Instalación fotovoltaica con elevación de potencial.

Instalación fotovoltaica (1) con una pluralidad de módulos fotovoltaicos (3),

que están unidos eléctricamenteformando al menos una línea (5) y forman así un generador fotovoltaico (6), cuyo primer extremo de línea (7) formaun polo negativo y cuyo segundo extremo de línea (9) forma un polo positivo, y con un dispositivo (23) para laelevación de la tensión, mediante el cual el potencial (P2) del polo positivo es elevado respecto a tierra (13), en queel dispositivo (23) es una fuente de tensión con un polo de conexión negativo (25) y con un polo de conexión positivo(27), y en que el polo de conexión negativo (25) está puesto al potencial de tierra (13) y el polo de conexión positivo(27) está unido eléctricamente al polo positivo del generador fotovoltaico (6).

Instalación fotovoltaica con elevación de potencial

La invención se refiere a una instalación fotovoltaica con una pluralidad de módulos fotovoltaicos, que están unidos eléctricamente a un generador fotovoltaico, cuyo primer extremo de línea forma un polo negativo y cuyo segundo extremo de línea forma un polo positivo. El generador fotovoltaico comprende aquí un número de módulos fotovoltaicos, que están unidos formando al menos una línea. Pueden estar previstas también varias líneas conectadas en paralelo.

Instalaciones de este tipo son suficientemente conocidas. En instalaciones así, una cantidad de por ejemplo diez módulos fotovoltaicos están conectados en serie. Los módulos forman entonces una así denominada línea. Cada 10 módulo fotovoltaico comprende a su vez por ejemplo 100 células fotovoltaicas, que a su vez están conectadas eléctricamente en serie. La célula fotovoltaica individual genera, al estar expuesta a la radiación solar, una tensión de aproximadamente 0, 5 voltios. Como resultado, según el empleo de la instalación, en caso de operación bajo carga se produce en la línea una tensión, denominada en lo que sigue tensión de línea, de aproximadamente 500 voltios. En lo que sigue, se parte por ejemplo de una tensión de línea bajo carga de aproximadamente 500 voltios y

en caso de operación sin carga de aproximadamente 800 voltios. Es habitual agrupar una pluralidad de líneas, por ejemplo 10 líneas, mediante conexión en paralelo y poner a disposición entonces la energía generada mediante una línea eléctrica colectora común para seguir aprovechándola.

La energía eléctrica generada se presenta en forma de tensión continua. Es convertida mediante un inversor a una tensión alterna. Para ello son habituales actualmente los circuitos mostrados a modo de ejemplo en las figuras 1 y 2.

Componentes iguales están dotados respectivamente de las mismas referencias.

Según la figura 1, una instalación fotovoltaica 1 comprende un número de elementos fotovoltaicos 3, que están conectados respectivamente en serie y forman aquí dos líneas 5, que están conectadas en paralelo entre sí. El generador fotovoltaico 6 así formado posee un primer y un segundo extremo de línea 7, 9, que tienen un potencial negativo o respectivamente positivo P1 o respectivamente P2. El primer extremo de línea 7 es el polo negativo del

generador fotovoltaico 6 y tiene con ello el primer potencial de línea P1 (más bajo) , y el segundo extremo de línea 9 es el polo positivo del generador fotovoltaico 6 y tiene con ello el segundo potencial de línea P2 (más alto) . A los extremos de línea 7, 9 está conectado un inversor 11. La tensión Uo entre los extremos de línea 7, 9 tiene en caso de operación bajo carga por ejemplo el valor citado de aproximadamente 500 V.

Conforme a la figura 1, la instalación fotovoltaica 1 opera de forma ligada a potencial, es decir el potencial de línea negativo P1 es puesto a tierra 13, es decir al potencial de tierra, y el potencial de línea positivo P2 es, correspondientemente al número de células fotovoltaicas conectadas en serie de ambas líneas 5, de aproximadamente 500 V bajo carga.

