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Un impulso de la parte posterior del panel para la energía solar
A medida que los fabricantes trabajan para reducir el costo de la energía solar, refinar las células y los paneles solares para hacerlos más eficientes es solo la mitad de la historia. Otra opción es incorporar componentes electrónicos más nuevos en los paneles que podrían aumentar la potencia de salida de los sistemas fotovoltaicos y hacerlos más fáciles de diseñar e instalar.
Aumento de potencia electrónico: Este conjunto de chips es el corazón del dispositivo de optimización de energía de National Semiconductor para paneles solares. Colocado detrás de cada panel solar en una matriz, la electrónica podría corregir una caída en la salida de energía de la matriz debido a sombras o escombros, aumentando la salida final en un 25 por ciento o más.
Suntech Power , el mayor fabricante mundial de módulos solares de silicio cristalino, con sede en Wuxi, China, ha anunciado asociaciones con Santa Clara, California. Semiconductor nacional y otros fabricantes de electrónica solar para desarrollar paneles inteligentes que brinden la mayor potencia posible incluso si otros paneles tienen un rendimiento inferior debido a daños o porque la luz solar está bloqueada por la sombra o los escombros. Este tipo de sistema es útil porque en los sistemas fotovoltaicos convencionales, el rendimiento de un panel afecta la salida de todo el sistema. Creemos que la tecnología de módulos inteligentes es un camino claro para el futuro, dice Andrew Beebe, director comercial de Suntech.
Los fabricantes de energía solar tienen dificultades para lograr aumentos adicionales en la eficiencia con la que los paneles solares de silicio cristalino convierten la luz solar en electricidad, por lo que la innovación solar se ha trasladado a la electrónica de la parte posterior del panel. Cada ventaja de potencia incremental reduce el costo por vatio, y la electrónica es donde van a estar las mejoras, dice Matthew Feinstein, investigador asociado en Investigación Lux .
El dispositivo de optimización de energía de National Semiconductor ya está en el mercado. Las pruebas en las instalaciones de los clientes han demostrado que puede extraer un 25 por ciento más de energía de un sistema fotovoltaico, dice Kevin Kayser, gerente de marketing de la empresa. Pruebas independientes del Laboratorio Nacional de Energías Renovables y Photon International han demostrado ganancias de potencia de matrices de hasta un 39 por ciento.
Los módulos solares operan a varios niveles de corriente y voltaje. Los paneles se unen tradicionalmente en una serie y su potencia de CC combinada se envía a un inversor grande. El inversor hace dos cosas: convierte la energía en electricidad de CA lista para la red, y su circuito de control busca y establece constantemente el voltaje de funcionamiento y los niveles de corriente para todos los paneles en función de la potencia total de salida de la matriz. Pero si la corriente de un panel cae debido a la sombra o los escombros, el inversor reduce la corriente de todos los demás paneles, reduciendo la potencia de salida de la matriz. Un diez por ciento de sombra en la matriz significa una pérdida de energía del 50 por ciento, dice Kayser.
El optimizador de energía de National Semiconductor elimina el circuito de control central del inversor y, en cambio, coloca un circuito de control separado detrás de cada panel. Esto permite que el optimizador extraiga la mayor cantidad de energía de cada panel. Además, dice Kayser, si bien algunos productos de optimización de energía aumentan tanto la corriente como el voltaje o disminuyen la corriente y el voltaje, los suyos pueden aumentar y disminuir tanto la corriente como el voltaje, exprimiendo aún más energía.
El dispositivo agrega aproximadamente 12 centavos por vatio al costo de instalación de un sistema fotovoltaico, pero se amortiza en dos años para la mayoría de las instalaciones. Además, los instaladores no tienen que preocuparse por, digamos, la sombra cambiante de una chimenea o el ángulo de inclinación preciso de cada panel. Puede simplificar el tiempo de diseño y reducir el tiempo de instalación para que aumente su margen de beneficio, dice Kayser.
Suntech no ha puesto todos sus huevos en una canasta. La compañía también está considerando microinversores, otra tecnología electrónica que se espera que aumente la energía fotovoltaica. Los microinversores ajustan los niveles de voltaje-corriente de cada panel y luego van un paso más allá: convierten la energía CC del panel en CA.
Los dos enfoques tienen sus pros y sus contras. Los microinversores facilitan el cableado de los paneles, por lo que los nuevos sistemas fotovoltaicos son más fáciles de instalar y también es más fácil agregar paneles a una matriz más adelante. Pero es más fácil adaptar los sistemas existentes con optimizadores de energía, y Kayser dice que también deberían ofrecer una mejor eficiencia general del sistema. Esto se debe a que la conversión de CC a CA en cada panel, como hacen los microinversores, requiere aumentar el voltaje de funcionamiento bajo de cada panel de alrededor de 30 voltios al estándar de la red de 120 voltios, lo que lleva a una pérdida de energía.
Suntech se ha asociado con media docena de empresas que fabrican microinversores y optimizadores de energía. Estos incluyen las startups Energía Enphase en Petaluma, California; Tigo Energy in Los Gatos, California; and Tecnologías Azuray en Portland, Oregon. Tigo fabrica un optimizador de potencia de CC que ajusta los niveles de corriente del panel y puede aumentar la potencia de salida hasta en un 20 por ciento. Enphase afirma que sus microinversores pueden ayudar a los sistemas solares a recolectar hasta un 25 por ciento más de energía. Azuray, mientras tanto, está fabricando optimizadores de energía y microinversores.
Si bien ambas tecnologías han existido durante dos décadas, solo recientemente se han implementado en productos confiables y de bajo costo, dice Eric Wesoff, analista solar de Greentech Media . Los fabricantes de paneles finalmente se han convencido de que esto es algo que puede durar, dice. Y a medida que los ingenieros aprovechan al máximo otros medios para aumentar la eficiencia de las matrices fotovoltaicas, están más dispuestos a probar diferentes dispositivos electrónicos. Al menos 20 empresas emergentes de electrónica solar diferentes mostraron sus productos en la conferencia Solar Power International en Los Ángeles esta semana.
Wesoff agrega que Suntech está adoptando un enfoque inteligente y cauteloso al asociarse con múltiples proveedores de microinversores y optimizadores de energía. Claramente, no están eligiendo un ganador o una arquitectura, dice.