GENERA 2023: Grandes sorpresas y revolución renovable

El mundo ya se estaba preparando para este inicio de año 2023, y que mejor forma que mediante la gran convención de energías renovables celebrada en el IFEMA, en Madrid, con la participación de multitud de empresas de renovables, aunque principalmente de la parte fotovoltaica, ya sea el sector comercial, industrial o residencial. Nuevos productos se han presentado, con algunas funcionalidades interesantes, y se han dado conferencias o charlas de temas muy atractivos para las personas que sentimos tanta fascinación por estos temas. 

No puedo engañar a nadie, ha sido la primera vez que he acudido, y me ha encantado. Tan solo pude quedarme por unas horas, pero han sido más que satisfactorias. Participé además en una de las charlas que daban sobre diseño de instalaciones FV con batería virtual, un concepto bastante novedoso en el mundo del autoconsumo residencial, y que es conveniente que los profesionales del sector estén enterados de estos nuevos mecanismos y novedades, que podrían cambiar el modo de producir y consumir energía tal y como lo conocemos, por mi parte estoy convencido de que será todo un cambio. No obstante, me gustaría abordar esto en un hilo de mi perfil de Twitter, así que próximamente lo veremos.

En GENERA 2023 se han podido ver los nuevos dispositivos y equipos fotovoltaicos de las empresas más conocidas, e incluso de algunas nuevas que han traído sorpresas, como es el caso de Sonnen, de la cual hablaremos. Módulos, inversores, enlaces de comunicación, estructuras de montaje, cableado fotovoltaico, y más. Todo ello expuesto en los numerosos stands, en los que siempre aparecían los tradicionales inversores Huawei-Fronius-SMA, módulos de Jinko-Risen-JA Solar, y estructuras Fischer-Solarbloc. Si bien ya son marcas muy conocidas para los profesionales que trabajamos en el sector, me he encontrado algunos modelos que traen nuevas características, como tecnología TOPCon para paneles FV o dispositivos de protección contra arco (AFCIs) en algún inversor.

El nuevo TOPCon: El sustituto del PERC

Sin duda alguna, la nueva tecnología rompedora de esta década y sustituta del tradicional PERC (Passivated Emitter Rear Cell) es el TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), una mejora del PERC que aprovecha el efecto túnel y utiliza una nueva configuración de célula para mejorar las características del módulo (tensión en circuito abierto y eficiencia). Es un mecanismo que fue estudiado por el instituto FraunhoferISE, que publicó los resultados tan prometedores de este nuevo tipo de célula.

La razón por la que ha sido tan atrayente no es la diferencia de rendimiento o mejora, sino la sencillez y parecido en el proceso de manufactura del PERC, que ya es una tecnología muy madura y que por tanto no es necesaria una modificación tan divergente. Simplemente, la manufactura se puede adaptar y ya está siendo una realidad. Jinko Solar ha sido quizás la primera empresa que ha tenido la oportunidad de implementarlo, y ha dado las señales correctas al resto de mercado para ponerse en marcha y diseñar los primeros paneles de este tipo.

 

Familia de módulos FV Tiger Neo de Jinko Solar (serie 60HL4-V)

Jinko Solar estrenó hace dos meses su nueva familia Tiger Neo, destinada principalmente a climas cálidos y que incorpora la tecnología Hot 2.0, que es el nombre que dieron a su propio TOPCon. Por ejemplo, los nuevos Tiger Neo 60HL, ocupan el rango de potencias pico de 460-480 Wp, los cuales ya se pueden comercializar sin ningún problema. Las ventajas, además de un incremento en la eficiencia y la tensión de circuito abierto (Uoc) es el aumento de los coeficientes de temperatura a potencia máxima (Pmax) y circuito abierto (Uoc), y la disminución del coeficiente de temperatura en cortocircuito (Isc). Esto implica que la producción y la potencia máxima disminuirán en menor medida con el aumento de la temperatura. Es decir, están preparadas para climas cálidos, como ocurre en España, por lo que para nosotros es una gran ventaja.

También Trina Solar presentó su nueva serie Vertex S+, que pueden superar un 21,6 % de eficiencia. Como ocurre con Jinko, estos también amplían su garantía a los 30 años, consiguiendo aumentar la producción de energía un 2,4 % una vez alcanzan ese tiempo de vida. Como todas las versiones, también incorporan versiones monofacial y bifacial, aunque es un módulo mas estrecho (1,1 m), que para soluciones residenciales es interesante por el aprovechamiento de espacio en tejados.

