Nuestra instalación fotovoltaica: 32 paneles, 4 MPPT, baterías e inversores Victron

El tejado de la casa lleva 32 paneles solares. La electricidad que producen pasa por varios aparatos antes de llegar a nuestros enchufes: reguladores de carga, una barra de distribución de corriente continua, baterías e inversores. Este artículo explica el papel de cada uno y las razones de nuestras decisiones de cableado.

Elemento	Elección
Paneles	32 × SoliTek Blackstar 435 Wp vidrio-vidrio, es decir 13,92 kWp
Orientación	Sureste (acimut ≈ 126°), tejado inclinado a 40°
Cableado	4 campos de 8 paneles, cada uno en 2 cadenas de 4 paneles en serie
Reguladores de carga	4 × Victron SmartSolar MPPT 250/85
Distribución de corriente continua	2 × Victron Lynx Distributor (48 V)
Almacenamiento	2 × Pylontech US5000, es decir 9,6 kWh
Inversores-cargadores	3 × Victron MultiPlus-II 48/6k5, uno por fase
Control	Victron Cerbo GX

Visión general

La instalación funciona con dos niveles de tensión. En el tejado, los paneles producen corriente continua a unos 130 V. Los reguladores MPPT reducen esta tensión a la de las baterías, alrededor de 48 a 54 V. Toda la parte central de la instalación (reguladores, baterías e inversores) está conectada a una misma barra de 48 V. Por último, los tres inversores MultiPlus-II transforman esta corriente continua en corriente alterna de 230 V, uno por fase, para la casa.

Los paneles: 32 módulos en serie-paralelo

Nuestros paneles son SoliTek Blackstar de 435 Wp, fabricados en Europa. Son módulos vidrio-vidrio (2 mm de vidrio templado en cada cara), más resistentes al envejecimiento y al granizo que un módulo clásico con lámina trasera. Sus células N-type TOPCon son bifaciales. Sin embargo, instalados sobre un tejado metálico, apenas captan luz por la cara trasera.

Los 32 paneles están fijados con raíles sobre las chapas de acero del tejado (swisspanels). Están orientados al sureste (acimut ≈ 126°), sobre un tejado con una inclinación de 40°. Con esta orientación, la producción empieza temprano por la mañana y disminuye antes por la tarde. Esta inclinación bastante fuerte favorece la producción en invierno, cuando el sol está bajo, y ayuda a que la nieve se deslice.

Característica de un panel (condiciones estándar)	Valor
Potencia	435 Wp
Tensión a máxima potencia (Vmpp)	32,96 V
Corriente a máxima potencia (Impp)	13,20 A
Tensión en vacío (Voc)	38,92 V
Corriente de cortocircuito (Isc)	13,80 A
Coeficiente de temperatura de la tensión	−0,25 %/°C
Calibre máximo del fusible en serie	22 A
Dimensiones	1722 × 1134 × 30 mm

Los paneles no se conectan todos juntos. Se reparten en 4 campos de 8 paneles, cada uno conectado a su propio regulador MPPT. En cada campo, los paneles se cablean en 2 cadenas de 4 paneles en serie, y luego esas dos cadenas se conectan en paralelo:

• En serie, las tensiones se suman y la corriente se mantiene. Una cadena de 4 paneles proporciona unos 4 × 33 V = 132 V.
• En paralelo, son las corrientes las que se suman y la tensión se mantiene. Cada cadena proporciona unos 13,2 A, así que las dos cadenas juntas proporcionan unos 26 A.

Cada campo representa así 8 × 435 W = 3,48 kWp.

¿Por qué esta división?

El número de paneles en serie depende de la tensión máxima que el regulador admite en la entrada: 250 V para el MPPT 250/85. Pero la tensión de un panel aumenta con el frío. Un panel que marca 38,9 V en vacío a 25 °C sube a unos 42,3 V en una mañana soleada de invierno a −10 °C. Con 4 paneles en serie, la tensión en vacío se mantiene en torno a 170 V con mucho frío, con un buen margen. Con 8 paneles en serie, se acercaría a 340 V y el regulador quedaría destruido.

Esta división tiene otras ventajas:

• Seguridad: una tensión de unos 130 V es más fácil y más segura de manipular que una cadena de varios cientos de voltios, algo importante en una instalación que hemos realizado en parte nosotros mismos.
• Sin fusibles de cadena: con solo dos cadenas en paralelo, la corriente que podría volver a una cadena averiada no puede superar la corriente de cortocircuito de la otra cadena (13,8 A). Es menos de lo que soporta el panel (22 A). Los fusibles de cadena solo son necesarios a partir de tres cadenas en paralelo.
• Menos pérdidas por sombras: cada campo tiene su propio MPPT. Si una chimenea o un árbol da sombra a un campo, los otros tres siguen produciendo al máximo de sus posibilidades.

Cada campo está protegido por un descargador de sobretensiones de corriente continua, colocado antes del regulador. Desvía a tierra las sobretensiones debidas a los rayos, a las que están expuestos los largos cables que bajan del tejado.

