Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT): cómo aumentar el rendimiento de su sistema solar

Los módulos solares no siempre ofrecen la máxima potencia que teóricamente sería posible. La fluctuación de la radiación solar, las temperaturas y la sombra influyen significativamente en el rendimiento energético. Aquí es exactamente donde entra en juego el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT). Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre la tecnología.

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¿Qué es el seguimiento máximo de PowerPoint (MPPT)?

El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es un método para optimizar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos. Garantiza que los módulos solares funcionen siempre a su máximo rendimiento, independientemente de la irradiación o la temperatura. Al ajustar continuamente la corriente y el voltaje, MPPT determina automáticamente el llamado punto de máxima potencia y, por lo tanto, maximiza el rendimiento energético del sistema.

¿Cómo funciona MPPT?

Técnicamente, MPPT funciona a través de un sistema de control electrónico que monitorea y ajusta constantemente el punto de operación de un módulo solar. El controlador MPPT mide continuamente la corriente y el voltaje y los usa para calcular la potencia actual. Mediante un convertidor CC/CC integrado, el sistema cambia la carga eléctrica para que el producto de la corriente y el voltaje siempre se mantenga al máximo.

Los sistemas MPPT modernos utilizan algoritmos que encuentran automáticamente el punto óptimo y lo rastrean en tiempo real cuando hay cambios en la radiación o la temperatura. Esto asegura que el sistema solar funcione siempre con la máxima eficiencia.

¿Cómo se crea el punto de trabajo óptimo?

El punto de funcionamiento óptimo se alcanza cuando la relación entre la corriente y el voltaje de un módulo solar da como resultado una salida máxima. A medida que la tensión aumenta, la corriente disminuye, lo que resulta en una curva característica de corriente-tensión (curva I-V). El punto en el que el producto del voltaje y la corriente es más alto se conoce como punto de máxima potencia (MPP). En este punto, el módulo ofrece el rendimiento más alto que el sistema MPPT busca y mantiene específicamente.

¿Con qué frecuencia ajusta el rastreador el punto de operación?

El rastreador MPPT ajusta el punto de operación varias veces por segundo. La frecuencia exacta depende del algoritmo y de la electrónica utilizada, pero suele oscilar entre 100 y 1000 ajustes por segundo. Esto permite que el sistema reaccione de forma inmediata y mantenga con precisión el punto de máxima potencia incluso cuando hay cambios rápidos en la radiación solar o la temperatura.

¿Por qué el MPP fluctúa constantemente?

El MPP fluctúa constantemente porque las condiciones externas, como la radiación solar y la temperatura, cambian constantemente. Una mayor radiación aumenta el amperaje, mientras que las altas temperaturas reducen el voltaje. La sombra parcial o las diferentes orientaciones del techo también influyen en las características eléctricas de los módulos. Estos cambios hacen que el rendimiento sea máximo, por lo que el sistema MPPT debe buscarlo y adaptarlo continuamente.

¿Dónde se usan los rastreadores MPP?

Los rastreadores MPP se utilizan siempre que los módulos solares necesiten funcionar de la manera más eficiente posible. Son una parte integral de los sistemas fotovoltaicos modernos y se utilizan en varios componentes:

• Inversor: En los sistemas conectados a la red, los rastreadores MPP integrados encuentran el punto de funcionamiento óptimo para cada cadena de módulos.
• Controlador de carga solar: En sistemas aislados o soluciones independientes, los controladores de carga MPPT regulan el voltaje entre los módulos solares y el almacenamiento de la batería y hacen que el proceso de carga sea más eficiente.
• Inversores híbridos: En los sistemas con almacenamiento, varios rastreadores MPP optimizan simultáneamente el rendimiento de las cadenas fotovoltaicas y los sistemas de almacenamiento con el objetivo de maximizar el autoconsumo y el rendimiento.
• Microinversores y optimizadores de potencia: Para los sistemas con sombra parcial o con diferentes inclinaciones del techo, un rastreador MPP por módulo garantiza el mejor rendimiento energético posible.

¿Cuánto cuestan los rastreadores MPP?

Los controladores de carga MPPT simples para sistemas solares pequeños están disponibles a partir de unos 50 euros. Los modelos para sistemas de tamaño mediano con amperajes más altos cuestan entre 150 y 300 euros. Los dispositivos de alto rendimiento para grandes sistemas fotovoltaicos suelen costar entre 400 y 600 euros. Los modelos de marca de alta calidad con funciones adicionales como Bluetooth o monitorización de datos pueden costar hasta 800 euros. El costo de los rastreadores MPP depende de la potencia, el voltaje y el equipo.

Beneficios y límites de MPPT

Los sistemas MPPT ofrecen ventajas significativas en el rendimiento energético de los sistemas solares, ya que adaptan continuamente el punto de funcionamiento de los módulos a las condiciones cambiantes. Como resultado, la eficiencia aumenta y el sistema ofrece un rendimiento alto y constante, incluso en caso de sombra parcial o cambios en la radiación. Al mismo tiempo, la tecnología implica mayores costos de adquisición y componentes electrónicos más complejos, lo que puede hacer que el mantenimiento y la instalación sean más exigentes.