 

Módulo Vertex S+ de tecnología TOPCon expuesto en GENERA 2023

 

Otras ventajas de este tipo de módulo es su peso, que alcanza los 21,1 kg, un valor considerablemente inferior al peso del Jinko de 455 Wp Mono PERC, que llegaba a los 24,2 Kg. Esto también es clave para los instaladores, que realizan las tareas de montaje y conexionado, facilitando la subida de módulos al tejado en casos en los que no se utilicen escaleras o elevadoras hidráulicas.

También utilizan una capa de doble vidrio para proteger adicionalmente frente a incendios o sobrecargas físicas, y reduce el contenido de plástico del módulo, ya que la lámina inferior se elimina.

Curvas de garantía módulo Trina Solar Vertex S+

Sin duda alguna, se tratan de dos grandes empresas que han traído lo más grande de las nuevas tecnologías TOPCon, y que promete mucho para los sectores del autoconsumo.

Nuevos inversores: La protección contra arco en continua

Cada vez más, los inversores del mercado se modernizan y añaden numerosas funcionalidades y sistemas de protección útiles para su desempeño y producción. Si bien los modelos de Huawei monofásicos, como la serie SUN2000 L1, traen protección contra arcos en continua al igual que muchos otros, cada vez se van sumando más, y Goodwe los acaba de traer para sus nuevos modelos residenciales.

¿Qué es un ACFI? Esta protección contra arco en continua (o “Arc Circuit Fault Interrupter”) es un dispositivo integrado en el propio inversor cuya función es disipar un arco eléctrico en el lado del generador fotovoltaico, que funciona en corriente continua, y que permite aumentar la seguridad de la instalación. Un arco eléctrico es una corriente eléctrica producida entre dos contactos y separados por un medio aislante o dieléctrico, como puede ser el aire. En este caso, un arco eléctrico puede producirse entre un cable fotovoltaico y otro elemento que se encuentre cerca de el. Si el cable está expuesto y se encuentra a la suficiente tensión, podría producirse un salto de electrones, moviéndose del conductor al elemento circundante, y por tanto un peligro para los individuos que se encuentren cerca de el. Si las tensiones existentes fueran lo suficientemente grandes, las consecuencias pueden ser fatales. El interruptor permite desconectar el lado de continua del inversor, y así evitar que el fenómeno se propague aguas abajo, es decir, mas cerca de los consumos eléctricos del hogar.

Tensión Transitoria de Restablecimiento (TTR) en una falta

También deben equiparse con un relé interno, que permite la detección e interpretación de la falta a tierra, y así mandar una señal al interruptor ACFI para ser accionado. Esta situación no podría verse resuelta mediante otro tipo de interruptores, salvo los que se encuentren preparados, y esto se debe al propio fenómeno de arco eléctrico.

Una vez se produce un arco, la tensión en el punto de falta se reduce a prácticamente 0 V (que no será cero, dado que existe una pequeña caída de tensión entre el conductor y el elemento circundante, que hace de cátodo y cierra el circuito) y la corriente se hace máxima. Es decir, los paneles fotovoltaicos estarán trabajando a corrientes superiores las de máxima potencia, seguramente a la Isc (corriente de cortocircuito) y por tanto su temperatura podría aumentar y suponer un daño permanente para el equipo. No obstante, para resolver este problema, es necesario que el interruptor de corte sea capaz de soportar y disipar la tensión máxima transitoria, es decir, que sea capaz de interrumpir el arco cuando se accione. Otros interruptores podrían mantener el arco si no existe suficiente separación entre contactos, o si el medio dieléctrico en el que se encuentran no es lo suficientemente aislante, de forma que cualquier dispositivo no es valido. Aquí es donde reside la importancia de un ACFI.

Los micro inversores ya pueden equipar baterías

Una de las novedades mas esperadas, y que ya se nos informó desde hace unas semanas, es la nueva familia de conversores de potencia APStorage, y en concreto, el nuevo sistema de conversión de potencia de APSystems, el ELS-5K.

Sistemas de conversión de potencia ELS-5K de APSystems

 

Los micro inversores son dispositivos que funcionan de forma parecida a un inversor central tradicional, con la diferencia de que existen varios, y cada uno puede conectarse a varios módulos fotovoltaicos, con entradas por separado, lo que implica que el micro inversor ajusta los valores de tensión-corriente al MPP de cada módulo, maximizando la producción de energía. Sin embargo, para que ocurra esto, es necesario montar cada uno en la misma estructura del panel, por lo que deben ser pequeños y ligeros. Pero su restricción mas grande es la imposibilidad de conectar baterías, lo que limita en gran parte sus capacidades.

