A medida que la industria fotovoltaica sigue evolucionando, uno de los avances más interesantes es la transición de la tecnología de 1500 V a la de 2 kV. Esta innovación pretende mejorar la eficiencia, rentabilidad y escalabilidad de los proyectos fotovoltaicos.
Nos sentamos con Troy Renken, Vicepresidente de Producto e Ingeniería de Shoals, y Owen Schelenz, Jefe de Producto de Soluciones Solares y de Almacenamiento de GE Vernova, para analizar cómo la tecnología de 2 kV está transformando el futuro de la energía solar. En esta sesión de preguntas y respuestas, Troy y Owen comparten sus conocimientos sobre las ventajas que presenta la tecnología de 2 kV y cómo está destinada a revolucionar nuestra infraestructura energética.
¿Qué es la tecnología de 2 kV para energía solar y cuál es el progreso que han conseguido Shoals y GE Vernova en esta innovación?
Troy: La tecnología 2 kV es un sistema eléctrico avanzado diseñado para aumentar el voltaje de los proyectos fotovoltaicos a 2000 V, mejorando la eficiencia, la sostenibilidad y la rentabilidad de las instalaciones solares.
Shoals, GE Vernova y nuestros otros socios fueron contactados por una de las mayores empresas de servicios públicos de EE. UU., que solicitó ayuda para elevar su próximo proyecto fotovoltaico a tensiones superiores. Esta colaboración dio lugar a un proyecto piloto de 2 kV, que nos brindó la oportunidad perfecta para desarrollar las soluciones que ya habíamos estado estudiando. Shoals diseñó la solución de equilibrio energético de sistemas (EBOS) para el proyecto, mientras que GE Vernova desarrolló el inversor de 2 kV.
¿Qué ha impulsado el cambio hacia tensiones superiores y cómo han afectado estos cambios a la industria fotovoltaica?
Troy: TEl sector ha pasado de 600 V a 1000 V, luego a 1500 V, y ahora estamos preparados para el siguiente salto. Este cambio se ha visto impulsado por la mejora de la eficiencia y la potencia de los módulos fotovoltaicos. Los voltajes superiores permiten manejar más potencia sin necesidad de aumentar el tamaño del cable. Incrementar la tensión es mucho más barato en comparación con la corriente, que requeriría cables más grandes, más difíciles de manejar, así como más cobre o aluminio, que son materias primas costosas. Las anteriores transiciones a voltajes más altos han sido revolucionarias, especialmente en el caso de la energía fotovoltaica a gran escala, pues han reducido drásticamente el coste por vatio en la producción de energía; tenemos previsto que la transición a 2 kV tenga un impacto similar.
Los cables que utilizamos actualmente en Shoals ya están preparados para soportar 2000 V en sistemas de 2 kV. No obstante, hay otros componentes eléctricos, como fusibles, seccionadores, conectores y protecciones contra sobretensiones, que aún requieren cambios en su diseño para poder aguantar tensiones más altas. Hemos colaborado activamente con los principales fabricantes de componentes a fin de garantizar que se realicen las actualizaciones necesarias. La seguridad sigue siendo nuestra prioridad a la hora de introducir estos cambios, y las normas tendrán que evolucionar para seguir el ritmo de la industria.
¿Cuáles son las ventajas generales de pasar a 2 kV y por qué es importante este paso para la industria fotovoltaica?
Troy: Una de las principales ventajas de la transición a la tecnología de 2 kV es la reducción de las caídas de tensión. Cuando se aumenta el voltaje al mismo tiempo que se mantiene el mismo calibre de hilo de cobre, la tasa de caídas de tensión disminuye. Esto se debe a que la tensión es igual a la corriente por la resistencia (V = IR). Por ejemplo, en un sistema de 1500 V con una caída de tensión de 20 V, la pérdida es del 1,3 %. Sin embargo, en un sistema de 2000 V con la misma caída de 20 V, la pérdida se reduce al 1,0 %, es decir, aproximadamente un 25 % menos. Esta reducción significa que llega más tensión al inversor, lo que mejora la eficiencia global del sistema.
Otra ventaja esencial es que, aunque los equipos de alta tensión tienden a ser más grandes (como los fusibles y las cajas), se requieren en menor cantidad. Es posible conectar más módulos fotovoltaicos en un solo string, por lo que el mismo emplazamiento tendrá menos strings, menos BLA y cajas de desconexión, así como menos componentes en general. Como resultado, el número de puntos de error y equipos a instalar debería disminuir.
Un voltaje más alto también reduce los recursos necesarios para cada proyecto, lo que se traduce en una producción que requiere menos consumo de energía, transporte, embalaje, instalación y mantenimiento. Asimismo, menos componentes significa menos residuos a lo largo de la vida útil del sistema.
En general, las soluciones 2 kV ofrecen un enfoque más eficiente, rentable y sostenible para la industria fotovoltaica en comparación con 1500 V.
– Troy Renken, Vicepresidente de Producto e Ingeniería de Shoals
Owen: La transición a la tecnología de 2 kV ofrece importantes ventajas a la industria fotovoltaica. Mediante la reducción del número de componentes necesarios por megavatio de energía generada, los sistemas de 2 kV permiten un despliegue más rápido, un factor decisivo en este sector de rápido crecimiento.
A su vez, las soluciones 2 kV ayudan a reducir el coste nivelado de la energía, lo que impulsa la competitividad de la energía solar dentro del mix energético en general. También mejora la sostenibilidad, ya que se necesitan menos elementos, como cables y estaciones de inversor, para obtener la misma potencia de salida. Esto no solo supone un ahorro directo, sino que también repercute en las fases previas, como la reducción de las emisiones del transporte marítimo por megavatio. En definitiva, la tecnología de 2 kV supone un paso clave para aumentar la eficiencia y la sostenibilidad de la energía fotovoltaica.
