Dimensionamiento de Inversores con Fronius Configuration Tool


Por Miguel Pérez ( m.perez@conermex.com.mx )
Desarrollo tecnológico de Conermex S.A. de C.V.

Continuando con el artículo Dimensionamiento de Inversores Zeversolar con Zeverplan, ahora veremos cómo dimensionar un inversor de la marca Fronius con la herramienta Fronius Configuration Tool.

Esta herramienta nos permitirá el escoger el inversor más adecuado para nuestra aplicación y a la vez nos ayudará a determinar la mejor configuración de cadenas según el modelo de panel solar que estemos utilizando.

Requisitos previos

Bajar la herramienta de la página Fronius.com.mx en el apartado Solar Energy > Descargas de Software > Software. Alternativamente podemos seguir este enlace:

Fronius Configuration Tool

Se recomienda el bajar la versión que incluya las letras MEX, debido a que esta versión está diseñada especialmente para México.


También es importante el actualizar la herramienta con cierta regularidad ya que Fronius continuamente agrega nuevas Marcas y modelos de módulos solares e Inversores.

La herramienta se descarga en un archivo en formato ZIP, el cual será necesario descomprimir para poder ser utilizado. Una vez descomprimido tendremos varios archivos, para ejecutar la herramienta deberemos de abrir el archivo "Fronius configurator tool.htm", la herramienta es una aplicación basada en web por lo que será ejecutada en el navegador que utilicemos por defecto. 



Una vez abierta, la herramienta deberá de lucir así:



Configuración del idioma de la herramienta

Antes de empezar el diseño, podemos cambiar el idioma de la herramienta a Español o Inglés según nos acomode. Esto se puede hacer con los dos botones debajo del título de la herramienta.



Proceso de diseño

Para empezar el diseño tenemos que conocer los siguientes datos:

- El tamaño del sistema que deseamos diseñar.
- La marca y modelo de los paneles solares a emplear.
- La temperatura promedio mínima y máxima del lugar de instalación.

Con estos datos podemos rápidamente calcular el mejor inversor y topología del arreglo solar. Los pasos recomendados para el diseño son los siguientes:

1.-  Selección del inversor: Para la gran mayoría de los diseños se deberá de emplear un inversor con una potencia cercana a la del arreglo solar. Como regla práctica se sugiere que la potencia del arreglo esté en el rango del 80% al 120% de la potencia máxima del inversor. Esto permitirá que el inversor trabaje la mayor parte del tiempo en un punto de eficiencia óptima.



Ejemplo: Un inversor Fronius IG4000 tiene una potencia máxima de 4,000 W. Se recomienda usar un arreglo Fotovoltaico de entre 3,200 W (80% de la potencia máxima del inversor) a 4,800 W (120% de la potencia máxima del inversor).

Puede que, para una misma potencia de arreglo solar existan 2 o más modelos de inversores Fronius compatibles. Los criterios par escoger que modelo de inversor nos conviene más a nuestro proyecto los presentamos en la entrada del Blog "Inversores Fronius, ¿qué familia utilizar?"

Una vez identificado el inversor a utilizar (IG4000), deberemos de seleccionarlo de la lista desplegable de la herramienta configuradora como se muestra en la siguiente imagen:



2.- Selección de marca y modelo de módulo solar: Enseguida deberemos de seleccionar la marca y modelo de panel solar que usaremos en nuestro proyecto. La lista desplegable localizada debajo de la selección del inversor, nos permite escoger la marca del módulo solar y la lista debajo nos permite seleccionar el modelo del módulo. La siguiente imagen muestra la selección de un módulo Solarworld SW 275 mono:


3.- Selección de temperaturas del sitio de instalación: Por último debemos de seleccionar las temperaturas máximas y mínimas del sitio de instalación. Si no conocemos las temperaturas del sitio, un buen lugar para buscar es Wikipedia, donde encontraremos tablas resumidas de temperatura para la mayoría de las ciudades de México. Para este ejemplo instalaremos el sistema en la ciudad de Veracruz.



Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Veracruz

Observamos que la temperatura máxima absoluta para Veracruz es de 39.5°C y la mínima absoluta de 0.2°C.  Por lo que escogeremos el rango 35°C...40°C para la máxima y 0°C...9°C para la mínima. 




Es muy importante el escoger una temperatura mínima adecuada al lugar de instalación, ya que si escogemos una temperatura mínima muy alta, nuestro inversor podría resultar dañado.

Por último, si nuestro diseño lo requiere, podemos cambiar las unidades de temperatura a grados Fahrenheit con el selector ubicado al lado del título de Condiciones ambientales.

Con las temperaturas seleccionadas, podemos tildar la casilla de Información de módulo para verificar que los datos de corriente y voltaje del panel solar coincidan con los de la ficha técnica. También podemos verificar el voltaje del panel solar a temperaturas extremas.


4.- Selección del arreglo de módulos solares: Por último debemos de seleccionar el arreglo mas conveniente para nuestro proyecto. Una vez configurados todos los parámetros, la herramienta nos presenta una tabla con las posibles combinaciones de paneles solares. 


Las columnas de la tabla representan el número de paneles que podemos usar en serie, mientras que las filas representan el número de cadenas que podemos usar en paralelo.  

Dentro de la tabla se presentan recuadros de colores con números que indican la potencia total del arreglo serie-paralelo. Los recuadros verdes representan combinaciones óptimas, los naranjas indican potencias sobre-dimensionadas y los amarillos sub-dimensionadas. También es importante el tener cuidado con las combinaciones que cuentan con un asterisco, ya que a bajas temperaturas exceden el voltaje máximo de entrada del inversor.

Para este ejemplo en particular, los arreglos de la primer columna están sub-dimensionados y el de la tercer columna está sobre-dimensionado. Nos quedan tres opciones con dos arreglos en paralelo con 6, 7 y 8 módulos en serie respectivamente. El arreglo de seis paneles en serie y 2 en paralelo (6S2P) tiene una potencia de 3,326W (ó el 83% de la potencia del inversor), el arreglo 7S2P tiene una potencia de 3,880W (97%) y el de 8S2P 4,434W (111%). 

Todos los arreglos anteriores cumplen el criterio del 80%-120% de la potencia del inversor, asi que la nuestra decisión sólo estará influenciada por las condiciones económicas del cliente y del sitio de instalación. En este caso particular utilizamos el arreglo 7S2P, ya que es el que el techo del cliente del ejemplo no tiene espacio para más de 14 paneles solares.



Si damos click en el recuadro del arreglo seleccionado, la herramienta nos presenta más de datos, como el número de paneles en serie y paralelo, las corrientes máximas del arreglo y el voltaje máximo del arreglo a baja temperatura. Como ejercicio, podemos ver que para el caso de 12S1P el voltaje del arreglo a baja temperatura excede el voltaje máximo de entrada para este inversor que es de 500V:



Es importante recordar que el inversor se puede dañar si se excede el voltaje de entrada en CD. Debido a que el equipo guarda en memoria interna el voltaje máximo de entrada, un daño de este tipo, invalidará de manera automática la garantía del fabricante.

En el siguiente artículo, hablaremos de cómo usar la herramienta de Fronius para dimensionar inversores Primo y Symo. Estos equipos ya pueden operar a 1,000 V de entrada y cuentan con doble MPPT.

¡Hasta la próxima!