Los reguladores MPPT: sacar el máximo partido de los paneles

La curva I-V de un panel

Un panel solar no se comporta como una pila que proporcionaría una tensión fija. Su tensión y su corriente dependen de lo que se le conecte. Se representa mediante su curva I-V (corriente en función de la tensión):

• A la izquierda de la curva, la tensión es baja y la corriente casi constante, cercana a la corriente de cortocircuito. El panel se comporta como una fuente de corriente.
• A la derecha, la corriente cae rápidamente hasta cero, valor que alcanza en la tensión en vacío. El panel se comporta entonces como una fuente de tensión.

La potencia es el producto de la tensión por la corriente (P = U × I). Es nula en ambos extremos y alcanza un máximo en el «codo» de la curva: es el punto de máxima potencia (Maximum Power Point, MPP).

La recta de carga

Lo que se conecta al panel impone su punto de funcionamiento. Una carga que se comporta como una resistencia R sigue la ley de Ohm, I = U / R. En el gráfico, es una recta que pasa por el origen, con una pendiente de 1/R. El panel funciona en la intersección de esta recta con su curva I-V:

1. Carga demasiado «pesada» (R demasiado baja, recta demasiado inclinada): el punto queda en la meseta de la curva, con mucha corriente pero poca tensión. Se pierde una parte importante de la potencia disponible.
2. Carga adaptada: la recta pasa exactamente por el codo de la curva. El panel da toda su potencia.
3. Carga demasiado «ligera» (R demasiado alta, recta demasiado plana): el punto queda en la bajada, con una tensión alta pero poca corriente. También aquí se pierde potencia.

El punto de máxima potencia se desplaza sin cesar: baja cuando una nube reduce la radiación (punto 4) y su tensión cambia con la temperatura de las células. Por lo tanto, la recta de carga ideal nunca es la misma de un instante a otro.

El papel del MPPT

Si los paneles se conectaran directamente a las baterías, la tensión de las baterías (unos 52 V) impondría el punto de funcionamiento, lejos de los 132 V del punto óptimo. El regulador MPPT (Maximum Power Point Tracking) se intercala entre ambos. Es un convertidor electrónico que actúa como una resistencia variable vista desde los paneles: ajustando su relación de conversión, hace girar la recta de carga.

En concreto, modifica muy ligeramente la tensión que pide a los paneles, mide la potencia obtenida y mantiene la dirección que la aumenta. Repite esta operación de forma continua y sigue así el punto de máxima potencia cuando pasan las nubes o los paneles se calientan. El SmartSolar también recorre regularmente toda la curva. Así evita quedarse bloqueado en un máximo «local», que puede aparecer cuando una parte del campo está a la sombra.

En la salida, el regulador entrega la misma potencia (menos un 1 a 2 % de pérdidas) a la tensión de las baterías: 132 V × 26 A en la entrada se convierten en unos 52 V × 66 A en la salida.

La elección del MPPT 250/85

Utilizamos 4 Victron SmartSolar MPPT 250/85, uno por campo. El nombre resume los dos límites principales del aparato, uno en el lado de los paneles y el otro en el lado de las baterías:

Límite	Lado	Valor del MPPT	Nuestro campo
Tensión máxima (el «250»)	Entrada (paneles)	250 V	≈ 170 V en vacío a −10 °C
Corriente de cortocircuito máxima de los paneles	Entrada (paneles)	70 A	2 × 13,8 A ≈ 28 A
Potencia FV nominal a 48 V	Entrada (paneles)	4,9 kW	3,48 kWp
Corriente de carga máxima (el «85»)	Salida (baterías)	85 A	≈ 67 A como máximo

Los cuatro reguladores están conectados entre sí y al Cerbo GX mediante el bus de comunicación VE.Can, lo que les permite cargar las baterías de forma sincronizada.

Los Lynx Distributor: la columna vertebral de 48 V

A 48 V, la potencia circula en forma de corrientes elevadas. A plena producción, los cuatro reguladores pueden enviar hasta unos 270 A a la barra de 48 V. Los inversores, por su parte, pueden extraer otro tanto cuando alimentan la casa desde las baterías. Hace falta, por tanto, un punto de conexión robusto y bien protegido.

Ese es el papel de los Lynx Distributor de Victron. Cada módulo contiene dos barras de cobre, una positiva y una negativa, dimensionadas para 1000 A. La barra positiva tiene cuatro salidas, protegidas cada una por un fusible MEGA. Hemos acoplado dos, lo que forma una única barra continua con 8 salidas:

• 4 salidas para los 4 reguladores MPPT;
• 3 salidas para los 3 MultiPlus-II (Victron recomienda un fusible de 250 A para un MultiPlus-II 48/6k5);
• 1 salida común para las 2 baterías, conectadas en paralelo.

