Los inversores ayudan a combatir la PID a medida que evoluciona la tecnología solar

Por Kelsey Misbrener | 24 de enero de 2023

Inversores de cadena Yaskawa Solectria en un proyecto solar de película delgada.

La degradación inducida por potencial (PID) ha perseguido a la industria solar desde su origen. Este fenómeno ocurre cuando el lado de CC de alto voltaje de un proyecto solar se instala junto a otros equipos con un voltaje diferente. La discrepancia puede inducir la migración de sodio, donde los electrones encerrados en el vidrio del módulo escapan y aceleran la degradación del módulo.

"Esa gran magnitud inherente impulsa este comportamiento de PID, si los módulos o la electrónica de potencia no están diseñados de una manera particular para mitigar esto", dijo Steven Marsh, director senior de tecnología y diseño del desarrollador a gran escala Origis Energy.

Los módulos de película delgada son más susceptibles a la PID debido a su mayor voltaje y composición del material, pero los paneles de silicio cristalino también están en riesgo si hay fallas en las obleas. El desarrollador Silicon Ranch prioriza la funcionalidad anti-PID para inversores de cadenas en ambos tipos de proyectos.

"Están hechos de manera diferente, pero es la misma preocupación general que debe tener un diseñador solar, que son estas debilidades menores en los paneles solares, contra las que se protege con características anti-PID en sus inversores", dijo Nick de Vries, vicepresidente sénior. de tecnología y gestión de activos en Silicon Ranch.

Cuando aparece una nueva tecnología de panel, a menudo lleva algún tiempo perfeccionar el producto para reducir el riesgo de PID. Los primeros modelos de módulos bifaciales de vidrio sobre vidrio tenían problemas con el PID, pero los fabricantes han avanzado mucho desde entonces, dijo Marsh.

"[PID] regresa de vez en cuando a medida que la tecnología evoluciona, solo porque es muy nuevo y está evolucionando. Es una condición muy exigente por la que tienen que pasar los módulos", dijo.

Los inversores centrales son una apuesta segura para evitar PID. Incluyen transformadores incorporados que están conectados a tierra negativamente, aislando los lados de CC y CA del sistema.

Pero a medida que los inversores de cadena sin transformador se implementan cada vez más en proyectos más grandes por su simplicidad de operación y mantenimiento, con paneles de película delgada y otros, los propietarios de proyectos ahora deben considerar la mitigación de PID.

"Hay algunas formas clave en las que puede lograr el aislamiento galvánico, y un transformador es una de ellas. Desafortunadamente, hacer ese cambio a sin transformador crea ese problema", dijo Marsh. "La matriz fotovoltaica terminará flotando y, por lo general, eso significa que aproximadamente la mitad de los módulos en todo el sistema experimentarán un sesgo negativo en relación con la tierra".

Se pueden usar algunos métodos para ayudar a evitar PID en inversores de cadena sin transformador. Los instaladores pueden agregar un transformador de aislamiento con conexión a tierra o conectar a tierra el transformador elevador en el lado de CA. Y los fabricantes ahora están agregando hardware y software especiales a los inversores de cadena para combatir el PID.

Marsh dijo que hay dos categorías de mitigación de PID en los inversores de cadena: métodos activos anti-PID y modos de recuperación de PID pasivos. Las soluciones activas de hardware y software anti-PID toman el lado de CC del sistema y elevan el voltaje para que todos los módulos estén por encima del suelo. Por otro lado, los métodos de recuperación de PID funcionan por la noche para deshacer el PID acumulado durante el día. Sin embargo, el fabricante de película delgada First Solar dice que sus módulos responden más favorablemente a la funcionalidad anti-PID activa que a la recuperación de PID.

Inversores de cadena SMA en un proyecto de película fina de Silicon Ranch.

Algunos fabricantes de inversores de cadena en el mercado ahora incluyen hardware anti-PID y el software que lo acompaña para proteger contra la degradación, o venden accesorios separados para realizar las funciones de protección. Por ejemplo, CPS America ofrece CPS Energy Balancer, mientras que Sungrow incorpora hardware anti-PID en sus inversores de cadena SG125HV y SG250HX. Sungrow comenzó a ofrecer inversores de cadena anti-PID alrededor de 2018.

"Había dudas sobre las tasas de degradación de los paneles en general en ese momento, por lo que desarrollamos la solución", dijo Daniel Friberg, director de producto e ingeniería de Sungrow.

Yaskawa Solectria anunció recientemente una versión anti-PID de su inversor de cadena de la serie XGI 1500-250 que está diseñado para funcionar con los módulos de película delgada de First Solar.

"Eso requiere algunos pequeños cambios internos en el inversor. No es un gran problema, pero requiere algo de tiempo de ingeniería y una actualización de la lista para un modelo específico completamente nuevo en esta serie, por lo que estamos en medio de probarlo. en el laboratorio", dijo Miles Russell, director de gestión de productos de Yaskawa Solectria Solar.

Tanto Solectria como First Solar fabrican sus productos en los Estados Unidos, lo que brinda a los instaladores una combinación fácil para lograr los objetivos de incentivos de contenido nacional incluidos en la IRA. Pero discutieron la mitigación de PID mucho antes de que se escribiera el IRA.

"Comenzamos esa relación hace dos años, con el objetivo puramente a nivel técnico de lograr un producto que sea fácilmente compatible con nuestro producto", dijo Alex Kamerer, gerente de proyectos de First Solar. "Damos un paso más para asegurarnos de que tenemos compatibilidad con nuestros proveedores de sistemas, lo que beneficia a nuestros clientes".

Aunque más fabricantes de inversores están comenzando a incorporar funciones anti-PID en los inversores de cadena a medida que la tecnología se usa cada vez más en proyectos más grandes, los ingenieros a veces todavía tienen que buscar en las hojas de datos para verificar las capacidades anti-PID de un producto, según Marsh de Origis.

"Descubrimos que existen algunas opciones, y no son necesariamente un factor importante en el costo inicial de capital del inversor", dijo. "Sin embargo, estas características del inversor no suelen ser muy publicitadas, tal vez porque el tema es muy, muy técnico, o incluso [porque] el PID en sí mismo es bastante difícil de detectar en el campo. Así que ciertamente vemos algunos inversores sin transformador que vienen sin esta función".

Pero mitigar el PID se volverá aún más importante ya que las empresas de energía solar ahora tienen la opción de tomar el crédito fiscal de producción (PTC) en la IRA. Mantener la degradación bajo control para que los módulos produzcan la máxima potencia durante el mayor tiempo posible será crucial para la certeza del crédito fiscal.

"Creo que tener una comprensión generalizada de la industria de los factores en PID es probablemente lo que debe aumentar: educación sobre los momentos en que sus módulos pueden ser propensos a PID, así como los métodos de detección", dijo Marsh.