Entonces, ¿como podríamos equipar un almacenamiento a nuestra instalación de micro inversores? Pues una de las empresas mas potentes del sector, APSystems, especializada en micro inversores, nos trae un equipo capaz de solventar el problema: Un sistema de conversión de potencia, que puede conectar hasta 4 unidades de batería en paralelo (capacidad máxima de 20 kWh), con una tensión de entrada de 48 V, 5 kVA de potencia aparente nominal y una eficiencia de hasta 96,5 %.

Esta es la forma en la que los clientes que instalaron en su momento micro inversores (por preferencias o cuestiones técnicas) podrán disfrutar de almacenamiento para su autoconsumo, con todas las ventajas que ello conlleva.

 

¿Y que ocurre con los cables fotovoltaicos?

Para poder transportar la energía de los módulos al inversor, es necesario contar con cables o conductores diseñados específicamente para operar a esos niveles de tensión y en corriente continua. En GENERA 2023 se han mostrado dos empresas clave en el sector, PRYSMIAN Group y Top Cable, con soluciones y demostraciones realmente interesantes, aunque sin duda el que mas me ha llamado la atención es este primero.

Ficha técnica del cable FV PRYSMIAN PRYSOLAR H1Z2Z2-K

PRYSMIAN Group presentó su nuevo modelo PRYSMIAN PRYSOLAR, un tipo de cable fotovoltaico preparado para sumergirse en agua durante tiempos prolongados, y testado mediante la normativa WET-I 1500, donde se somete a 1800 Vdc, mientras es sumergido en agua a 70ºC y soporta mas de 1500 ciclos. Además, cuenta con la garantía AD8 del propio fabricante, en la que se declara que el cable puede permanecer sumergido indefinidamente, y además de un posible uso en corriente alterna a niveles de tensión de 450/750 V.

Stand de los cables FV de PRYSMIAN Group en GENERA 2023

Esto me hace recordar a la nueva planta fotovoltaica de autoconsumo flotante de POWEN que se ha instalado en Carpio del Tajo, Toledo. Es una planta con un generador fotovoltaico de 162 kWp y una producción anual estimada de 245.400 kWh, que está expuesta a la humedad y al agua del emplazamiento. En una situación como esta, los cables de PRYSMIAN Group serían muy interesantes de aplicar, aunque dependerá por supuesto de las tensiones a las que esté diseñado cada string de la central.

Planta fotovoltaica flotante de Powen (Carpio del Tajo, Toledo)

Pero esto no es todo. Este modelo de cable también cuenta con la normativa IEC 62930 y la norma EN 50618, que demuestra una resistencia de larga duración de aislamiento en continua, junto con la AD7, es decir, la posibilidad de inmersión parcial o total intermitente. Aunque debemos recalcar que el fabricante si que nos da esta garantía de que pueden sumergirse de forma indefinida.

Quitando a un lado los stands y los productos, también tuve el placer de ver algunas explicaciones y exposiciones que realizaban distintas empresas. Me llamo mucho la atención una en la que explicaban como elegir un conductor de string fotovoltaico, en función de la sección, corriente máxima admisible y modelo de cable con sumo detalle, desarrollando los coeficientes para el cálculo de intensidad (agrupamiento, de temperatura, etc). Una charla muy técnica y que se agradece tener en una convención de expertos sobre el tema, no tan solo las muestras de nuevos equipos o material de venta.

Quizás lo que mas destaco de mi viaje a GENERA, ha sido una empresa que ha tenido un muy buen recibimiento por parte de muchos, y que trae una serie de productos realmente interesantes. Hablo de Sonnen, una empresa de baterías fotovoltaicas y enfocadas en los tres sectores del autoconsumo (residencial, comercial e industrial).

Las baterías de Sonnen: ¿El punto de inflexión de las baterías?

La principal razón por la que quise redactar este articulo no es por el evento de GENERA en si, sino por esta empresa cuyo producto es de gran importancia actualmente. Las baterías para autoconsumo no suelen estar muy extendidas, principalmente por su alto precio, que suelen oscilar entre 3000-4000 euros por cada 5 kWh de capacidad, como es el caso de las baterías HUAWEI LUNA2000. Es quizás el coste más grande de entre todos los equipos de autoconsumo, y que además es muy valioso. Una batería no solo nos aporta flexibilidad y seguridad de suministro para compensar nuestro consumo, sino que pueden verter energía a red cuando esta sea más cara, y por tanto dándonos una aportación económica extra. También pueden usarse de diferentes formas, en función de nuestro consumo y preferencias, para que así se adapten y contribuyan mejor a su función.

