Com emparellar un inversor solar amb panells solars?

Què és el dimensionament d'un inversor solar i per què és important

Quan es tracta de dimensionar inversors solars, la idea bàsica és combinar la potència nominal de l'inversor, mesurada en quilowatts, amb el que realment poden produir els panells solars. Fer-ho correctament significa que el sistema funcionarà al seu màxim rendiment quan transformi el corrent continu dels panells en corrent altern que podem utilitzar a casa. Si l'inversor no és prou gran, es produeix un fenomen anomenat 'clipping' durant els dies més assolellats, quan la producció arriba al seu pic, i els propietaris podrien perdre entre un 3 i un 8 per cent de la seva producció energètica anual segons la investigació d'Aforenergy de l'any passat. Per contra, triar un inversor massa gran només suposa un desemborsament innecessari inicial i fa que l'inversor funcioni menys eficientment quan no està completament carregat. La majoria d'instal·ladors segueixen directrius similars a l'estàndard NEC 705.12(D)(2), que recomana triar un inversor capaç de suportar aproximadament el 120% de la potència nominal dels panells. Aquest enfocament crea un bon equilibri entre mantenir la seguretat, assegurar un bon rendiment actual i deixar margen per si algú vol ampliar el sistema en el futur.

Ajustar la tensió i el corrent del panell solar amb els requisits d'entrada de l'inversor

La majoria d'inversors porten associats uns rangs d'entrada definits tant per volts (V) com per amperes (A) per poder funcionar de manera segura i eficient. Quan els sistemes superen aquests límits, l'inversor simplement es desactiva completament. Si les entrades són massa baixes, o no passa res o el sistema produeix molt menys potència de la prevista. Agafeu com a exemple una unitat estàndard de 400 V, que generalment necessita cadenes de panells que proporcionin entre 330 i 480 volts. Les condicions meteorològiques també importen, ja que els panells solars solen reduir la seva producció aproximadament entre un 0,3 i un 0,5 per cent per cada grau Celsius d'augment de temperatura. Això vol dir que sovint cal connectar panells addicionals en sèrie durant la instal·lació en regions més fredes on les temperatures hivernals podrien impedir que el sistema arribi a arrencar correctament.

El paper de la relació CC-CA en el disseny del sistema

Quan s'analitzen instal·lacions solars, la relació CC-CA mostra bàsicament quanta potència prové dels panells en comparació amb el que pot suportar l'inversor. La majoria de sistemes opten per una relació d'uns 1,2 a 1, cosa que fa que la producció dels panells no es limiti massa (una pèrdua d'un 2-5% anual) i alhora permet aprofitar gairebé tota l'energia solar disponible. Algunes persones augmenten aquest valor, fins i tot fins a 1,4 a 1, especialment en zones on hi ha poca llum solar durant llargs períodes. Aquestes configuracions acaben resultant més rendibles econòmicament en certes regions, ja que generen més electricitat al matí i a la tarda, encara que limitin una part de la producció màxima al migdia. Però cal anar amb compte quan les relacions superen 1,55 a 1. Una investigació del NREL del 2023 va descobrir que aquestes relacions extremadament altes comencen a provocar problemes per culpa del retall constant, que menysprea els beneficis en lloc d'incrementar-los.

Optimització de la relació entre camp i inversor per a la màxima eficiència

Quina és la relació ideal entre camp i inversor?

La majoria de sistemes funcionen millor quan la relació CC-CA és d'aproximadament 1,15 a 1,25. Això proporciona un bon equilibri entre capturar prou energia i mantenir l'inversor funcionant de manera eficient. L'extra de capacitat ajuda a compensar totes aquelles petites coses que passen en instal·lacions reals, com ara el deteriorament dels panells amb el temps, l'acumulació de pols o dies en què la llum solar no és perfecta. Quan els instal·ladors parlen d'això, bàsicament es vol assegurar que l'inversor estigui ocupat la majoria del temps en lloc d'estar inactiu. Penseu en una configuració habitual en què algú instal·la un sistema solar de 6 kW però només posa un inversor de 5 kW. Això crea una relació de 1,2 que sol donar millors resultats al llarg de l'any comparat amb combinar-los exactament. És cert que hi ha algun retall, però val la pena per la millora general en la producció.

