Información Técnica - Derrateo por temperatura en el Sunny

Información Técnica
Derrateo por temperatura en el Sunny Boy y el Sunny Tripower
En el derrateo por temperatura el inversor reduce su potencia para proteger los componentes del sobrecalentamiento.
En este documento se explica cómo se regula la temperatura en el inversor, cuáles son las causas del derrateo por
temperatura y qué medidas se pueden tomar para evitar este derrateo.
Temp-Derating-TI-es-13 | Versión 1.3
ESPAÑOL
1 ¿En qué consiste el derrateo por temperatura?
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1 ¿En qué consiste el derrateo por temperatura?
El derrateo consiste en la reducción controlada de la potencia del inversor. En funcionamiento normal los inversores
operan en el punto de máxima potencia. En este punto de operación, la relación entre la tensión y la corriente
fotovoltaicas está ajustada de tal manera que se obtiene la potencia máxima. La posición del punto de máxima potencia
varía constantemente en función de la irradiación y la temperatura en los módulos fotovoltaicos.
El derrateo en función de la temperatura sirve para que los componentes semiconductores del inversor no se calienten
en exceso. Si en los componentes monitorizados se alcanza la temperatura máxima permitida, el inversor desplaza su
punto de operación a una potencia menor. Al hacerlo, la potencia se reduce gradualmente. En caso extremo, el inversor
se desconecta por completo. En cuanto la temperatura de los componentes que están en riesgo es inferior al valor crítico,
el inversor se dirige de nuevo al punto de operación óptimo.
Imagen 1: Ejemplo de la curva de potencia con el derrateo por temperatura
El derrateo por temperatura puede producirse por diferentes razones. A continuación se enumeran algunas de ellas:
• Si la zona en la que está instalado el inversor impide la disipación del calor del equipo.
• Si durante el funcionamiento los inversores están expuestos a la irradiación solar directa o las temperaturas
ambiente impiden la disipación del calor.
• Si el generador fotovoltaico y el inversor no están bien sincronizados (la potencia del generador fotovoltaico en
relación con la potencia del inversor).
• Si el lugar de instalación del inversor está ubicado a una altitud desfavorable (p. ej. para zonas alrededor de la
altitud máxima de funcionamiento sobre el nivel del mar, consulte el capítulo “Datos técnicos” en las instrucciones
de funcionamiento del inversor). A mayor altitud se aumenta el derrateo por temperatura debido a que la densidad
del aire es menor y por lo tanto, se reduce el efecto de refrigeración del aire.
• Si la tensión de CC (U_MPP) del inversor permanece a un nivel alto.
Teniendo en cuenta que la tensión de funcionamiento de CC afecta considerablemente el comportamiento de derrateo
del inversor, es recomendable para mayor claridad visualizar diferentes tensiones de funcionamiento de CC en el perfil
de temperatura (consulte la imagen 2). El desarrollo del derrateo en función de la tensión de funcionamiento de CC en
un inversor de SMA se visualiza siguiendo las disposiciones normativas actuales (p. ej. la DIN EN 50524). Es decir, se
visualiza el derrateo a tensión de CC mínima (U_MPP_Min), a tensión de CC nominal (U_Nenn) y a tensión de CC
máxima (U_MPP_Max) respectivamente.
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1 ¿En qué consiste el derrateo por temperatura?
Imagen 2: Ejemplo del comportamiento de derrateo de un inversor de SMA a diferentes tensiones de funcionamiento
La siguiente imagen (imagen 3) muestra un ejemplo de los diferentes puntos de operación de una planta fotovoltaica
(Australia, Alice Springs, sobredimensionado en un 140%) en función de la temperatura ambiente y la respectiva tensión
de funcionamiento de CC en el generador fotovoltaico. Dentro de la zona izquierda de la curva característica el inversor
puede estar en funcionamiento permanente con su potencia total.