Por tanto, ¿que nos ofrece Sonnen que sea tan atractivo? ¿Podría ser una gran revolución o solo estamos tratando con otra empresa más del sector?

Salta en primer lugar a la vista que Sonnen es una empresa alemana, que opera también en España y en otras partes del mundo, como Estados Unidos. Por lo tanto, su misión es más importante que la mera comercialización, y puede contribuir enormemente a la creación de la cadena de valor fotovoltaica que persigue la Unión Europea, mediante un producto de origen europeo que aporte independencia industrial.

Sus baterías son muy curiosas. Las baterías básicas sonnenBatterie 10 y sonnenBatterie 10 performance son los modelos monofásico y trifásico respectivamente. La primera tiene una capacidad de hasta 22 kWh, una potencia nominal de 4,6 kW y una eficiencia del 96 %. Por otro lado, la versión performance tiene la misma capacidad y rendimiento, aunque con una potencia de 9,9 kW nominales, ya que como es habitual, es un dispositivo trifásico.

 

Modelo de sonnenBatterie10

Así a primera vista no parece nada fuera de lo habitual. Sus especificaciones no son nada destacables en comparación a otros modelos, pero existen dos diferencias fundamentales que marcan una posible supremacía. En primer lugar, son baterías compatibles con CUALQUIER inversor y sistema eléctrico del mercado. Efectivamente, la gran revelación es esta, pues no muchas baterías poseen esta característica tan potente. Y es que la capacidad de utilizarse para cualquier diseño de autoconsumo es una puerta abierta a la instalación masiva de baterías Sonnen. No existe una limitación de aplicación, tan solo nuestras necesidades en función de cuanta capacidad se requiere en una instalación fotovoltaica del sector. Lo habitual es encontrar baterías para autoconsumo de fabricantes específicos para sus modelos de inversores, lo que fuerza a los clientes a solicitar una versión de batería en concreto. Este problema, que ademas se extiende a la escasez de suministro que hemos sufrido estos meses, dado que sin ese modelo de batería los instaladores y las ingenierías no tienen otras alternativas, puede acabarse con Sonnen. Muy importante este punto.

Por si fuera poco, que no lo es, tengo otra noticia que quizás algunos no sean conscientes de ello. El tiempo de vida de las baterías estándar del mercado suele ser de entorno 10-20 años, siendo 10 un valor más habitual. Según hablé con la expositora del stand, estas baterías pueden alcanzar un tiempo de vida monstruosamente mayor, superando los 30 años. Esto implica que su calidad y degradación por ciclo es mucho más baja en comparación a otros fabricantes, y es aquí donde veo un punto de inflexión. Uno de los miedos más habituales de los clientes con respecto a sus baterías es la degradación de estas, ya que el pensamiento popular de las baterías se encuentra muy asociado a la perdida rápida y continua de calidad, como ocurre en el sector de la telefonía móvil. Ofrecer a los clientes un producto como este realmente duradero y fiable reduce el gap o impedimento de comercialización de baterías considerablemente, a mi modo de verlo.

Ya para terminar con Sonnen, me ha llamado mucho la atención su modelo sonnenBatterie hybrid 9.53. Lejos de ser una mera batería común, es un sistema hibrido batería-inversor, con una capacidad de 5-15 kWh y una potencia nominal de 3,3 kW. Su inversor integrado tiene una potencia de 4,6 kW y al igual que el resto de las baterías tiene un gran tiempo de vida. Lamentablemente, aunque ya sería quizás demasiado, el inversor que incorpora es exclusivamente de 4,6 kW, por lo que este modelo se venderá tan solo para ciertas aplicaciones residenciales.

 

Modelo de sonnenBatterie hybrid 9.53

Sin duda alguna GENERA 2023 ha sido uno de los eventos más importantes del año, y personalmente una experiencia gratificante que me ha dejado con un muy buen sabor de boca. En próximos días hablaré en Twitter sobre la charla de baterías virtuales a las que asistí, que fue sin duda alguna lo mejor de mi experiencia en GENERA.

¿Supone entonces GENERA un punto de inflexión para el mundo renovable? Es un si rotundo, pero incierto. Hasta qué punto transformarán el TOPCon y Sonnen el sector de la renovable no es seguro, pero lo que he visto ha sido un paso en la dirección correcta del mundo del autoconsumo. Existen aún numerosas barreras, pero la tecnología también tiene un rol que cumplir, y lo está haciendo a pasos de gigante.