Las plantas solares fotovoltaicas (FV) a gran escala requieren más que paneles solares e inversores para suministrar electricidad a la red. Los transformadores son una parte fundamental del sistema eléctrico, ya que convierten la salida del inversor al voltaje necesario para la captación y la interconexión a la red.
A diferencia de los transformadores que alimentan cargas relativamente predecibles, un transformador para una planta de energía solar debe operar bajo niveles de generación cambiantes, condiciones climáticas variables, altas temperaturas exteriores y largos períodos de funcionamiento sin supervisión.
Por lo tanto, elegir el transformador solar adecuado es importante para la fiabilidad de la planta, la eficiencia eléctrica y el funcionamiento a largo plazo.
¿Qué es un transformador para una central de energía solar?
Un transformador de planta de energía solar , también llamado transformador solar o transformador fotovoltaico, se utiliza dentro de un sistema de generación fotovoltaica para cambiar el voltaje entre las diferentes partes de la planta.
Una vez que los paneles solares generan electricidad de corriente continua (CC), los inversores la convierten en electricidad de corriente alterna (CA). Posteriormente, los transformadores aumentan el voltaje de CA para que la energía generada pueda ser recogida y transmitida eficientemente a la red eléctrica.
Dependiendo de la arquitectura eléctrica, una planta solar puede utilizar varios transformadores de media tensión en todo el campo fotovoltaico, así como transformadores de mayor potencia en la subestación del proyecto.
¿Por qué las centrales de energía solar necesitan transformadores especializados?
La generación de energía solar crea condiciones de funcionamiento que difieren de muchas aplicaciones industriales convencionales.
La irradiación solar varía a lo largo del día. La nubosidad, la temperatura, las condiciones meteorológicas y estacionales pueden provocar fluctuaciones en la generación de energía. Por lo tanto, un transformador que alimenta el sistema fotovoltaico experimenta variaciones constantes en la carga.
Al mismo tiempo, los transformadores solares suelen instalarse al aire libre en zonas remotas donde pueden estar expuestos al calor, al frío, al polvo, a la lluvia, a la humedad y a otras condiciones ambientales.
Por consiguiente, un transformador para una planta solar a gran escala debe diseñarse teniendo en cuenta el perfil de carga real, los requisitos de voltaje, las condiciones ambientales y las especificaciones de interconexión a la red.
Características principales de un transformador para una planta de energía solar.
Diseño de bobinado reforzado
Los cambios en la generación de energía solar pueden producir variaciones frecuentes en la carga de los transformadores.
Un sistema de bobinado y aislamiento diseñado correctamente ayuda al transformador a soportar las tensiones eléctricas, térmicas y mecánicas previstas durante su vida útil. El diseño del bobinado debe coordinarse con la capacidad, el voltaje, la impedancia, el aumento de temperatura y las condiciones de funcionamiento del proyecto.
Sistema de enfriamiento confiable
Los proyectos fotovoltaicos en exteriores pueden experimentar condiciones de temperatura exigentes, especialmente en regiones con una fuerte irradiación solar.
Un sistema de refrigeración adecuado ayuda a controlar las temperaturas de funcionamiento del transformador y a proteger la vida útil del aislamiento. La configuración de refrigeración debe seleccionarse en función de la capacidad del transformador, las condiciones ambientales, el perfil de carga y los requisitos del proyecto.
Protección contra rayos y sobretensiones
Las centrales solares suelen ocupar grandes áreas abiertas, por lo que la protección contra sobretensiones adecuada es una parte importante del diseño eléctrico.
Los pararrayos pueden integrarse en la configuración del transformador cuando sea necesario para proteger los equipos contra sobretensiones. La estrategia completa de protección contra rayos y sobretensiones debe coordinarse con el sistema eléctrico general de la planta fotovoltaica.
Protección contra el alivio de presión
Los transformadores solares llenos de líquido pueden incorporar dispositivos de alivio de presión como parte de su sistema de protección.
Estos dispositivos están diseñados para aliviar la presión interna anormal en condiciones específicas y forman parte de un paquete de protección de transformadores más amplio.
Monitorización mediante TC
La monitorización precisa es importante para las grandes centrales de energía solar, en particular para aquellas que operan en zonas remotas.
Los transformadores de corriente (TC) y la instrumentación asociada permiten realizar mediciones de corriente para sistemas de medición, monitorización o protección, según el diseño del proyecto. También se pueden especificar accesorios adicionales para la monitorización de transformadores, de acuerdo con los requisitos de la planta.
Fluido aislante de origen vegetal para transformadores solares
Para proyectos de energías renovables que tengan en cuenta aspectos medioambientales o de seguridad contra incendios, un fluido aislante a base de ésteres naturales de origen vegetal puede ser una opción.
Los fluidos de éster natural se caracterizan por su alto punto de inflamación y sus favorables propiedades medioambientales. Dependiendo del entorno de instalación y los requisitos del proyecto, pueden considerarse para transformadores solares.
Sin embargo, siempre se debe seleccionar el fluido aislante adecuado en función del diseño del transformador, la temperatura de funcionamiento, las normas aplicables, los requisitos de seguridad contra incendios y las especificaciones técnicas del proyecto.