La imagen demuestra que no se debe sobrevalorar el efecto que tienen las tensiones de funcionamiento de CC altas en
el comportamiento de la temperatura. Así es que, por ejemplo, al subir la temperatura, la tensión de funcionamiento de
CC disminuye desde 800 VDC a 15 °C hasta 720 VCD a 40 °C. Es decir, la tensión de CC máxima del inversor no
representa tanto el funcionamiento normal, sino más bien un límite técnico. No existe ningún punto de operación del
generador fotovoltaico en el que el inversor deba inyectar con su potencia total a temperaturas superiores a 31 °C (con
800 V).
Imagen 3: Puntos de operación de una planta fotovoltaica y curva característica del rango de operación dentro del que el inversor puede
inyectar con su potencia total (ubicación de la planta: Australia, Alice Springs; sobredimensionado en un 140%)
En principio, el derrateo por temperatura no tiene consecuencias negativas en el inversor. Cuando el inversor se
encuentra en el estado de funcionamiento “Derrateo”, se enciende un led luminoso y en la pantalla del inversor se
muestra una advertencia. El inversor muestra esta advertencia hasta que se desconecta al caer la noche.
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2 Diseño de la planta y derrateo por temperatura
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2 Diseño de la planta y derrateo por temperatura
El diseño correcto de una planta fotovoltaica no tiene que excluir por completo el derrateo. Las plantas fotovoltaicas se
optimizan en cuanto a su rendimiento energético total. La potencia disponible en la salida del inversor se calcula a partir
de la potencia suministrada por el generador fotovoltaico y el rendimiento del inversor. Por lo tanto, es determinante que
el producto de estos dos factores sea lo mayor posible.
La imagen 4 muestra un ejemplo de una planta fotovoltaica en la ciudad alemana de Freiburg im Breisgau en el que se
observa la cantidad de energía disponible a lo largo de un año en las zonas del rango de potencia del generador
fotovoltaico. La frecuencia con la que se producen estas potencias está visualizada en el diagrama. Como se producen
muy a menudo, las bajas potencias en las zonas de carga parcial inferiores contribuyen de forma considerable a la
potencia total.
Imagen 4: Oferta de energía con respecto al rango de potencia del generador fotovoltaico (ejemplo: Freiburg im Breisgau, Alemania)
La eficiencia con la que el inversor transforma la potencia disponible del generador fotovoltaico depende del desarrollo
de su coeficiente de rendimiento.
Para evitar el derrateo con potencias máximas del generador fotovoltaico, se podría optar por un inversor que tenga
una potencia nominal superior al 100% de la potencia del generador. Sin embargo, en tal caso la mayor parte del
rendimiento de carga parcial se encontraría en una zona en la que el inversor tiene un rendimiento energético
relativamente bajo. Las pérdidas en la zona de carga parcial serían mayores que las ganancias por el aprovechamiento
completo de las potencias máximas (consulte la imagen 6).
Imagen 5: Rendimiento y potencia de entrada y salida del inversor con una potencia nominal del inversor de un 90% hasta un 100% de la
potencia del generador fotovoltaico
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2 Diseño de la planta y derrateo por temperatura
Imagen 6: Rendimiento y potencia de entrada y salida del inversor con una potencia nominal del inversor superior al 100% de la potencia del
generador fotovoltaico
Si la planta fotovoltaica está sincronizada de manera óptima, el derrateo solo se produce esporádicamente. Si el
derrateo se produce con frecuencia, es posible que el inversor esté subdimensionado con relación al generador
fotovoltaico (para ver las razones de un frecuente derrateo por temperatura, consulte capítulo 1, página 2).
Para diseñar su planta fotovoltaica de manera óptima, puede utilizar el software de diseño “Sunny Design”. Puede
descargar el Sunny Design de forma gratuita en www.SMA-Solar.com.
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3 Disipación del calor de los inversores
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3 Disipación del calor de los inversores
Los inversores de SMA están equipados con un sistema de refrigeración adaptado a la potencia y estructura del equipo.
Los inversores refrigerados de forma pasiva disipan el calor al aire a través de disipadores de calor.
