraría nunca renunciar a un sistema de desconexión de seguridad en otras plantas con el fin de permitir que el operador haga un ahorro del diez por ciento del precio de compra total. Esto no debería ser diferente con un sistema fotovoltaico.


Desconexión automática cuando el sistema se está ejecutando anormalmente

Un sistema de desconexión de seguridad debe ser asequible y capaz de proporcionar beneficios reales para mantener el atractivo de los sistemas fotovoltaicos como fuente de energía. Con este fin se han desarrollado dispositivos inteligentes de desconexión modular que pueden proteger a todos los que están involucrados con sistemas fotovoltaicos sin necesidad de conocimientos técnicos especializados.

Estos dispositivos constan generalmente de dos subsistemas que apagan total y automáticamente el sistema fotovoltaico y lo vuelven a encender después. Cada una de las unidades de conmutación, instaladas directamente detrás de cada módulo, funciona independientemente y detecta cualquier comportamiento anormal exhibido por el módulo. El comportamiento anormal se considera como una indicación de que las operaciones no son seguras y el módulo se apaga posteriormente. Si el inversor está desconectado, esto es evaluado como comportamiento irregular, permitiendo que todo el sistema se apague manualmente. Esto significa que el operador o ingeniero puede simplemente apagar el inversor para apagar todo el lado DC del sistema fotovoltaico cuando se requiere limpieza, mantenimiento o reparación. También garantiza la seguridad de los bomberos en la escena si hay o no especialistas técnicos en el sitio. Una de las primeras medidas en este escenario es cerrar todo el edificio usando el fusible principal o incluso desactivar un bloque completo usando el tablero de distribución principal. Estos pasos le permiten cerrar el lado DC del inversor y todos los módulos fotovoltaicos de acuerdo con las normas aplicables.


Artículo gentileza de Phoenix Contact Chile. www.phoenixcontact.cl
Enero 2017
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