Choose the Best Surge Protection Devices for Solar PV Systems

Muchas personas invierten en energía solar e instalan baterías, paneles e inversores. Sin embargo, se olvidan o, a veces, evitan instalar sistemas de protección eléctrica, como un dispositivo de protección contra sobretensiones. Dispositivos de protección contra sobretensiones Son una parte pequeña pero valiosa de los sistemas fotovoltaicos solares. Lo mejor sería llamar al dispositivo de protección contra sobretensiones «guardián silencioso», ya que protege el sistema solar de los rayos y las fluctuaciones de tensión. Sin este dispositivo, una ligera fluctuación de tensión en el campo de paneles solares dañaría el dispositivo, al recibir energía de él. Por lo tanto, es necesario instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones para desviar el exceso de tensión. Este protegerá tus dispositivos de los rayos y mantendrá tus paneles solares en buen estado. Lee el artículo hasta el final y aprende a prolongar la vida útil de tu sistema solar y a tomar decisiones informadas sobre equipos de ahorro energético.

La función de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD)

Los SPD tienen como objetivo proteger los equipos electrónicos limitando las tensiones impredecibles e interrumpiendo el flujo de las corrientes de sobretensión. Entre las fuentes externas de sobretensión se encuentran los rayos, que son la causa más potente. Por su parte, el 65% corresponde a las sobretensiones internas, entre las que se incluye la conmutación de cargas eléctricas alternas al encenderse y apagarse. Los relés, los interruptores automáticos y los sistemas de calefacción se incluyen entre las sobretensiones internas. Funcionan principalmente con equipos electrónicos que contienen las cajas de distribución para ofrecer una protección eficaz. Por lo general, protegen los equipos eléctricos, pero otros tipos de SPD también protegen dispositivos conectados a líneas de datos, como la televisión por cable y los teléfonos. Además, existe una alta probabilidad de que las fluctuaciones de tensión afecten a la instalación si el aparato eléctrico es seguro y no lo son otros servicios. Por lo tanto, la instalación de un dispositivo de protección contra sobretensiones es una solución rentable. Reduce los daños en los equipos causados por las fluctuaciones de tensión y mejora la fiabilidad del sistema y de los datos.

Picos de tensión en los sistemas fotovoltaicos solares

Las sobretensiones eléctricas se producen en forma de altos voltajes que dañan los distintos componentes de los paneles solares cuando se supera el rango admisible. En este artículo analizaremos las sobretensiones bruscas que afectan al sistema solar y a sus componentes.

1. Onda de rayo

Como es lógico, los rayos constituyen una inmensa fuente de energía. Es posible clasificarlos en sobretensiones inducidas y directas. De ambas, la protección contra los rayos inducidos resulta más sencilla en comparación con la de los rayos directos. Un cable muy largo, como un cable eléctrico o una línea de alta tensión, provoca un rayo inducido, que es una sobretensión de alta tensión. Estos picos de tensión pueden dañar los inversores, los paneles y otros componentes.

2. Pico de corriente de apertura/cierre

Una fluctuación de alta tensión en un interruptor o relé entre las posiciones de encendido y apagado se denomina «pico de apertura/cierre». Produce una tensión extremadamente alta y provoca un cambio rápido de corriente, lo que aumenta la impedancia eléctrica. Además, genera chispas y ondas electromagnéticas que pueden dañar los componentes del sistema fotovoltaico solar.

3. Volcado de memoria

Se produce una caída de tensión cuando se interrumpe la conexión de la batería de un automóvil. La situación se agrava cuando el alternador sigue cargando la batería y falla la conexión de la batería del automóvil. El fallo del alternador muestra la intensidad del campo magnético y la velocidad de rotación para determinar la magnitud y la gravedad de la sobretensión.

4. Descargas electrostáticas

La ESD es un tipo de sobretensión que se produce cuando una carga tiene un potencial flotante mínimo en el cuerpo humano o en un material. A continuación, la sobretensión se transfiere al objeto adyacente, que tiene poca o ninguna energía. No obstante, la fluctuación de tensión puede provocar un mal funcionamiento del circuito eléctrico o dañar los componentes electrónicos. Las sobretensiones altas y bajas pueden afectar potencialmente a diferentes partes del sistema fotovoltaico solar. La sobrecarga y la tensión transitoria pueden, en ocasiones, destruir los componentes solares. ¿Pero cómo? La tensión transitoria afecta gravemente a la paneles solares. Los rayos son los que más potencia tienen de entre todas las sobretensiones y destruyen la capacidad de funcionamiento de las células solares. Por lo tanto, los paneles solares no funcionarán con la misma eficiencia que antes o dejarán de funcionar por completo. Del mismo modo que los paneles solares, inversores son sensibles a las sobretensiones. Las sobretensiones de alta tensión interfieren en los ciclos de corriente continua y alterna y afectan al funcionamiento de los componentes del inversor. Una sobretensión grave puede destruir los inversores en un instante. El sistema fotovoltaico solar cuenta con cables y conexiones que transportan la corriente. Las sobretensiones alteran el flujo de corriente y provocan cortocircuitos, lo que acaba destruyendo el cableado, el inversor y los paneles solares. Por lo tanto, los dispositivos de protección contra sobretensiones para sistemas solares fotovoltaicos son tan importantes como los cimientos de un edificio. Contribuirán a aumentar la vida útil y la capacidad de funcionamiento del sistema solar fotovoltaico.

Tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones para sistemas fotovoltaicos solares

Los dispositivos de protección contra sobretensiones también funcionan en circuitos de corriente continua (CC) y de corriente alterna (CA). Los SPD de CC protegen el sistema fotovoltaico solar de los rayos, mientras que los SPD de CA evitan las sobrecargas de corriente. Existen SPD para múltiples circuitos de energía solar y funcionan de forma diferente en cada sistema. Por lo tanto, se utilizan distintos dispositivos de protección contra sobretensiones en el momento de la instalación. La norma de protección contra sobretensiones IEC/EN 61643-11 propone tres tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones solares. A continuación, repasaremos su funcionamiento y cómo protegen el sistema fotovoltaico solar.

Tipo 1 – SPD

La instalación de un SPD de tipo 1 debe realizarse aguas arriba del inversor, en la ubicación del panel solar o en el punto de conexión a la red eléctrica. Protege el sistema fotovoltaico solar contra los impactos directos de rayos que provocan picos de tensión. Lo ideal es instalarlos en la entrada de servicio, ya que son capaces de proteger contra sobretensiones externas. El SPD de tipo 1 es el sistema de instalación solar más versátil y potente, ya que también funciona con interruptores automáticos y fusibles. Ofrece un rango de forma de onda de corriente de 10/350 μs y una alta capacidad de corriente de descarga.

Tipo 2 – SPD

El lugar de instalación del SPD de tipo 2 es el circuito del inversor situado aguas abajo del panel solar. Protege el sistema fotovoltaico solar frente a picos de tensión repentinos provocados por descargas atmosféricas indirectas. El SPD de tipo 2 es económico y ofrece un nivel de protección contra tensiones y corrientes inferior al del tipo 1. Ofrece un rango de forma de onda de corriente de 8/20 μs y una capacidad media de corriente de descarga.

Tipo 3 – SPD

La instalación de un SPD de tipo 3 tiene como objetivo que el inversor situado aguas abajo se encuentre cerca de las cargas sensibles. Funciona en combinación con los de tipo 1 y tipo 2; por ello, también se denomina SPD combinado. El SPD de tipo 3 es un complemento del de tipo 2, ya que distribuye las sobretensiones transitorias. Ofrece una forma de onda de corriente de 1,5/50 a 8/20 μs y una baja capacidad de corriente de descarga.

¿Cómo elegir los SPD en los sistemas fotovoltaicos solares?

Una duda habitual entre las personas que tienen instalaciones fotovoltaicas es cómo elegir el mejor dispositivo de protección contra sobretensiones. Pues bien, la elección de un SPD depende de varios factores. Es necesario seleccionar un sistema de protección contra sobretensiones capaz de soportar picos de tensión graves, ya que, sin él, tu importante inversión se esfumará en un abrir y cerrar de ojos. Ten en cuenta estos factores a la hora de elegir el mejor dispositivo de protección contra sobretensiones.

Analiza los tipos de carga que soportará tu instalación fotovoltaica.
Identificar los riesgos de sobretensión y el tipo de protección contra sobretensiones (SPD) que requiere un sistema.
Infórmate sobre la normativa legal y los códigos eléctricos de tu región en materia de protección contra sobretensiones antes de proceder a la instalación.
Elige el SPD en función de la carga y las características.

Acceder al tipo de SPD

El primer factor a tener en cuenta a la hora de seleccionar el SPD es determinar qué tipo de SPD se desea instalar. En todos los sistemas se instalan varios SPD para proteger los lados de CA y CC de las descargas atmosféricas. Opte por un SPD de tipo 1 para proteger el sistema contra descargas directas de rayos. Opte por un SPD de tipo 2 para proteger el sistema contra descargas indirectas de rayos y por uno de tipo 3 para obtener una protección completa, que incluya sobretensiones y sobrecargas.

Decide la cantidad de SPD

Ahora, analiza cuántos dispositivos de protección contra sobretensiones quieres instalar para los sistemas fotovoltaicos solares. La instalación de los SPD dependerá del tamaño del sistema solar y del tipo de protección que desees. La distancia entre el equipo solar y el SPD debe ser de diez metros.

