Gestión inteligente del cableado: Energía solar con o sin raíles en tejados metálicos

¿Es usted nuevo en la instalación de módulos solares fotovoltaicos en un tejado metálico? Hemos escuchado a muchos de ustedes que les gustaría conocer mejor los fundamentos de la instalación solar fotovoltaica, especialmente a la hora de preparar el terreno para una gestión adecuada de los cables. Así que hoy le ofrecemos un manual sobre:

• Los componentes de un campo fotovoltaico y su funcionamiento conjunto.
• Una visión general de la electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE).
• Los pasos para prepararse para el diseño de la gestión del cableado solar fotovoltaico.

¿Cómo interactúan los componentes de su campo fotovoltaico?

Echemos un vistazo rápido a algunas características básicas de su instalación solar:

• Una célula solar (célula fotovoltaica) está hecha de material semiconductor. La célula absorbe y convierte la luz solar en electricidad de corriente continua (CC).
• Un módulo solar es un conjunto de células conectadas entre sí y alojadas en un marco sellado con una superficie de cristal.
• Cada módulo tiene dos hilos conductores: uno con carga positiva [+] y otro con carga negativa [-]. Los conductores están montados en la parte inferior de cada módulo.
• Una cadena es un conjunto de módulos conectados eléctricamente mediante cables conductores. Una cadena suele tener entre 16 y 18 módulos, pero el número de módulos varía en función de su potencia y de la capacidad de entrada del inversor.
• Un campo solar es un conjunto de cadenas de módulos que trabajan juntos para generar una única producción eléctrica.
• Equilibrio del sistema (BOS) Los componentes son los elementos que su sistema necesita para funcionar eficazmente, aparte de los módulos. Los elementos de la BOS incluyen:
  • Un inversor inversor para convertir la electricidad de CC en electricidad de corriente alterna (CA). El inversor puede estar situado en el tejado, al borde del sistema fotovoltaico, en otro lugar fuera del edificio o incluso dentro de él.
  • A homerun para conducir la electricidad generada por los módulos hasta el inversor para su conversión de CC a CA. El homerun aloja haces de cables y puede consistir en conductos o bandejas de gestión de cables.
  • Cajas combinadoras/de empalme empalmes de cableado doméstico y otros dispositivos de conexión eléctrica.
  • Herrajes de montaje/estructuras.
  • Baterías y otras piezas suplementarias.

¿Cómo se lleva la energía de los módulos al edificio?

Los conductores situados bajo los módulos deben conectarse en serie, de forma que el conductor "+" de un módulo se conecte al conductor "-" del siguiente módulo de la cadena. El resultado es un conductor "+" en un extremo de la cadena y un conductor "-" en el otro. Los cables puente se conectan a los extremos de la cadena para conducir la electricidad por debajo del conjunto, a través del homerun y hasta el inversor.

Como con cualquier componente eléctrico, la conexión a tierra es importante. El código de construcción exige que cualquier elemento metálico de su sistema solar fotovoltaico que no transporte energía/electricidad (como los marcos metálicos de los módulos) esté conectado a tierra. La toma de tierra tiene que ir a la toma de tierra del sistema de su edificio para la protección en caso de que un cable que lleva la electricidad se rompe con el tiempo y electrifica algún otro componente metálico. Estos otros elementos metálicos deben estar conectados eléctricamente entre sí mediante un método aprobado para mantener una ruta de tierra continua. Algunas soluciones de montaje sin raíles funcionan como dispositivos de conexión UL y hacen que la conexión sea automática. 

Una vez que todos los componentes están unidos, se establece una cadena de toma de tierra y sólo uno de los componentes de la cadena necesita un cable para conectar el sistema a tierra (ya que cada componente metálico unido también está conectado a tierra). 

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Los cables no pueden estar en el tejado, ya que transportan electricidad y el tejado metálico es, bueno, metálico. Y mantener los cables fuera del tejado los protege del agua y la suciedad. Los cables conductores suelen ser más largos de lo necesario si simplemente se conectan a un módulo adyacente, por lo que deben enrollarse, meterse debajo del módulo y fijarse en su sitio. Lo mejor es fijar los cables a la parte inferior de los bastidores de los módulos con abrazaderas. Los clips de alambre están disponibles en muchas formas diferentes y son una manera fácil de evitar que los cables toquen el techo. Descubra nuestros nuevos clips de alambre.

