Protección contra el rayo en instalaciones fotovoltaicas residenciales

El autoconsumo eléctrico mediante paneles solares despierta gran interés entre los consumidores tanto por el ahorro en consumo energético, al depender en menor medida de la red eléctrica externa, como por reducir el impacto ambiental. El alto coste que supone la instalación de placas solares en entornos particulares, dado que tardan varios años en amortizarse, hace imprescindible que estén protegidas contra los efectos destructivos de un impacto de rayo.

Un sistema de autoconsumo solar permite a cualquier persona o grupo de usuarios, como comunidades de propietarios, producir su propia energía para depender lo menos posible de fuentes externas. Además del ahorro a largo plazo en consumo eléctrico, al generar de forma autosuficiente parte de la electricidad consumida en una vivienda, la instalación de placas fotovoltaicas en entornos residenciales permite generar entornos más limpios mediante la adopción de un sistema de producción energética renovable.

Un sistema fotovoltaico residencial puede ser de dos tipos, dependiendo de su instalación y funcionamiento: sistemas fotovoltaicos conectados a la red (On-Grid) y sistemas fotovoltaicos no conectados a la red (Off-Grid). Sobre la tendencia de crecimiento de las placas solares residenciales, hay estudios que apuntan a que la energía fotovoltaica integrada en edificación podría alcanzar los 8.300 TWh al año en 20501, un 1,5 por ciento más que la demanda mundial de electricidad residencial de 2015.

Para cualquiera de estos dos tipos de sistemas, los paneles fotovoltaicos residenciales se ubican mayoritariamente sobre la cubierta de la edificación a la que proporcionan energía. Las placas solares situadas en altura son superficies con un elevado riesgo de descargas y por ello necesitan una protección específica.

La amortización de una instalación de estas características se puede demorar varios años, por lo que se deben proteger para asegurar que su vida útil sea larga y sin complicaciones. Se trata de equipos de alto coste que, al sufrir daños, causan perjuicios no solo al suministro de energía, sino importantes pérdidas económicas tanto en el propio panel como en los equipos conectados.

El funcionamiento de las placas solares fotovoltaicas depende de equipos electrónicos sensibles que pueden verse muy afectados por subidas de tensión que causen degradación o deterioro de sus componentes. Por tanto, se trata de instalaciones de alto riesgo desde el punto de vista de la protección contra el rayo que deben contar con un sistema de protección adecuado.

Protección externa

La instalación de un sistema externo de protección contra el rayo tiene como misión evitar impactos directos en la estructura, y por tanto en este caso en las placas fotovoltaicas instaladas sobre su cubierta.

Un pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) es un sistema avanzado de protección contra el rayo que se caracteriza por responder al acercamiento del rayo, adelantándose en su captura a otros elementos dentro de su zona de protección, para conducirlo a tierra de forma segura.

Con un solo PDC se puede proteger una superficie de 20.000 metros cuadrados, que está considerada una protección de nivel 1, la más exigente, suficiente para proteger una vivienda unifamiliar o un edificio en el que se hayan instalado placas fotovoltaicas para el autoconsumo de electricidad.

Aplicaciones Tecnológicas ha desarrollado el pararrayos inteligente DAT CONTROLER® REMOTE. Perteneciente a la gama Smart Earthing and Lightning Solutions, se trata de un dispositivo con autodiagnóstico del cabezal y comunicación mediante IoT (Internet of Things) del resultado, para supervisar el correcto funcionamiento del equipo de forma remota.

La instalación del pararrayos DAT CONTROLER® REMOTE debe realizarse siguiendo la norma UNE 21186: “Protección contra el rayo: Pararrayos con dispositivo de cebado”. Además, en la instalación se deberá cuidar que el pararrayos no produzca sombras que mermen la eficiencia de los paneles solares.

Protección contra sobretensiones

El buen funcionamiento de las placas solares depende de equipos electrónicos sensibles y que pueden verse gravemente afectados por las subidas de tensión derivadas del impacto de un rayo e incluso de rayos cercanos a la instalación o entre nubes.

La protección contra sobretensiones en instalaciones fotovoltaicas residenciales se debe diseñar de forma que proteja al máximo las células fotovoltaicas y todos los elementos que pudieran estar integrados.

Para ello se debe instalar un protector específico para las placas, que no suelen de más de 48V. Dentro de su gama de protectores contra sobretensiones transitorias para equipos especiales, Aplicaciones Tecnológicas cuenta con el ATVOLT P48, el protector contra sobretensiones para líneas con una alimentación de 48V de tensión continua.

Mientras está en condiciones normales, el ATVOLT P48 se mantiene inactivo, sin afectar al funcionamiento de la línea ni producir fugas. La descarga se produce en elementos internos encapsulados, sin producir fogonazos y, gracias a su conexión de conductores mediante tornillos, absorbe una mayor sobretensión.

Además de la posible degradación de los componentes de las placas solares, una descarga atmosférica en un entorno residencial pone en riesgo el resto de equipos eléctricos y electrónicos de un hogar si no dispone de un sistema de protección contra sobretensiones adecuado, que incluya protección de líneas de suministro eléctrico (KIT ATCONTROL/B PT-T y ATSUB-D M 1DIN), protección de líneas telefónicas (AT9101 ATFONO), protección de línea de antena de televisión (SERIE ATFREQ) y protección de líneas de datos (AT2107 ATLAN UNI RJ-RJ).

Si desea saber más sobre cómo proteger cualquier estructura contra los efectos del rayo, puede contactar con nosotros en este enlace.

También puede asistir a cualquiera de nuestros webinars sobre protección externa contra el rayo en el siguiente enlace.

Referencias

  1. David E.H.J.Gernaatab, Harmen-Sytzede Boerab, Louise C.Dammeierac. Detlef P.van Vuuren. The role of residential rooftop photovoltaic in long-term energy and climate scenarios (2020)