¿Cómo calcular series (string) y elegir el tipo de panel?

En el siguiente documento analizaremos tips para el cálculo de número de paneles por string para cada entrada de MPPT de inversores Huawei.

1. Puntos principales a considerar para el cálculo.

Uno de los principales errores que se cometen en el proceso de diseño de un sistema FV, es el determinar la cantidad de paneles por series o string antes de elegir el inversor a utilizar, luego se sale al mercado buscando un inversor que se adapte a ese diseño cuando en realidad la mejor forma es elegir el inversor primero, y luego determinar la cantidad de paneles a conectar basados en las características de este equipo (sin dejar nunca de lado el espacio disponible real para instalación de paneles, que es el principal criterio). Una vez calculado un estimado de potencia que puedo instalar en mi espacio disponible, debó seleccionar mi inversor y por ultimo, determinar cuántos paneles puedo conectar a este inversor basado en los siguientes criterios.  

1.1 Número de MPPT y cantidad de entradas por MPPT.

La cantidad de MPPT me determina en cuantas orientaciones diferentes puedo trabajar (entre otros aspectos), pero además de eso, cada MPPT me determina corrientes y voltajes máximos y mínimos de entrada que son los principales aspectos para el calculo de string.

Un inversor Huawei residencial monofásico de la familia L1, cuenta con 2 MPPT x 1 entrada por MPPT, es decir, 2 entradas máximas para string o series, cada una en un MPPT diferente. Esto me determina que con un inversor L1, puedo trabajar con dos "aguas" del techo de diferentes orientaciones. A su vez, un inversor Huawei residencial monofásico de la familia LC0 cuenta con 3 MPPT x una entrada por MPPT, osea, 2 entradas máximo con hasta 3 orientaciones diferentes.

La mayoría de los inversores residenciales, contará siempre con un mínimo de 2 MPPT integrados, por lo que siempre tendré la opción de trabajar con a lo menos 2 "aguas" con orientaciones diferentes. 

1.2 Voltaje mínimo y máximo por MPPT.

Dependiendo del inversor que he seleccionado, podré encontrar en el manual de usuario y las fichas técnicas de estos la información crítica requerida, entre los que están los voltajes mínimos y máximos de entrada en DC. Por ejemplo, un inversor Huawei monofásico LC0 tiene la siguiente información disponible.

Acá podemos observar que el inversor no arrancará con menos de 1 o 2 paneles conectados dependiendo del voltaje nominal de este (panel) y su entrada máxima que son 600V, no debe ser superada para no dañar el equipo. Con esto, determinamos por ejemplo:

Si un panel cuenta con 48,9 VDC, puedo determinar que 600 / 48,9 = 12,2 Paneles, donde con 12 paneles puedo tener 586,8 VDC, lo cual está dentro del voltaje máximo de entrada por MPPT. Si determinará conectar 13 paneles, obtendría un voltaje de entrada de 635,7 VDC, lo cual supera el voltaje máximo de entrada por MPPT en un aproximado de 0,5%; este voltaje no necesariamente dañará al inversor, pero si producirá una perdida de potencia por CLIPPING, efecto que ya hemos explicado en otro documento. No obstante, la recomendación es siempre mantenerse dentro del voltaje máximo de entrada.

Es importante también recomendar, que si voy a usar todas las entradas del inversor no es recomendable superar el voltaje de entrada y mantenerme dentro del rango de voltaje recomendado por MPPT.

En resumen, bajo este criterio podría determinar que en este inversor, puedo conectar 3 series de 12 paneles con un voltaje por serie de 568 VDC.

1.3 Corriente máxima de MPPT y corriente de corto circuito máxima.

Otro punto muy importante que debemos considerar, es la corriente máxima de entrada por serie, este punto en más complejo de manejarlo ya que está determinado por la corriente nominal del panel y sin importar cuántos paneles conecte en una serie, la corriente será siempre la misma. Esto es crítico ya que debido al aumento de las potencias nominales de los paneles actuales del mercado, la corriente ha aumentado junto con estas potencias y es muy normal que la mayoría de los paneles que podemos encontrar en el mercado actual tengan corriente que superan el máximo de entrada de los inversores residenciales. 

Por ejemplo, un inversor residencial Huawei monofásico L1 cuenta con la siguiente corriente de entrada máxima.

Pero actualmente, un panel de mercado con una potencia de 710W por panel, puede tener la siguiente corriente nominal.

Esta es una limitante que puede determinar fuertemente la selección del panel que más se adapte a mi instalación, superar por demasía la corriente máxima de entrada puede dañar el equipo. Si bién la corriente es determinada directamente por el nivel de irradiancia y la carga conectada, no es recomendable conectar este tipo de paneles en inversores residenciales.

Cuando la corriente de la serie supera la corriente de entrada del inversor por poco porcentaje, el MPPT puede producir un ajuste de esta corriente produciendo un CLIPPING que si bién reducirá la potencia generada, no dañará el inversor. 

Ahora, el valor que simplemente no es posible superar por ninguna razón es la corriente de corto circuito, ya que este es un parámetro destructivo.

2. Otros aspectos limitantes.

2.1 Espacio de instalación.

Otro de los puntos limitantes para determinar el número de paneles por serie o string es el espacio disponible. no necesariamente tendré el espacio para instalar 12 paneles, y muy posiblemente una de las series quedará con menos paneles que otra. Ante este caso, Huawei exige que la diferencia de cantidad de paneles entre series no sea mayor a 1, mientras que en inversores que tienen 2 entradas de series por MPPT o más, deben tener la misma cantidad de paneles por serie conectadas al mismo MPPT.

2.2 Orientaciones del la techumbre o cubierta.

La orientación de las "aguas" del techo es también una limitante. Por ejemplo, si por voltajes determiné que puedo instalar 2 series de 12 paneles, pero una de las series no tiene espacio suficiente para que todos los paneles queden con la misma orientación, no me será posible dejar dos orientaciones en la misma serie y en el mismo MPPT. Siempre es importante  recordar que series con orientaciones diferentes deben quedar en MPPT diferentes.

Si me encuentro con esta limitante en sitio, es posible usar OPTIMIZERS para resolver este problema.

Como pudimos entender en este documento, la recomendación para el calculo y selección de paneles para un proyecto FV es elegir primero el inversor a usar, luego en base a las caracteristicas de este, determinar el panel que mejor se adapta a mi inversor y espacio de instalación y por ultimo determinar las series a conectar. 

FIN.