¿Cuáles son las principales ventajas de vuestros sistemas? ¿Cómo se compensan los costes que conlleva la transición a 2 kV?
Troy: Pasar a 2 kV aporta muchas ventajas y, sin duda, se trata del siguiente paso para la industria. Cuando las tensiones son más altas, hay más sensibilidad a factores como fugas de corriente y formación de arcos, y la calidad de la instalación cobra aún más importancia. Por ello, son clave los diseños hechos en fábrica, como los nuestros, pues ofrecen un mejor control de calidad que los montajes realizados en el emplazamiento. Los sistemas de Shoals se someten a ensayos exhaustivos, como las pruebas de alto potencial en mojado (hipot), para garantizar que cumplen las normas sobre corriente de fuga.
Lo que también diferencia a nuestra cartera es que Shoals proporciona la solución EBOS completa, desde arneses de cables hasta cajas de desconexión. Todo lo que hay entre el módulo fotovoltaico y el inversor está diseñado y probado para integrarse a la perfección. También estamos trabajando para garantizar que nuestros productos cumplen los requisitos necesarios para 2 kV, de modo que nuestros clientes no tengan que preocuparse por el cumplimiento de la normativa.
Por último, nuestro diseño patentado de BLA con capa de aislamiento exterior puede ampliarse fácilmente a 2 kV, a diferencia de otras soluciones EBOS en el ámbito fotovoltaico que, en nuestra opinión, requieren importantes transformaciones para manejar voltajes superiores. En última instancia, el sistema de 2 kV de Shoals ofrece más eficiencia, calidad y fiabilidad a largo plazo, lo que lo convierte en una actualización que merece la pena.
Owen: Las principales ventajas de nuestros sistemas residen en los beneficios generales que aporta la transición a la tecnología de 2 kV. Observamos una reducción superior al 20 % en cables de CC, así como una reducción del 20-25 % en estaciones eléctricas, strings, cajas de strings y conectores. Además, las pérdidas de corriente continua también disminuyen un 20-25 %, lo que se traduce en una mayor producción de energía. En total, creemos que puede obtenerse un ahorro del 2-3 % a nivel de proyecto gracias a la reducción de los gastos en capital (CAPEX), así como una ganancia adicional de valor neto actual por la mejora del rendimiento debido a la reducción de las pérdidas del sistema a lo largo del ciclo de vida. Aunque el coste de algunos componentes puede aumentar, la mayoría de los equipos siguen siendo rentables. Creemos que el aumento de la eficiencia y los beneficios financieros derivados de la adopción de tecnología de 2 kV superan con creces los costes incrementales de la actualización, por lo que es una solución más ventajosa para los proyectos de energía fotovoltaica a largo plazo.
¿Cómo se prevé que evolucionará la tecnología de 2 kV y por qué es ahora el momento adecuado para esta transición?
Owen: El progreso de la tecnología de 2 kV depende de la combinación adecuada de demanda de los clientes, innovación de los proveedores y apoyo de los organismos de normalización. Aunque este avance tecnológico podría haberse introducido antes, los factores clave necesarios para impulsar su adopción generalizada no se han dado hasta hace poco. Actualmente, realizar las colaboraciones adecuadas en todo el sector nos permite ocupar una posición idónea para llevar a cabo esta transición con éxito. En GE Vernova, estamos agradecidos a nuestros clientes y socios por cómo nos ayudan a hacer realidad la tecnología de 2 kV en el momento preciso, convirtiéndola en una realidad para la industria fotovoltaica.
Troy: La eficiencia de los módulos fotovoltaicos sigue mejorando, lo que aumentará la necesidad de voltajes superiores. Las ventajas de pasar a 2 kV son evidentes, y ya se está debatiendo fuera de EE. UU. la posibilidad de aumentar aún más la tensión, potencialmente hasta 3 kV. La historia nos dice que la tendencia a aumentar los voltajes de los strings continuará.
Uno de los desafíos a los que nos enfrentamos actualmente es que aún no están disponibles todos los componentes homologados para sistemas de 2 kV. Sin embargo, este es precisamente el motivo por el que nuestro sistema BLA tiene una ventaja significativa: se diseñó para 2 kV. Además, a medida que salgan al mercado nuevos componentes de 2 kV, podremos ampliar aún más el sistema con la adición de combinadores y otras soluciones a la gama de 2 kV.
Esta tendencia hacia tensiones superiores es algo que vamos a ver cada vez más en el sector, por lo que hacer la transición ahora prepara tu proyecto para el éxito a medida que la tecnología sigue evolucionando.
¿Cómo seguirán las normas y reglamentos el ritmo de innovaciones comerciales como 2 kV?
Owen: Creo que el sector está bien preparado para apoyar la transición a la tecnología de 2 kV, gracias a las normas existentes y a la colaboración. UL ya ha armonizado una norma para inversores fotovoltaicos con la CEI, conocida como UL62109-1, que contempla los sistemas de 2000 V CC. Además, los fabricantes de paneles han colaborado estrechamente con UL para establecer normas para los módulos de 2000 V CC. Estos avances indican que las normas y reglamentos deben seguir el ritmo de las innovaciones comerciales, con el objetivo de adaptarse a los sistemas de 2 kV en toda la industria fotovoltaica.
Troy: Shoals, junto con otros líderes del sector, colabora activamente con los organismos reguladores para ayudar a que las normas se adapten a la velocidad a la que avanza el sector.
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Source: Shoals Technologies Group
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