Com afecta el retall de l'inversor al rendiment energètic

Quan la entrada de DC supera el que l'inversor pot convertir en energia CA, obtenim una cosa anomenada "clip inverter". Segur, limita el rendiment màxim de vegades, però molts instal·ladors realment planejar per a això com a part de la seva estratègia de disseny del sistema. Prenem sistemes amb una relació de 1,3 DC a AC per exemple aquestes configuracions tendeixen a produir al voltant de 4 a 7 per cent d'energia addicional al llarg de l'any en comparació amb les configuracions estàndard 1: 1. Ho fan mantenint un millor rendiment durant els períodes de matí i tarda de la tarda quan la llum del sol no és tan forta, encara que perdin una mica al migdia. Per a la gent que viu en zones on les tarifes d'electricitat canvien al llarg del dia o llocs que no tenen sol super intens tota la tarda, aquest tipus de sobredimensió planificat realment paga a llarg termini.

Equilibri de la sobreproducció i les limitacions de l'inversor

Les relacions superiors a 1,4 augmenten la freqüència de retallada però romanen viables en certs escenaris, especialment quan les tarifes elèctriques varien segons l'hora del dia o l'emmagatzematge de bateries absorbeix l'excés de producció. Els factors clau inclouen:

• Orientació dels panells (per exemple, les configuracions est-oest produeixen corbes diàries més planes)
• Clima local (coberta de núvols, variacions de temperatura)
• Estructures tarifàries de la companyia elèctrica

Les regions amb molta llum solar poden suportar relacions fins a 1,35, mentre que les ubicacions ombrejades o del nord funcionen millor entre 1,1 i 1,2.

Aprofitament de la tecnologia MPPT per a l'aparellament òptim de panells i inversors

Com la traça del punt de màxima potència (MPPT) millora l'eficiència

La tecnologia MPPT funciona ajustant constantment els nivells de tensió i corrent per captar la màxima potència possible dels panells solars, independentment de les condicions del seu entorn. El sistema continua buscant el punt òptim on el rendiment arriba al màxim, fet que fa que les persones que instal·len sistemes MPPT sovint recullin aproximadament un 30 per cent més d'energia que amb sistemes convencionals, especialment quan la llum solar canvia al llarg del dia o quan hi ha variacions de temperatura. Un altre avantatge important? Quan parts de l'instal·lació romanen a l'ombra, el MPPT ajuda a minimitzar la pèrdua de potència tallant bàsicament els esmalls febles de la cadena, mantenint la major part de l'instal·lació treballant a plena capacitat encara que alguns panells no funcionin gaire bé.

Avaluació de les finestres de tensió MPPT i el seu impacte en la configuració dels panells

Les entrades MPPT normalment funcionen millor quan reben tensions dins de certs intervals, generalment entre 150 i 850 volts de corrent continu per a la majoria de sistemes residencials. A l’hora de configurar camps solars, els enginyers han de garantir que les cadenes de panells no superin aquests límits, independentment de les condicions meteorològiques. Prenem, per exemple, un panell estàndard de 72 cel·les. A temperatura ambient, uns 25 graus Celsius, genera aproximadament 40 volts, però aquest valor pot baixar fins a uns 36 volts quan fa molt de fred a l’exterior. Si es connecten massa pocs panells en sèrie durant la instal·lació, hi ha una gran probabilitat que el sistema no arribi a arrencar correctament en matins glaçats, ja que la tensió simplement queda per sota del mínim necessari perquè l'inversor comenci a funcionar.

Garantir la compatibilitat entre les configuracions de cadenes i les entrades MPPT

Els inversors multi-MPPT permeten que diferents cadenes solars funcionin al seu millor rendiment de manera independent, cosa que és ideal quan els panells estan orientats en diferents direccions o quan es combinen panells nous i vells. Per exemple, en una instal·lació de 10 kW, sovint es divideix entre dos circuits MPPT amb uns 5 kW que passen per cadascun. Aquesta configuració funciona bé en teulats on els panells estan muntats amb dues inclinacions diferents. Però cal anar amb compte si el corrent supera el que pot suportar el MPPT, normalment entre 15 i 25 amperes; en aquest cas, el sistema activarà les seves funcions de seguretat i s'aturarà completament. És molt important dimensionar correctament les cadenes perquè així es mantinguin els voltatges i corrents dins dels marges segurs d'operació especificats pels fabricants. La majoria d'instal·ladors ho saben per experiència després d'haver vist sistemes fallar durant hores de màxima producció.

Anàlisi de controvèrsia: Sobredimensionament de camps solars en entrades MPPT — ¿Risc o recompensa?