Los equipos refrigerados de forma activa con el sistema OptiCool se ventilan adicionalmente. En cuanto el equipo
genera más calor del que puede disipar a través de la carcasa, comienza a funcionar un ventilador interno que genera
una corriente de aire en los canales de refrigeración de la carcasa. El ventilador dispone de un control de revoluciones,
es decir, al aumentar la temperatura, aumentan las revoluciones. La ventaja de la ventilación activa es que, aunque
aumente la temperatura, el inversor puede inyectar su potencia máxima. El derrateo solo se produce cuando la
refrigeración no es suficiente. En comparación con los equipos refrigerados de forma pasiva, los refrigerados de forma
activa disponen de reservas de potencia adicionales.
Cuando instale inversores, asegúrese de que puedan disipar la cantidad suficiente de calor para evitar que se produzca
el derrateo por temperatura:
• Instale los inversores en lugares frescos: si tiene que elegir entre el sótano y el desván, el lugar ideal es el sótano.
• Elija lugares en los que haya una renovación continua del aire. En caso necesario, instale una ventilación adicional.
• No exponga los inversores a la irradiación solar directa. Si la planta se encuentra al aire libre aproveche las
sombras existentes o construya un techo encima del inversor.
• Mantenga las distancias mínimas que se indican en las instrucciones de instalación con respecto a inversores
cercanos u otros objetos. Si se pueden prever temperaturas altas en el lugar de instalación, aumente estas
distancias.
• Coloque los inversores de tal manera que no aspiren el aire caliente de otros inversores. Para que el calor de los
disipadores pueda escapar hacia arriba, no coloque los inversores refrigerados de forma pasiva uno al lado del
otro, sino como se muestra a continuación:
Imagen 7: Disposición de inversores refrigerados de forma pasiva para optimizar la disipación del calor del Sunny Boy 1300, Sunny Boy 1600
y Sunny Boy 2100TL
En inversores refrigerados de forma activa la disposición óptima depende de la posición de las aberturas de entrada y
salida de aire. A continuación, encontrará algunos ejemplos.
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3 Disipación del calor de los inversores
Imagen 8: Disposición de inversores refrigerados de forma activa (Sunny Boy) para optimizar la disipación del calor
Imagen 9: Disposición de inversores refrigerados de forma activa para optimizar la disipación del calor del Sunny Tripower
Gracias al perfeccionado sistema de ventilación, para los inversores Sunny Tripower no existen requisitos especiales
para su disposición al colocarlos en varias filas.
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4 Cuándo se produce el derrateo por temperatura y qué hacer
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4 Cuándo se produce el derrateo por temperatura y qué hacer
Los inversores de SMA están construidos de tal forma que si el diseño de la planta fotovoltaica es correcto y las
condiciones ambientales son adecuadas, no se sobrepasa la temperatura de funcionamiento permitida. No obstante, si
aun así se produce el derrateo por temperatura, puede ser debido a que:
• El inversor no puede disipar el calor necesario al aire porque hay suciedad en el disipador o en la rejilla del
ventilador; o bien porque se ha producido un fallo en el ventilador. Limpie las piezas según se describe en las
instrucciones de instalación de cada inversor.
• Se ha seleccionado una potencia del inversor demasiado baja comparada con la del generador fotovoltaico. Este
tipo de dimensionado puede ser muy rentable desde el punto de vista económico, por lo que hoy en día se aplica
muy a menudo. En condiciones climáticas extremas, como en caso de una irradiación solar muy alta combinada
con temperaturas bajas de los módulos fotovoltaicos, la potencia del generador fotovoltaico puede sobrepasar la
potencia nominal del inversor, incluso si el diseño de la planta es correcto.
• La zona en la que el inversor está instalado no ofrece las condiciones climáticas que son necesarias (consulte el
capítulo “Datos técnicos” en las instrucciones de cada inversor). La instalación del inversor debe realizarla un
especialista en un lugar más adecuado. Asegúrese de que se mantengan las distancias mínimas recomendadas
entre varios equipos. Aumente las distancias adicionalmente en zonas de instalación calurosas. Instale los equipos
fuera de la corriente de aire caliente de otros inversores (consulte el capítulo 3, página 6). En caso necesario,
refrigere adicionalmente el inversor. Ventile varios inversores de manera que la corriente de aire refrigere todos los
equipos de forma uniforme.
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