Sistema Solar Fotovoltaico

Un componente clave en un sistema de generación de energía solar es el inversor fotovoltaico, que convierte la corriente continua de alto voltaje generada por los paneles solares en corriente alterna. Los inversores fotovoltaicos se pueden dividir en tres categorías según su potencia nominal: inversores trifásicos de alta potencia con una potencia de salida superior a 6 kW, inversores monofásicos de potencia media con una potencia de salida que oscila entre 1 kW y 6 kW y microinversores con una potencia de salida inferior a 1 kW. En los últimos años, los inversores de media y baja potencia han ganado cada vez más atención en el mercado fotovoltaico. Debido a su potencia de salida relativamente baja, estos inversores se utilizan principalmente en sistemas de generación de energía solar distribuida dentro de microrredes.

Como nodos de una microrred, estos inversores se implementan en grandes cantidades en un área determinada. Por ejemplo, en regiones como Europa y Estados Unidos, muchos hogares instalan inversores de potencia media a baja en los tejados. De manera similar, las estaciones de ferrocarril o los tejados de las fábricas pueden utilizar una gran cantidad de estos inversores para formar centrales eléctricas de pequeña escala. Esta distribución generalizada requiere una gestión eficaz de los inversores dentro de un área específica para garantizar un funcionamiento eficiente, seguro y estable, al tiempo que permite una respuesta oportuna a la demanda. El enfoque de gestión implica equipar los inversores con módulos de comunicación, lo que permite que un sistema de supervisión monitoree el estado de todos los inversores y realice funciones de control y programación según sea necesario.

Un método de comunicación confiable, rentable y fácil de mantener es esencial para la conectividad de los inversores fotovoltaicos. Actualmente, los métodos más comunes incluyen comunicación inalámbrica (por ejemplo, Wi-Fi, LoRa), RS485 y Power Line Communication (PLC). La comunicación inalámbrica elimina la necesidad de cableado, ahorrando cables de comunicación y mano de obra de instalación. Sin embargo, depende en gran medida de las condiciones ambientales y es susceptible a la interferencia de obstrucciones de los paneles solares y perturbaciones electromagnéticas.

RS485 ofrece comunicación estable y sólidas capacidades antiinterferencias, pero implica costos significativos y riesgos potenciales tanto durante la instalación inicial como durante la operación y mantenimiento posteriores. Por el contrario, PLC utiliza líneas eléctricas existentes para la transmisión de datos, lo que elimina la necesidad de cableado adicional, reduce los costos de mano de obra y materiales y permite una comunicación efectiva a un costo menor al tiempo que ofrece mayor confiabilidad que las soluciones inalámbricas.

Al integrar un módulo PLC, el sistema inversor fotovoltaico se convierte en un nodo de la microrred, capaz de recibir cualquier dato transmitido a través de la red inteligente. Esto facilita una mayor expansión funcional en el futuro.

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema regional para equipos de generación de energía fotovoltaica con funcionalidad PLC. En esta configuración, los dispositivos transceptores PLC se instalan en inversores fotovoltaicos conectados a la red dentro de un área definida, formando una topología de comunicación que utiliza líneas eléctricas como bus de comunicación. Entre una cierta cantidad de dispositivos dentro de una distancia determinada, se requiere un módem transceptor para realizar el procesamiento de datos dentro del área. Además, se puede agregar una computadora de supervisión para transmitir datos a través de la red de capa superior.