Repowering and Retrofitting of Solar Inverters: A Field Case Study

Gran cantidad de plantas fotovoltaicas (FV) a gran escala se han sometido a la reconversión y/o repotenciación de los inversores por diversas razones, como las rápidas innovaciones en el ciclo de vida del producto con falta de compatibilidad inversa, la salida del negocio de los inversores por parte de los fabricantes de equipos originales (OEM), los daños causados por las condiciones meteorológicas, las oportunidades de ingresos más lucrativos impulsadas por el alto precio de compra contractual, etcétera. La información se ha recabado a través de expertos y del personal implicado en la retroadaptación/realimentación en el lugar del estudio de caso. La selección e instalación de inversores de un OEM diferente en una planta fotovoltaica en funcionamiento comercial ofrece una oportunidad única para documentar exhaustivamente la reconversión/realimentación de inversores. El caso práctico describe la compatibilidad de los aspectos mecánicos, eléctricos, de comunicaciones y otros aspectos importantes. El objetivo es proporcionar un estudio de caso público que mejore el conocimiento general de la industria solar sobre lo que implica la repotenciación/retroadaptación de una planta fotovoltaica y cómo otros pueden prepararse mejor. Implica la actualización, sustitución o modificación de diversos componentes de las plantas solares fotovoltaicas (FV), como paneles FV, inversores y otros componentes eléctricos/mecánicos.

 
El objetivo principal de la repotenciación es mejorar la capacidad, eficiencia y fiabilidad generales de la planta en respuesta a los avances tecnológicos. Se refiere al proceso de añadir o modificar componentes específicos de componentes fotovoltaicos existentes para mejorar la eficiencia del componente en cuestión o solucionar problemas específicos. El objetivo principal de la modernización es mejorar elementos específicos de la planta fotovoltaica para mejorar la eficiencia global y el rendimiento de componentes específicos sin realizar cambios integrales en la planta fotovoltaica. Este detalla un caso práctico sobre la actualización y modificación de inversores solares en una planta fotovoltaica (PV). Este trabajo, realizado en una instalación de 29.67 MW de capacidad en Carolina del Norte, aborda los desafíos técnicos, económicos y operativos involucrados en la modernización de equipos esenciales para optimizar el rendimiento de plantas solares. La planta, construida en 2014, presentaba inversores OEM1 con una capacidad de 23 kW, ya obsoletos debido a fallas frecuentes, la falta de soporte técnico y la discontinuación de componentes clave por parte del fabricante. Esto impulsó la necesidad de explorar soluciones mediante el repowering y retrofitting, reemplazándolos por modelos más avanzados y compatibles.


El repowering consiste en reemplazar componentes críticos, como inversores, para mejorar la capacidad y eficiencia general de la planta. Por otro lado, el retrofitting implica la modificación de componentes específicos para abordar problemas particulares o mejorar el rendimiento de ciertos elementos sin realizar cambios drásticos en toda la instalación. En este estudio, se evaluaron tres nuevos inversores (OEM2, OEM3 y OEM4) con capacidades entre 25 kW y 36 kW, integrándolos para sustituir los modelos originales. Adicionalmente, se incorporaron sensores avanzados para monitorear parámetros como temperatura, humedad y calidad de potencia, lo que permitió optimizar el mantenimiento predictivo y prevenir fallas. El proceso destacó varios desafíos técnicos, como la compatibilidad eléctrica, mecánica y de comunicación entre los nuevos y antiguos componentes. Por ejemplo, las diferencias en los rangos de voltaje, los requerimientos de conexión neutra y las configuraciones de montaje implicaron ajustes significativos en el diseño y la instalación.

 Además, la integración de inversores más potentes requería una evaluación exhaustiva del impacto en otros componentes del sistema, como transformadores y protecciones eléctricas. Estos análisis fueron fundamentales para minimizar el riesgo de sobrecargas y garantizar el cumplimiento normativo. Desde una perspectiva operativa, el retrofitting se centró en mejorar la capacidad de monitoreo de los inversores mediante la instalación de sistemas avanzados de adquisición de datos (DAQ). Se instrumentaron inversores con sensores de temperatura, acústica y calidad de potencia para identificar patrones de fallas antes de que ocurrieran. Este enfoque permitió detectar anomalías en componentes críticos, como los IGBT (transistores bipolares de compuerta aislada), que mostraron un aumento de temperatura anómalo previo a fallas. También se identificaron aumentos en la humedad y fluctuaciones en la calidad de potencia como indicadores de posibles problemas.


