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Monitorización de strings en grandes plantas solares

Los sistemas de monitorización de strings permiten mantener un nivel de PR elevado, haciendo que el sistema produzca la energía deseada en todo momento, consiguiendo así mantener una rentabilidad de la inversión estable y sostenible en el tiempo.

La monitorización de los strings de DC en las grandes plantas solares fotovoltaicas ha sido una práctica habitual desde que se empezaron a instalar los primeros sistemas de varios MW de potencia hace más de 10 años. El objetivo era medir la producción de cada string (cadena) de módulos (o paneles) fotovoltaicos y detectar y corregir rápidamente cualquier anomalía en su funcionamiento, en caso de que algo sucediera.

El elevado precio de los paneles fotovoltaicos y el ajustado rendimiento de los mismos (alrededor del 15%) obligaba a los diseñadores de sistemas a incluir sistemas de supervisión y control que evitaran que un problema en esta parte del sistema penalizara de forma grave a la producción final. La medición de tensión y corriente de cada string fotovoltaico permite detectar problemas ocasionados por sombras, suciedad, efecto PID o incluso un rendimiento más bajo de lo esperado en los paneles en condiciones normales de operación.

El constante crecimiento del sector fotovoltaico, y especialmente el aumento de los grandes parques solares construidos, ha provocado un descenso de los precios de muchos de los elementos que conforman el parque solar. En concreto, los paneles fotovoltaicos han sufrido una importante caída de los precios durante los últimos años (se estima que entre un 50-80% desde 2007, en función del tipo de panel). Además, el descenso de precio de los PPA (Price Purchase Agreement) en muchos países donde se construían parques solares ha ayudado a enfatizar esta situación.

Este descenso extremo de los precios obliga a los constructores de los parques a buscar nuevas soluciones que les permitan alcanzar unos beneficios razonables. Al diseñar un sistema, las empresas se han centrado en optimizar los costos de CAPEX (CAPital EXpendidures, o bien inversiones de capital) y de OPEX (OPerating EXpendidures, o bien gastos operacionales), así como en optimizar la generación solar (Energy Yield), optimizar los seguros o reducir los riesgos mediante Due Diligences técnicas y de productos.

En muchos proyectos, algunas empresas EPC han decidido prescindir de la monitorización a nivel de string, buscando el objetivo de reducir al máximo los costos de instalación (CAPEX) del proyecto. Esta es una decisión equivocada, y prueba de ello es la cantidad de empresas de proyectos que están siendo contratadas para mejorar el rendimiento de los sistemas en funcionamiento (también conocido como Performance Ratio, PR), ya que la realidad está haciendo evidente que es necesario detectar y corregir con rapidez los problemas en el momento en que ocurren.

Tomemos por ejemplo un parque de 10 MW y un costo aproximado de referencia US$1/Wp. Esto significaría que un sistema fotovoltaico de 10 MW tendría un costo aproximado de 10 millones de dólares (este dato es aproximado y variable según el proyecto, pero sirve perfectamente para el ejemplo a ilustrar).

La Tabla 1 nos muestra el resumen de costos.

El ejemplo de la Tabla 1 nos muestra que el costo entre instalar o no un sistema de monitorización de string representa un 0,5% del total del proyecto. A pesar de este número tan bajo, en varios proyectos donde se busca optimizar al máximo los costos de instalación, algunas empresas toman la decisión de suprimir esta parte del sistema, poniendo como contramedidas dos elementos: la monitorización en el inversor central y una inspección cada 4-6 meses (en algunos casos incluso cada 12 meses) por parte de personal de mantenimiento.

El problema es que ninguna de estas dos contramedidas reemplaza los beneficios de un sistema de monitorización de string. Analicemos el porqué:

Monitorización en el inversor central: la precisión en la medida en un inversor central no permite identificar pequeños problemas, solo grandes fallos. Como muestra el ejemplo de la Figura 2, este tipo de pequeños problemas son imperceptibles a nivel de un inversor de 1 o 2 MW.

Inspección manual del parque fotovoltaico: en caso de que haya un contrato de O&M que obligue a realizar una supervisión del parque cada 4 meses por ejemplo, esto significa que el parque puede estar hasta 4 meses (en caso de que cuando se haga la revisión se detecte y se corrija) con el problema. El ejemplo de la Figura 2 muestra los elevados costos que esto puede suponer. Póngase un ejemplo en el que solo un 1% del total de strings no estén produciendo la potencia deseada por cualquiera de los problemas explicados anteriormente (sombras, paneles sucios, fallo en conexiones, degradación de módulos por efecto PID, etc.).

Considerando un promedio de PPA de US$50/MWh, esto supondría unas pérdidas de US$205/día, o, expresado de otra forma, US$75.000/anuales.

Es, por tanto, evidente que un sistema de monitorización de string es imprescindible para reducir los costos y maximizar los beneficios. Es importante recordar que los propietarios de los sistemas fotovoltaicos realizan una inversión buscando una rentabilidad lo más beneficiosa posible. Los sistemas de monitorización de strings permiten mantener un nivel de PR elevado, haciendo que el sistema produzca la energía deseada en todo momento, consiguiendo así mantener una rentabilidad de la inversión estable y sostenible en el tiempo.

En otras palabras, el monitoreo de la energía que ingresa al inversor, permite obtener el mayor rendimiento y la mejor rentabilidad de estas plantas.


Gentileza de Weidmüller Chile. / rodrigo.hernandez@weidmueller.com
Noviembre 2021
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