Este montaje tiene tres ventajas:

• Protección aparato por aparato: en caso de cortocircuito, solo se funde el fusible correspondiente, que aísla el aparato averiado.
• Cableado corto y simétrico: los cables de gran sección siguen siendo cortos, lo que limita las pérdidas y el calentamiento.
• Supervisión: un piloto por fusible indica de inmediato un fusible fundido.

Las baterías Pylontech: almacenar el excedente

El almacenamiento se basa en 2 baterías Pylontech US5000. Son baterías de litio-ferrofosfato (LiFePO₄), una química conocida por su estabilidad térmica y su longevidad.

Característica	Una batería	Total (×2)
Tensión nominal	48 V	48 V
Capacidad nominal	4,8 kWh	9,6 kWh
Capacidad utilizable (profundidad de descarga 95 %)	4,56 kWh	≈ 9,1 kWh
Corriente continua de carga y descarga	100 A	200 A
Vida útil anunciada	más de 8000 ciclos a 25 °C

Las dos baterías están conectadas en paralelo y comparten una misma salida de la barra Lynx. Se comunican con el Cerbo GX mediante bus CAN. Su sistema de gestión (BMS) indica en todo momento su estado de carga y las corrientes de carga y descarga que aceptan. El Cerbo GX transmite estos límites a los MPPT y a los inversores. Son, por tanto, las propias baterías las que fijan cómo se cargan.

La instalación es modular: se podrán añadir otras baterías US5000 en paralelo si nuestras necesidades aumentan.

Los tres MultiPlus-II: el vínculo con la casa y la red

Los Victron MultiPlus-II 48/6k5 son inversores-cargadores bidireccionales. Pueden:

• transformar los 48 V de corriente continua de las baterías y los paneles en 230 V de corriente alterna para la casa;
• a la inversa, tomar energía de la red para cargar las baterías si es necesario;
• inyectar el excedente de producción en la red pública.

Característica (un aparato)	Valor
Potencia de salida continua a 25 °C	6 kW (5,7 kW a 40 °C)
Potencia de pico	11 kW durante 1 minuto
Corriente máxima de carga de las baterías	100 A
Corriente máxima de paso desde la red	50 A
Rendimiento máximo	96 %

Tenemos tres, uno por fase (L1, L2 y L3), configurados juntos en trifásico. Los tres aparatos pueden suministrar así 18 kW de forma continua a partir de las baterías y los paneles. La casa dispone de una verdadera red trifásica, útil para la cocina, el taller y el cargador del vehículo eléctrico. Los tres aparatos se comunican entre sí y con el Cerbo GX mediante el bus VE.Bus.

Los MultiPlus-II integran además dos funciones de seguridad:

• Conmutación en caso de corte: si la red pública falla, se desconectan de ella y siguen alimentando la casa a partir de las baterías y los paneles. La conmutación dura menos de 20 milisegundos, un tiempo lo bastante corto para que los aparatos electrónicos no se apaguen.
• Anti-isla: durante un corte, nunca inyectan corriente en la red pública. Es indispensable para la seguridad de los técnicos que trabajan en las líneas.

El Cerbo GX: el director de orquesta

El Cerbo GX es un pequeño ordenador que coordina todos los aparatos. Hace funcionar el modo ESS (Energy Storage System) de Victron, que decide en cada momento adónde va la energía, según este orden de prioridad:

1. De día, la producción solar alimenta primero la casa.
2. El excedente carga después las baterías.
3. Una vez llenas las baterías, el resto se inyecta en la red pública.
4. Por la tarde y por la noche, las baterías toman el relevo para alimentar la casa.
5. La red solo suministra energía cuando el sol y las baterías no bastan.

Para aplicar estas reglas, el sistema necesita conocer la energía intercambiada con la red. El contador oficial, en el punto de conexión, es el suministrado por Groupe E. Toda la casa está conectada a la salida de los MultiPlus-II: todo lo que entra o sale de la red pasa, por tanto, por los inversores, que lo miden ellos mismos. No hace falta ningún contador adicional.

El Cerbo GX también envía sus datos al portal VRM de Victron, donde seguimos la producción, el consumo y el estado de las baterías desde un teléfono.

En resumen

Etapa	Tensión	Aparato	Función
Tejado	≈ 130 V continua	32 paneles de 435 Wp en 4 × (2 × 4)	Producir 13,92 kWp
Conversión	130 V → 48 V	4 MPPT 250/85	Seguir el punto de máxima potencia y cargar
Distribución	48 V continua	2 Lynx Distributor	Conectar y proteger
Almacenamiento	48 V continua	2 Pylontech US5000	Almacenar 9,6 kWh
Casa y red	3 × 230 V alterna	3 MultiPlus-II 48/6k5	Alimentar, intercambiar, respaldar
Control	—	Cerbo GX	Decidir y supervisar

Esta arquitectura da prioridad al consumo in situ de la energía producida en el tejado. Sigue conectada a la red pública, que sirve de apoyo y absorbe el excedente. Además, cada elemento puede ampliarse por separado si nuestras necesidades cambian.