El dimensionamiento de una cadena de paneles solares fotovoltaicos en un tejado multidireccional debe comenzar con el comportamiento eléctrico, no con la cantidad de paneles. Los módulos orientados en diferentes direcciones reciben perfiles de irradiancia distintos, por lo que colocarlos en un mismo MPPT puede desviar la sección del tejado con mayor irradiancia de su punto de operación óptimo. La solución práctica consiste en separar los planos del tejado mediante MPPT siempre que el inversor lo permita, y luego verificar la tensión de circuito abierto en clima frío, la tensión de operación en clima cálido y los límites de corriente antes de determinar la cantidad final de paneles en serie.

Conclusiones clave

Considere cada orientación del techo como un perfil de generación independiente; las cadenas orientadas hacia el este y hacia el oeste rara vez alcanzan su potencia máxima al mismo tiempo.

Utilice la ventana de voltaje MPPT del inversor y la corriente fotovoltaica máxima como límites estrictos, y luego dimensione la cadena teniendo en cuenta las condiciones previstas de los módulos, tanto las más frías como las más calientes.

Un módulo de alta potencia como el Panel solar fotovoltaico SOONEST de 550 W a 720 W Aún se necesita una adaptación eléctrica; la potencia por sí sola no determina un número seguro de conexiones en serie.

¿Por qué la dirección del techo cambia el comportamiento de la cuerda?

La orientación del tejado modifica la hora y la forma de la curva de irradiancia. Un plano orientado al este suele generar energía antes, mientras que uno orientado al oeste produce más energía al final de la tarde. En una cadena en serie, la corriente de funcionamiento se comparte entre todos los módulos, por lo que un módulo sombreado o con poca iluminación limita la corriente disponible del resto de la cadena. Cuando dos planos de tejado se colocan en el mismo seguidor, el inversor detecta un punto de funcionamiento intermedio en lugar de dos máximos independientes.

Voltaje, corriente y la ventana MPPT

El número de conexiones en serie se controla mediante la tensión, mientras que el número de conexiones en paralelo se controla principalmente mediante la corriente. El diseño debe cumplir tres requisitos distintos: la tensión en circuito abierto en clima frío debe mantenerse por debajo de la tensión máxima de CC del inversor; la tensión de funcionamiento en clima cálido debe permanecer dentro del rango de MPPT; y la corriente de cortocircuito o de funcionamiento combinada debe mantenerse dentro del límite de entrada. Estos requisitos son diferentes y no deben sustituirse por un único cálculo de tensión nominal.

Para un módulo con una tensión de funcionamiento de 40 V, una cadena preliminar de 10 módulos tendría una tensión de aproximadamente 400 V en su punto de funcionamiento nominal. Esta cifra es solo un punto de partida para el diseño. La tensión del módulo aumenta en condiciones de frío y disminuye a medida que aumenta la temperatura de la celda, por lo que el cálculo final requiere el coeficiente de temperatura de la hoja de datos del módulo y las temperaturas de diseño del sitio. Lo mismo se aplica a la corriente: dos cadenas en paralelo pueden duplicar la corriente de entrada, aunque su tensión se mantenga cercana a la de una sola cadena.

Mantenga las cadenas paralelas eléctricamente comparables.

Las cadenas paralelas conectadas a un mismo MPPT deben usar el mismo modelo de módulo, número de módulos en serie, orientación y un perfil de sombreado similar. Sus voltajes deben ser lo suficientemente cercanos para operar con un solo voltaje del seguidor. Si una rama tiene menos módulos, su voltaje de operación preferido será diferente; el seguidor no puede mantener ambas ramas en sus puntos de máxima potencia de forma independiente. La rama más débil también puede recibir corriente inversa en condiciones anormales, por lo que es necesario revisar la protección de la cadena y la capacidad de corriente inversa del módulo, en lugar de darlas por sentadas.

La puesta en marcha debe registrar la tensión en circuito abierto y la corriente de funcionamiento de cada cadena bajo una irradiancia comparable. Una diferencia significativa indica la necesidad de comprobar la polaridad, el engaste de los conectores, el sombreado, el número de módulos o un posible daño en el circuito del diodo de derivación. La comparación resulta más útil cuando se registran la irradiancia y la temperatura de los módulos, ya que dos mediciones tomadas bajo diferentes condiciones de nubosidad no permiten determinar si las cadenas presentan desajustes.

Diseño práctico para techos orientados al este, oeste y sur.

