SOLAR FOTOVOLTAICA: INVERSORES

INGETEAM POWER TECHNOLOGY

Nuevas tecnologías

para los futuros inversores fotovoltaicos El futuro de la energía fotovoltaica pasa por un abaratamiento de los costes de los equipos necesarios para la generación de energía (módulos e inversores), en pos de una mayor competitividad de esta tecnología frente a otras fuentes de producción energética.

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n lo que respecta a los inversores, una parte importante de su coste la determinan los semiconductores, inductivos y el sistema de refrigeración utilizados. Una reducción del tamaño de dichos componentes supondría importantes ventajas, tanto por el ahorro conseguido como por la reducción de tamaño y peso que se lograría en el equipo final. Actualmente, los inversores fotovoltaicos utilizan semiconductores de silicio, obtenidos a partir de obleas de silicio, del que se obtienen los diodos, MOSFET e IGBTs. Estos semiconductores se empezaron a desarrollar a lo largo de la década de 1950, aunque su mayor desarrollo en lo correspondiente a electrónica de potencia se llevó a cabo a partir de los años 80, con el desarrollo de los transistores MOSFET de potencia e IGBTs. En aplicaciones fotovoltaicas se utilizan dispositivos con tensiones de trabajo de 600 y 1200 V, y frecuencias de conmutación entre los 2.500 Hz y los 20.000 Hz, según su aplicación e intensidad (que puede superar el millar de amperios). Desde su nacimiento, este tipo de dispositivos ha mejorado sus prestaciones (pérdidas de conducción y conmutación) de manera importante, llegando en la actualidad a valores cercanos a los límites teóricos de la propia tecnología del silicio. Por tanto, es necesario trabajar en nuevos materiales semiconductores, que por sus

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propias características permitan seguir mejorando los dispositivos actuales. En los últimos años se han desarrollado nuevos materiales de semiconductores como son el carburo de silicio (SiC) o el nitruro de galio (GaN), cuya aplicación en inversores fotovoltaicos no ha sido realizada, a pesar de que teóricamente parecen tener un enorme potencial. tos dispositivos se presentan en diferentes tecnologías de transistores como JFET Normally-on, CASCODE, JFET Normally-off, MOSFET, BJT, etc. siendocada una de ellas A nivel de investigación básica se ha podido observar que este tipo de nuevos materiales mejora sensiblemente las características respecto al silicio en lo referente a pérdidas de conducción y conmutación. El uso de estas tecnologías plantea diferentes alternativas. Por un lado, se pueden diseñar inversores que trabajen a frecuencias de conmutación similares a las utilizadas actualmente mejorando su rendimiento y reduciendo por tanto los sistemas de refrigeración necesarios. Sin embargo, también es posible aumentar la frecuencia de conmutación y reducir el tamaño de los inductivos utilizados en los filtros del inversor (al aumentar la frecuencia de conmutación, el rizado de corriente en los inductivos se reduce de manera proporcional siendo posible reducir su tamaño). El uso de una u otra estrategia, o una combinación de ambas, permite:

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Reducir el peso y volumen del inversor, manteniendo la misma potencia. • Aumentar la potencia, manteniendo el mismo peso y volumen. A pesar de que actualmente estas tecnologías se encuentran en una fase inicial de desarrollo y sus precios todavía resultan elevados para poder competir en un sector cada vez más exigente, como es el de los inversores fotovoltaicos, en un futuro próximo se prevé una reducción importante de costes al mejorar tanto los procesos de obtención de dichos materiales como al aumentar sus volúmenes de producción. Ingeteam está llevando a cabo un proyecto financiado por el programa de ayudas EEA Grants del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) del Ministerio de Economía y Competitividad, para el desarrollo de nuevos inversores basados en estas nuevas tecnologías de semiconductores. Se trata de un proyecto innovador que contempla grandes retos, más allá de la sustitución de semiconductores, redefiniendo conceptos básicos de funcionamiento, circuitos de gobierno, compatibilidad electromagnética, diseño térmico y control respecto a los inversores actuales. Gracias a este proyecto, la empresa podrá seguir contribuyendo a una mayor utilización de las energías renovables, en este caso de la solar fotovoltaica, siendo más competitivo y pionero en nuevas tecnologías energética

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· Nº 153 · OCT-NOV15