José María Vizuete, responsable Departamento Técnico Solar en Amara NZero

Como muchos ya sabéis, la electrónica de potencia a nivel de módulo, más conocida por sus siglas en inglés MLPE (Module Level Power Electronics), busca conseguir un mejor funcionamiento de nuestra instalación fotovoltaica, abarcando mucho más que el aumento de la producción energética de nuestra instalación.

Estas funcionalidades abarcan desde la etapa inicial de un proyecto (el diseño) hasta la ejecución y el mantenimiento de la instalación, sin olvidar temas muy importantes como la seguridad de nuestra instalación.

Sin embargo, en este articulo nos vamos a centrar en el rendimiento de nuestra instalación.

Rendimiento de una instalación
Uno de los puntos que todos buscamos a la hora de realizar una instalación fotovoltaica es producir mejor. Pongo mejor y no más, ya que según el objetivo buscado podemos trabajar para aumentar al máximo la producción o para adaptarla lo máximo posible al consumo que queramos cubrir y los microinversores Enphase son la mejor solución para esto.

Por una parte, podemos instalar módulos fotovoltaicos orientados en distintos ángulos, lo que nos va a permitir adaptar la producción fotovoltaica a nuestra curva de consumo. ¿Qué pasa si mi cliente tiene un pico de consumo por la mañana? Pues instalamos un par de módulos en la cubierta orientada al este y no tenemos que preocuparnos ni de cómo afecta al resto de la instalación ni de alcanzar las tensiones de arranque mínimas de los inversores de string.

Por ejemplo, en la siguiente instalación (imagen 1), contamos con módulos instalados con orientación sur, este y oeste. Esto, aunque reduce la potencia máxima generada, nos permite producir energía durante más horas a lo largo del día.

Imagen 1

Como podemos ver en la imagen 2, el sistema está produciendo más de 12 horas diarias, lo que permite adaptarse a los picos de consumo de primera y última hora del día.

Imagen 2

Además, si hablamos de rendimiento puro, para las mismas condiciones el sistema con microinversores Enphase, al poder exprimir al máximo cada módulo, proporciona un rendimiento mayor que inversores de string.

¿Y cómo conseguimos esto? Este aumento de producción es, entre otras cosas, gracias al Burst Mode, del que vamos a hablar en detalle.

¿Qué es el Burst Mode?
El ‘Burst Mode’, también conocido como ‘Modo Ráfaga’, es una tecnología que permite al inversor aprovechar al máximo los momentos de menos radiación, como son la primera y última hora del día, los días más nublados o en el paso de una sombra.

Por ejemplo, si tomamos un día con sombras en nuestra instalación Solar Academy Lab, como el pasado 27/03/2022, el sistema Enphase es capaz de producir hasta un 5% más de energía en comparación con otro sistema MLPE.

Ahora bien, ¿cómo consigue esto Enphase? Primero, tenemos que entender cómo funciona un inversor fotovoltaico.

Inversores fotovoltaicos: MPPT
Un inversor fotovoltaico es el encargado de convertir la energía producida por un campo fotovoltaico, que es generada en corriente continua, en energía utilizable en nuestras viviendas, que normalmente es suministrada en corriente alterna. Por tanto, un inversor cuenta, principalmente, con un transformador que es el encargado de realizar esta operación.

Además, el inversor tiene una lógica en su interior que se encarga de buscar el MPP o punto de máxima potencia (Maximum Power Point). Este punto es la combinación de tensión y corriente que permite exprimir al máximo la potencia del campo fotovoltaico en cada momento.

En la imagen 3, podemos ver la curva característica de un sistema fotovoltaico:

Imagen 3

Si seguimos la Ley de Ohm, la potencia es el resultado de multiplicar la tensión y la corriente, por lo que el punto marcado en la curva es el punto de máxima potencia, es decir, el MPP.

