La implementación de sistemas de energía fotovoltaica (FV) continúa imparable y todo indica que tal crecimiento va a continuar en los próximos años. La generación de energía mediante sistemas fotovoltaicos seguirá creciendo no sólo a nivel industrial sino también a nivel terciario y residencial.
La implementación de sistemas de energía fotovoltaica (FV) continúa imparable y todo indica que tal crecimiento va a continuar en los próximos años. La generación de energía mediante sistemas fotovoltaicos seguirá creciendo no sólo a nivel industrial sino también a nivel terciario y residencial. Además, los recientes acontecimientos han puesto de relieve la necesidad de tener el nivel de independencia energética más alto posible. Por tanto, actualmente, existe una apuesta firme y decidida por la eficiencia energética y las energías renovables y a su desarrollo, mejora y potenciación se han sumado también los poderes públicos aportando soporte económico y seguridad jurídica.
Proteger es necesario y es rentable
Las instalaciones fotovoltaicas sean industriales (plantas, riegos, bombeos…) o residenciales, están especialmente expuestas a sufrir daños como consecuencia de descargas atmosféricas y sobretensiones debido a su ubicación y a las grandes superficies que ocupan. De hecho, las compañías de seguros revelan que las sobretensiones son la segunda causa de daños en equipos electrónicos. Representan, pues, un grave peligro y pueden provocar pérdidas irreparables.
El sistema fotovoltaico será realmente rentable en tanto en cuanto se asegure su continuidad de servicio. Si, por ejemplo, el inversor de un sistema queda dañado como consecuencia de una sobretensión, se produce una pérdida de producción y se originan costes de reparación o sustitución del mismo. Dichos costes pueden llegar a ser muy elevados. Como consecuencia, entre otros efectos negativos, se retrasa el retorno de la inversión y el punto de equilibrio se aleja.
Por esta razón disponer de un sistema de protección contra sobretensiones es una decisión inteligente, además de un requerimiento exigido, cada vez con mayor frecuencia, por las entidades financieras y aseguradoras.
La protección contra sobretensiones no es una medida paliativa que trata de compensar un daño ya causado (y que muchas veces es irreparable), sino que es una medida preventiva que pretende evitar que el daño se produzca.
Por lo tanto, para evitar fallos y aumentar la vida útil de nuestros equipos y el rendimiento de nuestra inversión es muy importante disponer de un sistema fiable y seguro de protección contra rayos y sobretensiones.
Para seleccionar e implementar las medidas de protección contra rayos y sobretensiones se debe tomar como referencia la normativa UNE EN 62305.
Una protección correcta, segura y eficaz contra rayos y sobretensiones exige la aplicación de un principio de protección integral que contemple, por un lado, la consideración de un sistema de protección externa contra rayos para proteger la instalación del impacto del mismo respetando las distancias de separación para evitar la aparición de arcos y reducir los efectos inductivos de la descarga, y, por otro lado, la instalación de descargadores tanto en el las líneas de energía como en las líneas de transmisión de datos para proteger los equipos frente a sobretensiones que puedan acceder y llegar hasta ellos por estas redes.
El objetivo es lograr un sistema equipotencial que proteja instalaciones y equipos frente a rayos y sobretensiones tanto en el caso de impactos directos de rayo como consecuencia de cualquier otro evento que genere sobretensiones que puedan afectar a su correcto funcionamiento.
Integración, planificación y coordinación
En muchos casos, el Código Técnico de la Edificación y otras normativas nacionales e internacionales requieren la instalación de un sistema de protección contra rayos.
Por tanto, la coordinación entre los instaladores de los sistemas fotovoltaicos y quienes instalan sistemas de protección contra rayos es esencial no sólo en el caso de la construcción de un nuevo edificio sino también en el caso de instalaciones realizadas en edificios ya construidos.
Protección contra rayos y sobretensiones para sistemas fotovoltaicos instalados en cubierta
Las instalaciones fotovoltaicas en cubierta son cada vez más frecuentes. Debido a su ubicación, están particularmente expuestas a sufrir los efectos de descargas atmosféricas. Como quiera que el sistema fotovoltaico está conectado directamente la instalación eléctrica del edificio, una descarga de rayo puede tener graves consecuencias para las instalaciones, equipos y personas que se encuentren en él.
La norma IEC/UNE EN 62305-2 así como el Código Técnico de la Edificación requieren que se realice un análisis de riesgo. A la hora de instalar un sistema fotovoltaico es muy importante distinguir entre edificios que tenga (o precisen) un sistema de protección externa contra rayos y edificios que no dispongan del mismo (o no lo necesiten).
