En el tejado del Instituto de Investigación de Energía Solar (ISFH) de Hamelin (Alemania), los módulos solares se han conectado después de la instalación para formar una red mallada de varias subredes.
El instituto de investigación está probando esta solución para aplicaciones fotovoltaicas integradas en edificios (BIPV), que a menudo implican subáreas pequeñas, alineadas de forma diferente o sombreadas. La electrónica cercana al módulo o integrada en él permite controlar y supervisar cada módulo en función de las condiciones cambiantes de radiación. Además, los operadores de red pueden acceder a toda la instalación.
Financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima de Alemania e iniciado en marzo de 2020, el proyecto pretende desarrollar nuevas soluciones para la fotovoltaica «inteligente». El coordinador del proyecto, Jens Friebe, de la Universidad Leibniz de Hannover, explicó que el objetivo es «integrar los inversores y la tecnología digital directamente en el módulo fotovoltaico, mejorando así la fiabilidad, aumentando la eficiencia y reduciendo al mismo tiempo los costes». La comunicación inalámbrica entre los componentes y una configuración de red flexible permiten una instalación rápida, con una reducción de costes que se abordará en una posible producción en serie.
Los módulos solares totalmente integrados desarrollados para Voyager-PV incluyen un microinversor y tecnología de radio que funciona en la banda de 2,4 gigahercios, libre de licencia, lo que permite la conexión entre módulos y componentes como pasarelas. Las actualizaciones de software pueden realizarse de forma inalámbrica dentro de la malla.
Los socios especializados del proyecto desarrollaron las antenas de ranura necesarias, alimentadas capacitivamente mediante una placa de circuitos a través de la parte posterior del módulo. La empresa alemana de ingeniería WHO aportó la tecnología de radio, mientras que el Instituto de Tecnología de Alta Frecuencia y Sistemas de Radio de la Universidad Leibniz de Hannover desarrolló la solución de antena de ranura. Optimel, especialista en tecnología de encapsulado, se encargó de encapsular los componentes electrónicos. La conexión directa de la electrónica de potencia a las cadenas individuales de células solares permitió omitir los diodos de derivación, reduciendo el potencial de defectos y aumentando el rendimiento energético.
El Instituto de Sistemas de Accionamiento y Electrónica de Potencia de la Universidad Leibniz de Hannover desarrolló la electrónica de potencia, utilizando semiconductores de potencia de nitruro de galio (GaN) en el inversor. SMA Solar Technology aportó su experiencia en inversores y tecnología de sistemas, y la Universidad de Stuttgart se centró en la fiabilidad. ISFH se encargó de la investigación tecnológica de los módulos fotovoltaicos.
Desde mayo, el sistema de demostración de Hamelin transmite datos, lo que permite supervisar la electrónica de potencia y leer datos operativos como la corriente, la tensión y la temperatura del módulo.
«Con la red en malla instalada en el ISFH se ha podido demostrar la estabilidad y la autooptimización comunicativa de varios módulos fotovoltaicos», afirman los investigadores. Varios participantes en el proyecto pudieron acceder simultáneamente a la red desde sus respectivas ubicaciones.
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