Ahora bien, este punto no es fijo, sino que puede variar según distintos factores, como la radiación solar, la hora del día, la temperatura del sistema, etc. Por tanto, los inversores cuentan con lo que denominamos MPPT, que es el encargado de buscar en todo momento este punto.

Generalmente, los inversores cuentan con unos rangos de tensión y corriente donde el MPPT funciona de manera correcta. Si, por cualquier motivo, los valores de nuestro campo fotovoltaico se salen de estos rangos, van a provocar errores en la conversión DC/AC y, por tanto, vamos a perder rendimiento en nuestro equipo. Además, estos cambios de tensión y corriente se pueden producir en cualquier momento, por lo que el MPPT del inversor debe ser lo suficientemente rápido como para poder reaccionar de manera casi instantánea, y no siempre es así.

Otro punto importante de los inversores es la eficiencia. Los transformadores internos de los equipos necesitan una potencia mínima para poder trabajar correctamente y, cuanto menor sea la potencia generada en el campo fotovoltaico, menor es la eficiencia del equipo.

Por tanto, en días con baja radiación o temperaturas muy altas, la eficiencia de nuestro sistema se puede ver reducida de manera considerable (imagen 4).

Imagen 4

Una vez que tenemos claro estos conceptos, vamos a detallar como solventa esto Enphase.

¿Cómo funciona el ‘Burst Mode’?
Como ya sabemos, los microinversores Enphase son dispositivos que se encargan de convertir la energía producida por un módulo fotovoltaico, en corriente continua, en energía utilizable, en corriente alterna.

La tecnología ‘Burst Mode’ permite incrementar la producción fotovoltaica gracias a dos características que lo hacen único.

La primera característica es que la tecnología ‘Burst Mode’ se encarga de medir la tensión de salida del módulo fotovoltaico en cada ciclo AC. En Europa, la red trabaja a una frecuencia de 50 Hz, lo que quiere decir que existen 50 ciclos cada segundo. Es decir, el microinversor de Enphase mide, cada 20 ms, la tensión del módulo fotovoltaico y actúa buscando el punto de máxima potencia de dicha tensión.

Esto es algo que realizan la mayoría de los inversores, pero lo que realmente hace único a la tecnología ‘Burst Mode’ de Enphase es poder medir, ¡y aprovechar!, la ‘energía sobrante’, es decir, aquella que un sistema estándar no convierte en corriente alterna.

Como hemos visto, la conversión DC-AC es más eficiente cuanto mayor sea la producción fotovoltaica. Generalmente, cuando la producción fotovoltaica es menor que el 30% de la potencia nominal del inversor, la eficiencia de este se reduce de manera drástica.

La tecnología ‘Burst Mode’ de Enphase, al estar continuamente monitorizando la producción fotovoltaica, es capaz de detectar este momento y, en vez de realizar la conversión en corriente alterna, toma la decisión de almacenar esa energía en una serie de condensadores internos (los condensadores son equipos eléctricos que permiten almacenar energía entre un par de placas conductoras). En el siguiente ciclo, es decir, tras 20 ms, el equipo vuelve a leer la potencia producida por el módulo fotovoltaico y, según sea el valor, decide si añadir esa potencia al banco de condensadores, al igual que había realizado en el ciclo anterior. Si la suma de ambas fuentes de energía (el campo fotovoltaico más el campo de condensadores) es suficiente, el sistema decide en el siguiente ciclo convertir esa energía en corriente alterna, consiguiendo así aumentar la eficiencia del sistema.

Por tanto, gracias al uso de la tecnología ‘Burst Mode’ conseguimos una doble ventaja. Por una parte, cuando la producción del campo fotovoltaico es baja, en un momento determinado el microinversor es capaz de generar una potencia en corriente alterna mayor que la que el campo fotovoltaico es capaz de producir. Por otra parte, la eficiencia del microinversor no se ve reducida, haciendo así más inteligente a su algoritmo de punto de máxima potencia.

En definitiva, esto, se traduce en una mayor energía generado a lo largo de la vida útil del sistema.