Busca las clasificaciones de la SPD

Consulta las especificaciones del SPD para determinar la capacidad de corriente de sobretensión que puede soportar el dispositivo de protección contra sobretensiones. Asegúrate de que el SPD tenga unos valores elevados en cuanto a la corriente de descarga nominal (In) y la tensión máxima de funcionamiento continuo (MCOV). Unos valores más altos indican que el SPD puede soportar tensiones elevadas.

Consulta las características de SPD

Infórmate sobre las características del dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) que vas a adquirir para tu instalación fotovoltaica. Algunos dispositivos de protección contra sobretensiones ofrecen durabilidad, mientras que otros se centran únicamente en la funcionalidad. Comprueba la capacidad de gestión de tensión, la capacidad de monitorización, la vida útil y otras características.

Garantía de SPD

Busca la garantía SPD para asegurarte de que el fabricante es auténtico. Te dará tranquilidad, ya que los dispositivos auténticos cuentan con una garantía duradera.

Aplicaciones en la vida real

Ya sea en un entorno residencial o comercial, la instalación de sistemas solares supone una nueva forma de alimentar los equipos eléctricos. Pero, ¿cuentan los sistemas fotovoltaicos solares con dispositivos de protección contra sobretensiones que protejan la red eléctrica? A continuación, analizaremos de forma general la aplicación de los SPD en los sistemas fotovoltaicos solares en distintos ámbitos. En los sistemas fotovoltaicos residenciales, un dispositivo de protección contra sobretensiones protege el sistema de picos transitorios y fluctuaciones de la red eléctrica. Protege el cableado y los inversores, especialmente en los hogares, garantizando una generación de energía constante. En entornos comerciales, los SPD garantizan la continuidad del funcionamiento de máquinas y sistemas complejos al proteger los paneles solares contra las sobretensiones. Aumentan la producción de energía y reducen el tiempo de inactividad provocado por las sobretensiones. Los SPD también resultan beneficiosos en el sector industrial. Evitan que los almacenes y la maquinaria de las plantas sufran perturbaciones eléctricas. Aumentan la durabilidad de la maquinaria pesada y protegen los equipos industriales contra los rayos y las sobrecargas.

Reflexiones finales

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) son esenciales para los sistemas fotovoltaicos solares. Aumentan la capacidad operativa del sistema eléctrico y lo protegen de picos de tensión repentinos y de los rayos. A la hora de elegir el dispositivo de protección contra sobretensiones adecuado para tu sistema fotovoltaico solar, ten en cuenta, ante todo, el tipo de SPD, su cantidad y su capacidad nominal. El tipo de sobretensiones a las que se ven sometidos los sistemas fotovoltaicos solares afecta a sus componentes, que podrían llegar a explotar. Por lo tanto, elija el tipo adecuado de SPD para el sistema. Los SPD de tipo 1 son los más recomendables para los sistemas fotovoltaicos solares, ya que ofrecen protección frente a rayos de gran intensidad. Invierta en el dispositivo adecuado para garantizar la fiabilidad y la continuidad del funcionamiento en todas las áreas.

Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona un dispositivo de protección contra sobretensiones en los sistemas fotovoltaicos solares?

Los SPD son dispositivos que protegen los sistemas fotovoltaicos solares contra los rayos. Desvían la tensión de los componentes de los equipos solares para garantizar su durabilidad y su capacidad de funcionamiento.

¿Por qué son imprescindibles los SPD para los paneles solares?

Los paneles solares están expuestos a las condiciones del entorno exterior, como la luz, el viento y las puntas de tensión. Estos factores pueden alterar el funcionamiento de los paneles solares. Por lo tanto, es imprescindible contar con un dispositivo de protección contra sobretensiones. Este dispositivo garantiza la vida útil del sistema solar y de sus componentes.

¿Tienen las sobretensiones algún impacto en un sistema fotovoltaico solar?

Las picos de tensión de diversa índole, como los provocados por rayos, conmutaciones y cargas, afectan al sistema solar. Esto afecta al funcionamiento y a los componentes del sistema solar.

¿Qué ocurre con la instalación fotovoltaica si no instalo un SPD?

Los dispositivos de protección contra sobretensiones protegen el sistema solar. Sin ellos, los rayos y las sobretensiones pueden causar daños graves a los paneles solares, los inversores y un Caja de conexión fotovoltaica.

¿En qué lugares debo instalar los SPD?

Cada dispositivo de protección contra sobretensiones tiene un lugar de instalación específico. El dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 1 debe colocarse cerca del panel solar; el de tipo 2, cerca del inversor. Por su parte, el de tipo 3 se instala en el lugar donde ya se hayan instalado los de tipo 1 y 2.

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