La desventaja básica de este circuito según la figura 1 es que, debido a la unión del polo negativo 7 a tierra, tiene una elevada afinidad para “atraer” rayos. Deben tomarse por ello amplias medidas de previsión para evitar una 35 incidencia de un rayo. Ya que esto llevaría a una destrucción del inversor. Esto puede estar ligado a un daño de varios cientos de miles de euros en instalaciones grandes. Alternativamente pueden estar previstos costosos descargadores de sobretensiones, que encarecen la instalación 1. Además de ello, las partes conductoras de electricidad deben estar bien protegidas frente al contacto de una persona. Existe el riesgo de una descarga eléctrica cuando una persona situada sobre el suelo toca partes de conexión o conductoras con por ejemplo la máxima tensión de línea Uo. Todas las partes montadas en la instalación 1 y no aisladas deben ser puestas a tierra.

Se ha reconocido ahora que en instalaciones 1 grandes puede fluir una corriente muy pequeña, pero mensurable, desde los módulos 3 individuales hacia tierra 13, y que aún así en los módulos 3 tampoco se ha determinado un daño apreciable tras un funcionamiento normal durante un tiempo largo.

El segundo circuito 1 mostrado en la figura 2 comprende, con el fin de simplificar la representación, en el generador

fotovoltaico 6 sólo una línea 5 de módulos 3 conectados en serie. Esta instalación fotovoltaica 1 aminora el riesgo de incidencia de un rayo y evita el riesgo de una descarga eléctrica para personas, pero lleva asociada en contraposición otra desventaja. En el caso mostrado de operación así denominada libre de potencial de la instalación fotovoltaica 1, a cada uno de los dos extremos de línea 7, 9 está aplicada en módulo aproximadamente la misma tensión respecto a tierra 13. El potencial de línea positivo P2 en caso de operación sin carga (Uo = 800 V)

tiene un valor en el ejemplo considerado de aproximadamente +400 voltios respecto a tierra 13, y el potencial de línea negativo P1 tiene un valor de aproximadamente -400 voltios respecto a tierra 13. Estas tensiones respecto a tierra 13, a pesar estar operando de forma libre de potencial, se producen debido a un valor de conductancia (= inverso de la resistencia óhmica) relativamente pequeño pero no despreciable de las líneas de unión relativamente largas entre los módulos 3 (cableado de la instalación 1) y las líneas dirigidas hacia el inversor 11. En una 55 representación de diagrama eléctrico equivalente, el pequeño valor de conductancia está simbolizado por una resistencia 14, que lleva aproximadamente del centro de la conexión en serie 5 de los módulos 3 a la tierra 13. A través de ello, descargas parásitas hacia tierra 13 adoptan valores de una magnitud finita, y se establece la distribución de potencial anteriormente citada de +400 V, -400 V respecto a tierra 13, ya que es la más ventajosa energéticamente para la instalación total 1.

El documento DE 202006008936 U1 da a conocer una instalación fotovoltaica con una pluralidad de módulos fotovoltaicos, que están unidos formando al menos una línea y forman así un generador fotovoltaico, cuyo primer

extremo de línea forma un polo negativo y cuyo segundo extremo de línea forma un polo positivo, y con una fuente de tensión para la elevación de tensión, mediante la cual es elevado el potencial del polo positivo respecto a tierra, en que la fuente de tensión tiene un polo de conexión negativo y un polo de conexión positivo, y en que el polo de conexión negativo está puesto al potencial de tierra y el polo de conexión positivo está unido eléctricamente al polo negativo del generador fotovoltaico.

La invención se ha planteado la tarea de generar seguridad frente a una incidencia de un rayo.

En una estructuración, debe conseguirse una protección de personas frente a una descarga eléctrica. En otra realización, debe conseguirse el reconocimiento de un robo.

La citada tarea es resuelta conforme a la invención mediante una instalación fotovoltaica, que está equipada con una pluralidad de módulos fotovoltaicos, que están unidos eléctricamente formando al menos una línea y forman así un generador fotovoltaico, cuyo primer extremo de línea forma un polo negativo y cuyo segundo extremo de línea forma un polo positivo, y con un dispositivo para la elevación de tensión, mediante el cual es elevado el potencial del polo positivo respecto a tierra, en que el dispositivo es una fuente de tensión con un polo de conexión negativo y con un polo de conexión positivo, y en que el polo de conexión negativo está puesto al potencial de tierra y el polo de conexión positivo está unido eléctricamente al polo positivo (figura 3) del generador fotovoltaico.