Protección exterior y revestimiento anticorrosión
La mayoría de los transformadores de las centrales solares pasan toda su vida útil al aire libre.
Por lo tanto, la carcasa, el depósito, el revestimiento, las juntas, los casquillos, los manómetros y los accesorios deben seleccionarse en función de las condiciones ambientales del lugar.
Se puede especificar un sistema de recubrimiento industrial compatible con la norma ANSI para proporcionar protección contra la corrosión, mientras que un diseño adecuado de la carcasa y los componentes ayuda al transformador a resistir el polvo, la lluvia, las variaciones de temperatura y otras condiciones exteriores.
Para entornos especialmente exigentes, como proyectos solares costeros, desérticos, de alta humedad o de gran altitud, el fabricante del transformador debe evaluar los requisitos de protección adicionales durante la fase de ingeniería.
La eficiencia de los transformadores solares es importante.
Las pérdidas en los transformadores pueden afectar al rendimiento general de una central de energía solar.
Dado que los proyectos solares a gran escala están diseñados para generar electricidad durante muchos años, la eficiencia del transformador debe tenerse en cuenta junto con el coste inicial del equipo.
Las pérdidas en el núcleo, las pérdidas en los devanados, la carga del transformador, el material del conductor, la temperatura de funcionamiento y el diseño eléctrico pueden influir en el rendimiento.
En lugar de seleccionar un transformador basándose únicamente en el precio de compra más bajo, los desarrolladores de energía solar y los contratistas EPC deberían considerar el rendimiento durante su ciclo de vida, la fiabilidad, los requisitos de mantenimiento y el coste total de propiedad.
Cómo elegir un transformador para una central solar
Al adquirir un transformador solar, los compradores deben proporcionar al fabricante requisitos eléctricos y ambientales detallados.
Las especificaciones importantes generalmente incluyen la capacidad nominal, la tensión primaria y secundaria, la frecuencia, la fase, la impedancia, el material del bobinado, el método de refrigeración, el fluido aislante, el aumento de temperatura, la altitud de instalación, la temperatura ambiente, los accesorios, los requisitos de protección y las normas aplicables.
El fabricante también podría necesitar el diagrama unifilar del proyecto, información sobre el inversor, el perfil de carga previsto y los requisitos de interconexión a la red eléctrica.
En proyectos de gran envergadura a escala industrial, discutir estas especificaciones con anticipación puede ayudar a evitar problemas de compatibilidad de equipos más adelante en el proceso EPC (Ingeniería, Adquisiciones y Construcción).
¿Qué normas deben cumplir los transformadores solares?
Las normas dependen del país, la compañía eléctrica, el tipo de transformador, la clase de voltaje y los requisitos específicos de cada proyecto.
Para proyectos solares en Norteamérica, las especificaciones de los transformadores pueden hacer referencia a los requisitos eléctricos pertinentes de IEEE, ANSI, UL, de la compañía eléctrica y locales.
Los compradores deben verificar con exactitud qué normas se aplican a su proyecto, en lugar de asumir que una certificación o norma cubre todas las aplicaciones de transformadores solares.
Antes del envío y la puesta en marcha, también se deben revisar los planos de ingeniería completos, los datos técnicos, los informes de pruebas y demás documentación requerida.
Aplicaciones de los transformadores solares
Los transformadores solares pueden diseñarse para diferentes proyectos de energía renovable, incluyendo parques solares a gran escala, centrales solares comerciales, proyectos fotovoltaicos distribuidos, instalaciones solares con almacenamiento y subestaciones de energía renovable.
Cada aplicación puede tener diferentes requisitos de voltaje, capacidad, protección, condiciones ambientales y conexión a la red. Por lo tanto, la ingeniería de transformadores a medida es especialmente valiosa para grandes proyectos solares.
Soluciones de transformadores para centrales de energía solar de QXG TECHNOLOGY
QXG TECHNOLOGY ofrece soluciones de transformadores personalizadas para centrales solares y proyectos de energía fotovoltaica , con diseños optimizados para el funcionamiento en exteriores y las condiciones cambiantes de generación solar.
Las configuraciones disponibles pueden incluir diseños de bobinado reforzado, sistemas de refrigeración fiables, pararrayos, protección contra sobrepresiones, monitorización de transformadores de corriente, fluido aislante de origen vegetal, recubrimientos anticorrosivos industriales y otros accesorios específicos para cada proyecto. La tensión, la capacidad, la impedancia, el material del bobinado, el método de refrigeración, la protección y las configuraciones de monitorización del transformador también pueden personalizarse según los requisitos del proyecto.
Las rigurosas pruebas de fábrica y el control de calidad ayudan a garantizar que cada transformador cumpla con los requisitos eléctricos y mecánicos especificados antes de su entrega.
Para desarrolladores de energía solar, contratistas EPC, ingenieros eléctricos e integradores de equipos de energía renovable que buscan un transformador para una planta de energía solar , QXG TECHNOLOGY puede evaluar su diagrama unifilar y especificaciones técnicas para desarrollar una solución de transformador adecuada. Para consultas sobre proyectos o cotizaciones, contacte a info@qxgelec.com.