¿Qué es la electrónica de potencia modular y cómo funciona?

La electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE) se refiere a los dispositivos conectados eléctricamente a cada módulo, como microinversores, optimizadores y dispositivos de desconexión rápida. (Véase la imagen de la izquierda: ¡Un ejemplo de un MLPE montado en el S-5! CorruBracket™ 500T PV). 

Echemos un vistazo rápido a estos tres componentes:

• Los microinversores convierten la corriente continua en alterna en cada módulo. Pueden montarse en la parte inferior de cada módulo mediante clips o fijarse al tejado. La ventaja de los microinversores es que aumentan la eficiencia. La desventaja de estos dispositivos es que tendrás más equipos electrónicos individuales que mantener.

• Los optimizadores ayudan a cada módulo a aumentar su eficiencia, pero no convierten la energía a nivel de módulo. Son menos caros que los microinversores, pero (como ocurre con los microinversores) hay más piezas que mantener. El mejor lugar para colocar un optimizador es debajo del módulo en el bastidor.

• Los dispositivos de desconexión rápida son soluciones de seguridad. Desactivan los conductores de CC del sistema solar y permiten a los bomberos acceder con seguridad al tejado en caso de incendio. Los dispositivos de desconexión rápida deben fijarse al bastidor del módulo.

¿Cómo prepararse para gestionar con éxito los cables?

He aquí algunas prácticas recomendadas que debe tener en cuenta antes de iniciar el diseño de su gestión de cables:

	La planificación previa de su instalación es clave para cualquier buen diseño eléctrico fotovoltaico solar sobre tejado metálico.
	Entendemos que se prefiera colocar el mayor número posible de módulos en el tejado, pero es una buena práctica disponer de un espacio de paso periódico. Dejar un espacio de paso le ayudará a realizar una instalación más rápida y le proporcionará un mejor acceso para las operaciones y el mantenimiento en el futuro.
	Cada marca de módulo ha designado zonas de fijación basadas en sus pruebas y en las cargas máximas que permiten. Es importante conocer las cargas de viento de diseño en su obra específica para poder determinar las zonas de sujeción de módulos adecuadas y la frecuencia de las sujeciones. (La imagen siguiente hace referencia a zonas específicas de sujeción de módulos en zonas de vientos fuertes).
	El trabajo previo de enrollar y enganchar los cables a cada módulo es mucho más fácil de hacer desde el suelo. Además, ocuparse del cableado adicional por adelantado minimizará su tiempo en el tejado y hará que la instalación sea mucho más sencilla. Cuando enganches los cables de los módulos, coloca los extremos de los conductores en los lugares exactos que necesites. Así podrá conectar fácilmente los módulos en el tejado sin necesidad de buscar los extremos de los conductores.
	Si utiliza un sistema de montaje fotovoltaico sin raíles, las juntas del tejado metálico o las nervaduras trapezoidales u onduladas del tejado se convierten en los raíles. Los módulos se colocan mejor en orientación horizontal. Los sistemas sin raíles pueden instalarse sobre la marcha con la solución de montaje adecuada. Nuestra calculadora solar puede ayudarle con la disposición cuando utilice el sistema sin raíles PVKIT.

Ideas a las que aferrarse

Ahora ya conoce a fondo la infraestructura básica de su sistema fotovoltaico. Hemos sentado las bases definiendo y examinando los términos más utilizados:

• La forma en que muchos componentes se conectan para formar un campo fotovoltaico.
• Los elementos que intervienen en la electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE).
• Los preparativos previos que allanan el camino para el éxito de la gestión de cables solares sin raíles en un tejado metálico.

¿Listo para pasar al siguiente nivel?

El diseño de los strings en la gestión de cables es de vital importancia, y hay mucho que tener en cuenta. En un próximo blog, trataremos los dos enfoques principales para la gestión de cables sin raíles -el método directo y el método troncal- y le ofreceremos estrategias clave para planificar el diseño eléctrico de su campo fotovoltaico. Vuelva pronto.