Aquí se procede por lo tanto del siguiente modo:

En vez de poner a tierra el polo negativo, como es habitual en el estado de la técnica según la figura 1, aquí el polo positivo es elevado a un nivel deseado (por ejemplo a 1000 V) , y el polo negativo flota correspondientemente a los parámetros de operación del inversor libre de potencial conectado por regla general.

Aquí hay que resaltar lo siguiente: cuanto más próximo al potencial de tierra se encuentre un elemento conductor de corriente (cable, módulo fotovoltaico) , tanto mayor será la probabilidad de incidencia de un rayo. En la invención, los elementos conductores de corriente son llevados a un potencial comparativamente más alto, de modo que se reduce el riesgo de incidencia de un rayo.

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1. Instalación fotovoltaica (1) con una pluralidad de módulos fotovoltaicos (3) , que están unidos eléctricamente formando al menos una línea (5) y forman así un generador fotovoltaico (6) , cuyo primer extremo de línea (7) forma un polo negativo y cuyo segundo extremo de línea (9) forma un polo positivo, y con un dispositivo (23) para la elevación de la tensión, mediante el cual el potencial (P2) del polo positivo es elevado respecto a tierra (13) , en que el dispositivo (23) es una fuente de tensión con un polo de conexión negativo (25) y con un polo de conexión positivo (27) , y en que el polo de conexión negativo (25) está puesto al potencial de tierra (13) y el polo de conexión positivo (27) está unido eléctricamente al polo positivo del generador fotovoltaico (6) .

2. Instalación fotovoltaica (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la fuente de tensión (23) es una fuente 10 de tensión constante con tensión prefijada (Uz) .

3. Instalación fotovoltaica (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el primer y el segundo extremo de línea (7, 9) del generador fotovoltaico (6) están conectados a un inversor (11) libre de potencial.

4. Instalación fotovoltaica (1) según la reivindicación 2, 3 ó 4, caracterizada porque la fuente de tensión constante

(23) pone a disposición una tensión (Uz) entre 150 voltios y 1500 voltios.

5. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizada porque una señal es aplicada a los polos de conexión (27, 28) del generador fotovoltaico (6) .

6. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 2 hasta 4 y la reivindicación 5, caracterizada porque la señal aplicada es aplicada mediante la fuente de tensión constante (23) .

7. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 2 hasta 4 y la reivindicación 5, en que la instalación

(1) posee un sistema de cables, caracterizada porque la señal aplicada es modulada con al menos un componente activo o pasivo distribuido dentro del sistema de cables.

8. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 4 hasta 7, caracterizada porque en ella se encuentra al menos un receptor para la evaluación de una señal recibida, en particular de la señal aplicada o de una señal reflejada.

9. Instalación fotovoltaica (1) según la reivindicación 8, caracterizada porque el al menos un receptor se encuentra en los polos de conexión de la instalación fotovoltaica (1) .

10. Instalación fotovoltaica (1) según las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizada porque el receptor examina la al menos una señal recibida en cuanto a desviaciones respecto a un patrón almacenado y en caso de desviaciones emite una señal de alarma.

11. Instalación fotovoltaica (1) según la reivindicación 10, caracterizada porque la señal aplicada está escogida de tal modo que la señal recibida varía en caso de una variación del conexionado de la instalación fotovoltaica (1) .

12. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 8 hasta 11, caracterizada porque el al menos un receptor recibe señales digitales desde el al menos un componente activo o pasivo, en las cuales están codificadas informaciones acerca de estados de conexionado y operación, de modo que en caso de un desvío del conexionado es emitida una señal de alarma.

13. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 10 hasta 12, caracterizada porque la señal de alarma es transmitida a una central de señalización de alarmas.

14. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 10 hasta 13, caracterizada porque la señal de

alarma es transmitida a un dispositivo de aviso, que indica el estado de operación de la instalación fotovoltaica (1) 40 y/o el grado de riesgo para personas.

15. Instalación fotovoltaica (1) según una de las reivindicaciones 1 hasta 14, caracterizada por un interruptor (31, 31A) , que en caso de una intensidad de corriente (i) , detectada entre el generador fotovoltaico (6) y el potencial de tierra (13) , superior a un valor límite de intensidad de corriente (i*) prefijado corta la fuente de tensión (23) respecto a la instalación fotovoltaica (1) o corta la fuente de tensión (23) respecto al potencial de tierra (13) .

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