Uno de los dispositivos por los que más nos preguntan nuestros alumnos son los optimizadores de potencia, estos aparatos electrónicos han aparecido en el mercado como alternativa a los microinversores (también denominados inversores de módulo).

Tanto los optimizadores como los microinversores son la solución que llevan planteando algunos fabricantes para los sistemas fotovoltaicos residenciales, donde rara vez se utilizan los inversores centrales, ya que el tamaño del generador fotovoltaico no suele ser muy grande.

Tanto a los optimizadores como a los microinversores se le denomina en el ámbito fotovoltaico especializado module-level power electronics (MPLE).

Los MPLE están equipados con conversores de voltaje que llevan incorporado un MPPT, de esa forma, el módulo puede trabajar en su punto de máxima potencia independientemente del voltaje del bus al que va conectado, dentro de su rango de su funcionamiento. Esto podría ser a priori de utilidad en entornos con sombras parciales o condiciones de inclinación y orientación diversas, es decir, en un contexto de irradiancia no homogénea. En tales circunstancias esta ventaja podría compensar el mayor coste por unidad de los MPLE y la reducción de eficiencia de conversión que provocan en el sistema.


Figura 1: Optimizador de potencia. (Cortesía SolarEdge)

No obstante, los optimizadores de potencia se caracterizan por una eficiencia de conversión muy alta (que puede alcanzar el 98.8%) y generalmente bastante mayor que el de los microinversores. Los modelos más modernos suelen estar basados en una configuración flyback, que a cambio de una pequeña reducción de la eficiencia, incorporan un transformador, lo que les permite aumentar notablemente el voltaje a la salida además de proveer separación galvánica al panel.

No hay que perder de vista que la instalación de un optimizador siempre va a provocar una disminución de la potencia ya que es un añadido que se le haría al sistema debido a que el inversor de cadena no es, en este caso, sustituible. Por el contrario, cuando se instala un microinversor, el inversor de cadena no es utilizado, lo que implica que la eficiencia de la conversión recaerá exclusivamente en el microinversor. Desgraciadamente, la eficiencia de los microinversores es bastante más pequeña que la de los inversores de cadena, por lo que la reducción del rendimiento se produciría en todo caso.

Existen optimizadores de potencia para conectar un solo módulo o todo un string fotovoltaico. Esto dependiendo del perfil de radiación existente dota al sistema de una gran flexibilidad. Teniendo en cuenta todo esto y que el precio de los optimizadores es menor que el de los microinversores hace que, en un contexto de irradiancia no uniforme, la tendencia actual sea instalar preferentemente optimizadores junto a un inversor de string que microinversores.

Los MPLE presentan además ventajas adicionales:

  • Mayor monitorización que se obtiene del comportamiento del sistema fotovoltaico, ya que se posibilita la medida del voltaje y la intensidad a nivel de módulo. Además, los microinversores pueden medir también la parte de CA.
  • Posibilidad de desconexión limitando el voltaje de inyección en caso de fallo del sistema.

Con todo también tienen desventajas importantes:

  • La ya comentada pérdida de rendimiento del sistema.
  • El mayor riesgo de fallo eléctrico que se añade al realizar conexiones eléctricas adicionales. Especialmente cuando los fabricantes de los módulos y los MPLE son diferentes.
  • La disminución de la fiabilidad de la instalación que existe siempre que en un sistema se aumenta el número de componentes eléctricos.
  • El difícil mantenimiento e instalación que tienen este tipo de dispositivos localizados normalmente en cubiertas.

Figura 2: Microinversor instalado de serie en un módulo de 330 W. Este tipo de productos acabado podrían tener un hueco en el mercado si saliesen a un precio asequible, sobre todo en instalaciones residenciales de autoconsumo. (Cortesía de Enphase)

Algunos de estos problemas podrían ser en parte solventados con el desarrollo de conjuntos de dispositivos que integren de serie el módulo fotovoltaico y el MPLE. Por ejemplo, es muy prometedor la aparición en el mercado de módulos de gran potencia con el microinversor integrado, como es el caso del producto que aparece en la figura 2. Cuando es el optimizador el que se integra en el módulo fotovoltaico, se suele hacer directamente en la caja de conexiones de este. A ese conjunto se le denomina a veces smart J-box.

En todo caso, para sistemas fotovoltaicos de baja potencia (normalmente destinados al autoconsumo,) existen tres configuraciones básicas:

  1. Con inversor de cadena.
  2. Con microinversorsores
  3. Con optimizadores de potencia más inversor de cadena.

En la actualidad, la primera de las anteriores configuraciones es la que tiene sin duda mayor una mayor implantación, no obstante, todo dependerá del impacto que tengan los próximos desarrollos en el precio y eficiencia de estos dispositivos, sobre todo en los integrados. Por supuesto, es necesario en cada caso particular analizar el LCOE de las tres configuraciones para saber cuál es más conveniente y, para ello, será necesario analizar la generación energética relativa de cada configuración. Analizaremos esta cuestión en un próximo artículo técnico.

Figura 3: Esquema de conexionado a partir del método de daisy chain. Como se puede apreciar, cada microinversor puede conectarse a hasta dos módulos. El fallo de solo uno de los inversores interrumpe la corriente en todo el bus de alterna.