El Instituto Fraunhofer ha desarrollado y puesto en servicio con éxito el primer inversor de string de media tensión del mundo para centrales eléctricas de gran escala.
Al inyectar energía a la red de media tensión, el equipo del proyecto «MS-LeiKra» ha demostrado que los inversores fotovoltaicos son técnicamente capaces de manejar niveles de tensión más altos. Las ventajas para la energía fotovoltaica incluyen un enorme ahorro de costes y recursos en componentes pasivos y cables.
El dispositivo sienta las bases de un nuevo concepto de sistema para la próxima generación de centrales fotovoltaicas a gran escala, que también puede aplicarse a turbinas eólicas, movilidad eléctrica y aplicaciones industriales.
Los inversores de cadenas fotovoltaicas modernos tienen una tensión de salida de entre 400 VCA y 800 VCA. Aunque la producción de las centrales eléctricas crece constantemente, la tensión aún no ha aumentado. Esto se debe a dos razones: En primer lugar, construir un inversor altamente eficiente y compacto basado en semiconductores de silicio es todo un reto. En segundo lugar, actualmente no existen normas específicas para la energía fotovoltaica que cubran únicamente la gama de baja tensión (máx. 1.500 VCC / 1.000 VCA).
Fraunhofer ISE, en colaboración con Siemens y Sumida, ha desarrollado un inversor que permite aumentar la tensión de salida a la gama de media tensión (1.500 V) a 250 kVA. La clave para ello es el uso de semiconductores de carburo de silicio, que tienen una mayor tensión de bloqueo.
El equipo de investigación también ha implementado un concepto de refrigeración más eficiente mediante tubos de calor, que reduce la cantidad de aluminio necesaria.
Los cables más finos ofrecen un enorme potencial de ahorro.
Una central fotovoltaica media requiere decenas de kilómetros de cables de cobre. Aumentar la tensión genera un importante potencial de ahorro: Con la tensión de salida actual posible de 800 VCA, un inversor de cadena de 250 kVA requiere cables con una sección transversal mínima de 120 mm². Aumentando la tensión a 1.500 VCA, la sección transversal del cable puede reducirse a 35 mm². Esto, a su vez, reduce el consumo de cobre en unos 700 kg por km de cable.
Nuestros análisis de recursos muestran que, a medio plazo, la electrificación del sistema energético hará que el cobre empiece a escasear. Aumentar la tensión nos permite ahorrar valiosos recursos.
Prof. Dr. Andreas Bett, Director del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE.
Con el proyecto «MS LeiKra», se sale del ámbito de las normas de baja tensión (<1000 VCA / <1500 VCC). Actualmente no existen normas específicas para este rango. Por este motivo, el equipo del proyecto también está trabajando en las normas que resultarían de aumentar la tensión.
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