La configuración más limpia asigna a cada plano del tejado su propio MPPT, siempre que el inversor disponga de suficientes seguidores independientes y el rango de voltaje sea compatible. Si un solo seguidor debe alimentar más de un plano, mantenga las cadenas eléctricamente idénticas y acepte que la diferencia reducirá la producción durante parte del día. No combine diferentes tipos de módulos, un número desigual de series ni secciones muy sombreadas y sin sombrear en el mismo seguidor simplemente para aprovechar la superficie del tejado sin utilizar.

El Guía de dimensionamiento de controladores solares MPPT También resulta útil cuando el conjunto alimenta un sistema basado en baterías, ya que el voltaje fotovoltaico y la corriente de carga deben comprobarse conjuntamente en lugar de tratarse como valores independientes.

Dos comprobaciones de campo que evitan costosos retrabajos

Comprobación 1: Tensión en frío en el interruptor de desconexión.

Mida o calcule la tensión máxima en circuito abierto a la temperatura de diseño más baja, incluyendo el número total de componentes en serie. Una cadena que es aceptable a 25 °C puede superar el límite del inversor en una mañana fría y despejada. Registre la Voc del módulo, el coeficiente de temperatura, la tensión en frío calculada y la tensión máxima de CC del inversor en el archivo de puesta en marcha.

Verificación 2: Enrutamiento de cables entre planos del techo

Las distintas secciones del tejado suelen generar rutas de cableado desiguales. Los tramos largos de cables positivos y negativos pueden aumentar la caída de tensión y complicar la comprobación de la polaridad, mientras que los cables paralelos que discurren por caminos diferentes pueden dificultar la previsibilidad de la distribución de la corriente. Mantenga las etiquetas de polaridad en ambos extremos, utilice conductores de calibre uniforme y verifique cada cable de forma independiente antes de combinar las entradas.

Cuando la regla MPPT simple e independiente no es suficiente

Los seguidores solares independientes no solucionan todos los problemas de compatibilidad. Si un panel solar no puede proporcionar la tensión mínima del inversor en condiciones de alta temperatura, asignarlo a un MPPT independiente seguirá dejando la entrada fuera de su rango útil. Del mismo modo, una cadena de paneles puede ajustarse al rango de tensión, pero exceder la corriente del seguidor cuando se añaden cadenas paralelas adicionales. En estos casos, las opciones son una longitud de cadena diferente, una configuración de entrada del inversor distinta o una revisión del diseño que elimine la sección del techo con menor capacidad de carga del conjunto.

Para integradores e instaladores de sistemas, Más pronto Proporciona módulos fotovoltaicos, inversores híbridos, baterías y soporte de sistemas relacionados. La pregunta clave para la adquisición no es simplemente si un módulo está disponible, sino si el módulo seleccionado, la ventana MPPT del inversor, el método de monitorización y las suposiciones de temperatura del sitio pueden suministrarse como un programa eléctrico coherente. Los detalles técnicos pueden confirmarse a través de la canal de servicio y soporte antes de que se publique la lista de materiales.

Preguntas frecuentes

¿Pueden los paneles solares del este y del oeste compartir un MPPT?

En algunos diseños, pueden conectarse eléctricamente, pero esta disposición suele ser menos eficaz que asignar un seguidor independiente a cada orientación. Los dos planos presentan curvas de irradiancia diferentes, por lo que un seguidor debe encontrar un equilibrio entre ambas. Utilice un MPPT por orientación cuando la arquitectura del inversor y los límites de voltaje lo permitan.

¿Cuántos paneles solares debería tener una cadena?

No existe un valor universal seguro. Calcule la tensión en serie en la condición más fría, verifique que esté por debajo del máximo del inversor y compruebe que la tensión de funcionamiento en caliente se mantenga por encima del mínimo del MPPT. A continuación, verifique la corriente de cualquier cadena en paralelo.

¿Un panel de mayor potencia siempre reduce el número de cadenas?

No automáticamente. Una mayor potencia puede modificar la corriente y el voltaje de funcionamiento, y las dimensiones del módulo pueden alterar la distribución disponible en el tejado. El número de cadenas debe basarse en los valores eléctricos y la geometría del tejado, no solo en la potencia indicada en la etiqueta.

Conclusión

El diseño fiable de sistemas fotovoltaicos multidireccionales se logra adaptando el comportamiento del tejado al del sistema MPPT. Siempre que sea posible, se recomienda realizar pruebas de orientación independientes, validar la tensión en temperaturas extremas, comprobar la corriente tras las conexiones en paralelo y registrar el resultado en el cronograma de instalación. Este proceso da como resultado un sistema más fácil de poner en marcha y de explicar cuando la salida medida difiere entre las distintas secciones del tejado.