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A qué debes prestar atención al comprar

Al comprar un rastreador MPP, se deben considerar varios criterios técnicos y cualitativos para garantizar el máximo rendimiento y durabilidad:

• Rango de voltaje de entrada: El rastreador debe coincidir con el voltaje de circuito abierto de los paneles solares para que funcione de manera eficiente.
• Corriente máxima de carga: El controlador debe poder procesar de forma segura la máxima corriente posible del sistema fotovoltaico.
• eficiencia: Una alta eficiencia de más del 95% reduce las pérdidas de energía y aumenta el rendimiento.
• Número de rastreadores MPP: Con múltiples cadenas de módulos o diferentes orientaciones del techo, es ventajoso tener varios rastreadores.
• compatibilidad: El dispositivo debe ser compatible con el almacenamiento de la batería, el inversor y la tensión del sistema (12 V, 24 V, 48 V).
• Monitorización y control: Los modelos modernos ofrecen Bluetooth, control de aplicaciones o registro de datos para una supervisión eficiente.
• Características de protección: La protección integrada contra sobrecarga, temperatura y polaridad inversa aumenta la seguridad operativa.
• Calidad y garantía del fabricante: Los productos de marca ofrecen períodos de garantía ampliados y un soporte fiable.

¿Se pueden adaptar los rastreadores MPP?

Los rastreadores MPP se pueden adaptar si el sistema existente es adecuado para ello. Especialmente en los sistemas más antiguos sin MPPT integrado, la instalación de un controlador de carga MPPT moderno o de un inversor nuevo puede aumentar significativamente el rendimiento. Es importante que el voltaje y el amperaje de los módulos sean compatibles con el nuevo dispositivo y que el cableado cumpla con los requisitos más exigentes.

¿MPPT también funciona cuando está sombreado?

MPPT también funciona cuando está sombreado, pero con limitaciones. El sombreado parcial provoca varios picos de potencia, los llamados máximos locales, en la curva característica de los módulos solares. Un algoritmo MPPT simple puede seleccionar por error uno de estos puntos en lugar del máximo global. Los sistemas modernos con MPPT global reconocen esta situación, buscan en toda la curva característica y se aseguran de que se utilice el punto de rendimiento más alto real.

¿MPPT ofrece cada vez más rendimiento?

MPPT funciona mejor en la mayoría de los casos, pero no siempre. La ventaja es particularmente evidente cuando hay cambios en la radiación, una sombra parcial o diferentes temperaturas de los módulos. Sin embargo, en condiciones ideales con una luz solar uniforme y una orientación óptima, el rendimiento adicional es bajo. En la práctica, el aumento del rendimiento a través del MPPT suele oscilar entre el 10 y el 30 por ciento, según la ubicación, el clima y la configuración del sistema.

¿Puede MPPT dañar los módulos fotovoltaicos?

MPPT no puede dañar los paneles solares. La tecnología funciona dentro de los límites eléctricos del sistema y solo garantiza que el voltaje y la corriente estén regulados de manera óptima. Un controlador MPPT del tamaño correcto incluso evita las sobrecargas porque tiene funciones de protección integradas, como la protección contra sobrecorriente, temperatura y polaridad inversa. El daño solo se produce cuando se utilizan valores incorrectos de voltaje o corriente fuera de la especificación.

¿MPPT tiene sentido para sistemas pequeños?

El MPPT es útil para sistemas pequeños cuando las condiciones cambian con frecuencia o se utiliza el almacenamiento en batería. El aumento del rendimiento puede ser particularmente notable en las centrales eléctricas con balcones o en los sistemas independientes con sombra parcial. Sin embargo, en el caso de sistemas muy pequeños con una radiación estable y una salida de módulo baja, el precio más alto de un controlador MPPT apenas puede amortizarse, lo que significa que un simple controlador PWM es suficiente.

¿Cuál es la diferencia entre los rastreadores MPP y los controladores PWM?

La diferencia entre los rastreadores MPP y los controladores PWM radica en la forma en que controlan la energía solar. Un controlador PWM (modulación de ancho de pulso) funciona con un voltaje fijo y no puede ajustar dinámicamente el punto de funcionamiento de los módulos. Como resultado, se pierde parte de la energía potencial. Un rastreador MPP, por otro lado, ajusta constantemente el voltaje y la corriente al punto de funcionamiento óptimo, lo que significa que se puede obtener hasta un 30% más de energía del sistema solar.

Conclusión: ¿Cuándo vale la pena MPPT?

El MPPT vale la pena para casi todos los sistemas solares modernos, ya que aumenta significativamente el rendimiento energético y optimiza la eficiencia del sistema. La tecnología logra ventajas notables, especialmente cuando se expone a una radiación solar variable, a una sombra parcial o a diferentes orientaciones del techo. El precio de compra ligeramente más alto generalmente se amortiza debido a los ingresos adicionales en unos pocos años. Por lo tanto, para los propietarios que desean aprovechar al máximo su sistema fotovoltaico, un inversor MPPT o un controlador de carga es una recomendación clara.

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