Aplicación y personalización de barras colectoras solares para proyectos de almacenamiento de energía fotovoltaica

A medida que los proyectos de almacenamiento de energía fotovoltaica aumentan más rápidamente en escala, se vuelve evidente la necesidad de una distribución eléctrica de calidad. La generación solar plantea algunos desafíos únicos para una solución de distribución eléctrica, y en Kinto identificamos esa necesidad hace años, iniciando así el desarrollo de barras colectoras especializadas. Los factores que hacen únicas las aplicaciones fotovoltaicas son el alto voltaje de corriente continua (DC), las temperaturas extremas y las restricciones de espacio.

Los ingenieros de Kinto, en colaboración con otros profesionales del sector de energías renovables, han diseñado, fabricado y optimizado durante años diseños personalizados de barras colectoras para aplicaciones fotovoltaicas y de almacenamiento de energía. A continuación se destacan cuatro consideraciones clave para el diseño y uso de barras colectoras en sistemas solares combinados con almacenamiento de energía:

¿Por qué los sistemas solares de almacenamiento de energía requieren barras colectoras especializadas?

La generación de electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos es una tecnología nueva en comparación con gran parte del mundo de la distribución eléctrica, pero a menudo siguen aplicándose principios tradicionales. Los paneles fotovoltaicos pueden generar una corriente continua (DC) enorme bajo luz solar intensa, lo que alimenta la batería. Y cuando llega el momento de que las baterías descarguen energía durante la noche para respaldar los inversores, este flujo de electrones se invierte alternativamente entre la fuente y la carga, provocando expansiones y contracciones repetidas en los componentes de conexión, lo que reduce gradualmente el par de apriete.

Nuestras barras colectoras de grado solar incluyen diseños y técnicas de construcción especializados para los terminales, con el fin de proporcionar un par de torsión constante que garantice una conexión continua durante millones de ciclos térmicos. Debido a la naturaleza de los entornos exteriores en los que opera la energía solar, esta puede experimentar fluctuaciones muy amplias de temperatura ambiente, lo cual puede afectar de distinta manera a las aleaciones de cobre y aluminio; por ello, Kinto emplea métodos de fabricación o construcción que tienen en cuenta cómo se comportan los enlaces moleculares de cada metal específico bajo distintas condiciones de temperatura, y que evitan la entrada de humedad, causa de pérdidas eléctricas y fallos prematuros de los conectores. Muchas de nuestras barras colectoras solares reciben acabados resistentes a la corrosión o incorporan juntas tóricas (O-rings) donde sea necesario, para prolongar la vida útil efectiva de una instalación de 25 años.

Especificaciones eléctricas clave para barras colectoras de almacenamiento fotovoltaico

Tres parámetros clave que deben considerarse para las barras colectoras de almacenamiento solar: Capacidad de conducción de corriente (ampacidad): la generación solar en caliente ocurre con temperaturas operativas elevadas, por lo que, para proyectos en techos y montajes en tierra, es práctica estándar reducir la calificación de ampacidad de las barras colectoras solares al menos un 10-15 por ciento. Calificación de voltaje: las aplicaciones típicas de almacenamiento en baterías operan en un rango de 600 a 1500 voltios de corriente continua, mucho más alto que el de las barras colectoras industriales típicas; por tanto, la atención a las distancias de aislamiento y al aislamiento se vuelve fundamental. Kinto fabrica barras colectoras para niveles de voltaje muy altos. Resistencia a cortocircuitos: la descarga del banco de baterías hacia la trayectoria del circuito bajo una condición de falla puede producir varios miles de amperios de corriente, lo que provocará «fusión», daños y, finalmente, la falla del sistema. Conocemos los métodos para reforzar estas conexiones de barras colectoras solares mediante nuestros procesos de fabricación.

Opciones de personalización para requisitos únicos de proyectos solares

Las aplicaciones fotovoltaicas probablemente incluirán una solución personalizada de barra colectora. La disposición física de un sistema, con restricciones de espacio en una caja combinadora solar frente a un inversor solar grande o un armario de baterías, influirá no solo en la forma, sino también en la selección de materiales, así como en el número y la disposición de los puntos terminales. Otros elementos de personalización pueden incluir el número de dobleces, los patrones y la ubicación de los orificios, así como los puntos de montaje para espaciadores o aislantes. Algunos clientes requieren propiedades eléctricas especializadas; por ejemplo, una construcción exclusivamente de cobre ofrece la mayor conductividad en un espacio muy reducido; otros pueden preferir el menor peso del aluminio y su menor costo, cuando el espacio no es el factor de diseño principal. La incorporación de barras colectoras aisladas flexibles puede resultar valiosa en diseños sometidos a vibración excesiva, como en un panel inversor o en ciertas instalaciones de seguidores solares. En las aplicaciones que dependen de tecnologías de inversores de potencia con conmutación más rápida, la reducción de la inductancia mediante barras colectoras laminadas o blindadas puede mejorar significativamente el rendimiento del sistema.

Mejores prácticas de instalación y fiabilidad a largo plazo

La vida útil de cualquier solución de distribución de energía solar dependerá de su instalación adecuada. Antes de la instalación, examine cuidadosamente la superficie de cada barra colectora o componente de barra colectora laminada en busca de imperfecciones superficiales que pudieran indicar algún tipo de contaminación interna o defecto físico que provocara un rendimiento deficiente con el paso del tiempo. Nuestros controles ultra precisos de planicidad garantizan una presión de contacto constante a lo largo de toda la longitud de la superficie conductora de corriente de cada barra colectora. Utilice una llave dinamométrica de calidad y apriete según las especificaciones del fabricante: apretar en exceso dañará el aislamiento y deshilachará las roscas; apretar insuficientemente hará que la conexión «chispee» debido a una alta resistencia de contacto. Si sus componentes incluyen aluminio, es recomendable aplicar un recubrimiento antioxidante en las uniones entre aluminio y otros metales o componentes de barra colectora eléctrica, para evitar la formación de óxidos. Una inspección visual y/o una lectura térmica tomada bajo carga durante la puesta en servicio ofrecerá información valiosa sobre conexiones calientes. Asimismo, es recomendable realizar una inspección visual anual para detectar posibles problemas en cualquier conexión ubicada en zonas sometidas a vibraciones. La producción de Kinto se gestiona conforme a los requisitos de calidad de IATF 16949 e ISO 9001. Esta certificación de calidad garantiza la consistencia en la fabricación de piezas a lo largo de los años. Por consiguiente, podrá obtener siempre un reemplazo directo de su barra colectora solar original de Kinto durante décadas.

Conclusión

Un sistema fiable de distribución de energía solar: el flujo bidireccional de electricidad solar, desde la fuente hasta la batería y viceversa, junto con el entorno solar extremo, exigen un diseño y una construcción robustos. Considerar cuidadosamente las necesidades específicas de las barras colectoras eléctricas para su sistema de generación de energía solar permitirá lograr una instalación eléctrica con una vida útil muy prolongada. Kinto ofrece una amplia experiencia en conductores eléctricos críticos de cobre y aluminio utilizados en sistemas fotovoltaicos (PV) y de baterías. Comuníquese con nuestros expertos técnicos para analizar los detalles de su próxima instalación; nos gustaría ofrecerle una solución adaptada exactamente a sus requisitos específicos de espacio, eléctricos y de aplicación, fabricada con precisión rigurosa.