En términos financieros, el análisis reveló una variabilidad significativa en los costos de los nuevos inversores, que oscilaban entre 9 y 16 centavos por watt. Aunque los modelos más costosos eran percibidos como más confiables por los equipos de operación y mantenimiento, no se encontró una correlación directa entre el costo y la confiabilidad. Este hallazgo subraya la importancia de realizar evaluaciones detalladas que equilibren el costo inicial, los costos de operación y el rendimiento esperado a largo plazo. El estudio concluye que el repowering y el retrofitting son estrategias viables para prolongar la vida útil de las plantas fotovoltaicas y mejorar su eficiencia operativa. Sin embargo, cada proyecto presenta desafíos únicos que requieren evaluaciones personalizadas y un enfoque integral. Entre las lecciones aprendidas, se destaca la necesidad de realizar visitas in situ para evaluar las condiciones específicas, seleccionar equipos compatibles y garantizar que las modificaciones no comprometan la confiabilidad del sistema. Además, mejorar la infraestructura de monitoreo y mantenimiento predictivo es esencial para maximizar el rendimiento y minimizar tiempos de inactividad. Este caso práctico proporciona una valiosa referencia para la industria solar, fomentando la adopción de mejores prácticas en la actualización y modernización de plantas fotovoltaicas.


La modernización de inversores solares a través del repowering y el retrofitting, como se detalla en este informe, representa una solución clave para abordar los desafíos de sostenibilidad, eficiencia y longevidad en las plantas fotovoltaicas (PV). En un contexto donde los avances tecnológicos y los cambios en los estándares del mercado son constantes, las plantas solares necesitan adaptarse para seguir siendo competitivas y operativas. Este caso práctico, centrado en una planta en Carolina del Norte, resalta cómo la obsolescencia tecnológica, las fallas frecuentes y la falta de soporte técnico pueden comprometer significativamente el rendimiento y la viabilidad económica de estas instalaciones, subrayando la importancia de tomar decisiones informadas sobre la actualización de equipos. Uno de los aspectos clave destacados en el informe es la necesidad de considerar cuidadosamente la relación costo-beneficio al seleccionar nuevos equipos. Aunque los inversores más costosos suelen percibirse como más confiables, el estudio demuestra que no siempre existe una correlación directa entre el precio y la calidad. Este hallazgo subraya la importancia de realizar análisis financieros detallados que evalúen tanto los costos iniciales como los operativos, junto con el impacto esperado en la producción y la confiabilidad a largo plazo.


Desde una perspectiva operativa, el informe enfatiza la importancia de adaptar las infraestructuras de monitoreo y control. Las plantas solares con sistemas SCADA limitados enfrentan mayores desafíos para capturar datos críticos más allá de la producción básica de energía, lo que restringe su capacidad para implementar mejoras en el rendimiento y la confiabilidad. Las actualizaciones en estos sistemas son fundamentales para maximizar el retorno de la inversión en iniciativas de repowering y retrofitting. En conclusión, este caso práctico no solo demuestra la viabilidad técnica y económica del repowering y el retrofitting, sino que también proporciona valiosas lecciones para la industria solar. La importancia de realizar evaluaciones personalizadas, la selección de equipos adecuados y la implementación de sistemas de monitoreo avanzados son elementos esenciales para el éxito de estos proyectos. Además, el informe destaca cómo estas estrategias pueden contribuir a extender la vida útil de las plantas solares, mejorar su eficiencia y adaptarlas a las demandas cambiantes del mercado. A medida que la industria solar continúa creciendo, este tipo de estudios se convierte en una referencia esencial para fomentar prácticas sostenibles y efectivas en la gestión de plantas fotovoltaicas, garantizando así su contribución al suministro de energía limpia y confiable a largo plazo.

Para leer más ingrese a:

https://www.epri.com/research/products/000000003002029900

https://restservice.epri.com/publicdownload/000000003002029900/0/Product 

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