Protección externa
El sistema de puntas captadoras aisladas es la más recomendable para la protección de sistemas fotovoltaicos instalados en cubierta. Asegura que se mantenga la distancia de separación necesaria entre el sistema de protección contra rayos y la instalación fotovoltaica y reduce al mínimo la formación de sombras, asegurando, de este modo, el rendimiento del sistema.
Los sistemas de protección contra rayos deben tener muy en consideración que se mantengan las distancias de separación exigidas por las normas entre los componentes del mismo y los elementos metálicos de la instalación (cables, estructuras, bandejas...). El objetivo es evitar que corrientes parciales de rayo puedan entrar en la instalación como consecuencia de un salto de chispa.
El conductor HVI facilita este objetivo pues no siempre es posible respetar las distancias requeridas. El conductor HVI, gracias a sus especiales características, ofrece un grado de aislamiento equivalente a 0,75 metros. Así, puede instalarse en el extremo, al lado o por debajo de los módulos fotovoltaicos sin apenas proyectar sombra sobre los mismos.
Equipotencialidad
Las directrices de instalación nacionales e internacionales requieren un sistema de puesta a tierra equipotencial.
Por lo tanto, todos los elementos metálicos de una instalación sean activos o pasivos, deben estar conectados al sistema equipotencial. Así, los elementos metálicos lo estarán directamente (por ej. a través de clemas de conexión) y los conductores activos, tanto de alimentación como de señal, lo estarán a través de los correspondientes descargadores de rayo Tipo 1.
Las clemas de puesta a tierra Dehn UNI con protección contra la corrosión son ideales para llevar a cabo la equipotencialidad de elementos y estructuras metálicas existentes en la instalación. La placa de acero inoxidable que incorpora permite conectar diferentes materiales (cobre, aluminio, acero...) sin riesgo de corrosión. Esta clema, además, facilita la conexión, segura y fiable, de los perfiles de los bastidores metálicos al sistema equipotencial de tierra.
Protección interna
La selección de los descargadores de corrientes de rayos y sobretensiones que pudieran ser necesarios dependerá, como es lógico, de las características de la instalación a proteger y, muy especialmente, de si el edificio dispone o no de protección externa contra el rayo. Dicha protección será necesaria o no en función del análisis de riesgo que debe realizarse de acuerdo con la normativa vigente. En nuestro caso, de acuerdo con el Código Técnico de la Edificación.
Caso 1: Edificios que NO disponen de protección externa contra el rayo
Si el edificio no dispone de protección externa se asume que es porque no lo necesita. Si tal es el caso los descargadores a instalar en las líneas de energía, tanto el lado de alterna como el de continua, serían descargadores de sobretensiones de Tipo 2. No obstante, en el lado de alterna, es muy conveniente utilizar un descargador combinado Tipo 1+2, a instalar delante del contador, ya que ofrece una protección adicional contra corrientes de rayo que pudieran acceder por la alimentación de baja tensión.
En el caso de las líneas de transmisión de datos, bastaría también con instalar descargadores de Tipo 2
Los descargadores deben instalarse lo más cerca posible de los equipos a proteger, por ej., el inversor. Si la longitud de línea entre el punto de instalación del descargador y el equipo a proteger fuera superior a diez metros sería necesario instalar un descargador adicional. Esta situación se daría también en el caso de que existan baterías. Si éstas se encuentran próximas al punto de instalación del descargador estarían también protegidas. En caso contrario sería preciso disponer de un descargador adicional.
Caso 2: Edificios que SI disponen de protección externa contra el rayo
Aquí, a su vez, es preciso distinguir dos supuestos:
Tecnología SCI: una protección eficaz y segura
Las instalaciones de continua exigen equipos específicamente desarrollados para ellas.
Aplicar productos de alterna a continua no es una buena solución. Al llegar al final de su vida útil estos equipos sufren una sobrecarga que genera un arco eléctrico y el dispositivo de separación que integra debe separarlo de la red. Y esto no se garantiza en el caso de corriente continua si se utilizan descargadores convencionales de alterna.
La tecnología SCI (Short Circuit Interruption) asegura la máxima seguridad contra el riesgo de incendio. El dispositivo combinado de desconexión y cortocircuito integrado en el descargador proporciona la máxima protección incluso en caso de sobrecarga. Así se combinan de modo excelente una protección eficaz contra sobretensiones y una protección segura para las personas y contra el riesgo de incendio.
Conclusión
En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, tanto parques y plantas solares como instalaciones en cubierta, la protección contra rayos y sobretensiones es una cuestión de suma importancia.
Son instalaciones muy expuestas, que implican inversiones costosas y exigen continuidad de servicio.
La seguridad es algo muy serio y si se quiere hacer una protección segura y eficaz deben aplicarse las normativas con rigor y ser exigente en la selección de los protectores donde hacer descansar la seguridad, protección y disponibilidad de nuestras instalaciones y equipos.