El debat sobre la mida dels arrays de CC més grans del que poden suportar els inversors (aproximadament entre 1,2 i 1,4 vegades més grans) continua entre professionals solars. Els partidaris d'aquest enfocament assenyalen que ajuda a millorar el rendiment del sistema durant dies ennuvolats i redueix la freqüència amb què els inversors han d'encendre's i apagar-se, fet que en realitat allarga la seva vida útil al llarg del temps. D'altra banda, hi ha preocupacions per l'excessiva potència tallada, especialment en àrees on la llum solar és molt intensa tot l'any. Algunes instal·lacions podrien arribar a perdre més del 5% d'eficiència anualment a causa d'aquest problema. Però analitzar les xifres revela una altra història. Quan s'acompanya de tarifes elèctriques intel·ligents que varien segons el moment d'ús de l'energia, o quan els propietaris reben crèdit per l'excés d'energia que retornen a la xarxa, dimensionar una mica més gran sol ser rendible econòmicament. Així doncs, mentre alguns ho consideren un risc, altres ho veuen com una estratègia a tenir en compte segons les condicions locals i la normativa vigent.

Configuracions de cablejat: sèrie vs. paral·lel per a compatibilitat amb inversors solars

Com afecten la tensió i el corrent de sortida les connexions en sèrie i en paral·lel

La configuració del cablejat afecta directament la compatibilitat amb els requisits d'entrada de l'inversor. Les connexions en sèrie sumen les tensions dels panells mantenint el corrent constant, ideal per a inversors que necessiten una tensió CC més elevada. El cablejat en paral·lel suma els corrents mantenint la tensió, adequat per a inversors amb alta tolerància d'amperatge.

Per exemple, tres panells de 20V/5A en sèrie produeixen 60V/5A; en paral·lel, produeixen 20V/15A.

Connexions d'equilibratge per a un rendiment òptim de l'inversor

Les configuracions híbrides—combinant cablejat en sèrie i en paral·lel—ajuden a complir tant els límits de tensió com de corrent dels inversors moderns. Una anàlisi sectorial del 2023 va trobar que aquestes configuracions aconsegueixen un 6–8% més d'eficiència quan estan correctament adaptades als especificacions de l'inversor, permetent arrays més grans sense violar els límits d'entrada. Aquesta flexibilitat suporta dissenys complexos de sostres i maximitza l'espai útil.

Respectar els límits de tensió d'entrada màxima i mínima

Tots els inversors tenen uns límits de tensió específics que mai s’haurien d’ignorar. Si l’entrada supera el permès, pot causar danys greus al sistema. A la inversa, si la tensió cau massa baix, l’inversor simplement no arrencarà. Prenem aquest escenari com a exemple: quan es treballa amb un inversor amb una tensió nominal entre 150 i 500 volts de corrent continu, es necessiten almenys quatre panells de 40 volts connectats en sèrie (que donen uns 160 volts) només per fer-lo funcionar. Excedir-se també és arriscat. Connectar dotze panells o més podria superar el límit de 480 volts, especialment durant èpoques de fred, quan les tensions tendeixen a pujar inesperadament. Ningú no vol que el seu equipament resulti danyat o, encara pitjor, que es creïn condicions perilloses. Per això, seguir estrictament les indicacions del fabricant en les especificacions és absolutament essencial tant per al rendiment a llarg termini com per a la seguretat general.

Preguntes freqüents sobre la mida dels inversors solars i la compatibilitat del sistema

Què passa si el meu inversor solar no està dimensionat correctament?

Si el vostre inversor és massa petit, pot produir-se retallada durant les hores de màxima producció, amb una pèrdua d’un 8% en el rendiment energètic anual. En canvi, si és massa gran, comporta despeses innecessàries i un rendiment ineficient.

Per què és important la relació CC-CA?

La relació CC-CA ajuda a determinar quant potencia dels panells pot gestionar eficazment l'inversor. Unes relacions entre 1,15 i 1,25 són ideals per mantenir l'eficiència mentre es minimitza la pèrdua d'energia.

Com afecten al meu sistema les configuracions de cablejat en sèrie i en paral·lel?

El cablejat en sèrie augmenta la tensió de sortida mantenint el corrent constant, adequat per a inversors que necessiten una tensió més elevada. El cablejat en paral·lel augmenta el corrent de sortida mantenint la tensió, millor per a inversors que toleren alts corrents.

Què és la tecnologia MPPT i com beneficia el meu sistema solar?

La tecnologia MPPT optimitza el rendiment del panell ajustant constantment els nivells de tensió i corrent. Millora la recollida d'energia fins a un 30% i minimitza les pèrdues degudes a l'ombra.