1. Actual estado de la industria fotovoltaica (energía solar)

1.1 Rápido crecimiento del mercado fotovoltaico mundial

En los últimos años, la industria fotovoltaica mundial ha experimentado un crecimiento explosivo. Según datos de la Agencia Internacional de Energía (AIE), en 2023, la nueva capacidad instalada global de energía fotovoltaica superó los 350 GW, y la capacidad instalada acumulada superó los 1,5 TW. Países y regiones como China, Estados Unidos, Europa e India se han convertido en los principales impulsores del mercado fotovoltaico.

- China: Como el mayor mercado mundial de energía solar fotovoltaica, China añadió más de 200 GW de capacidad solar fotovoltaica en 2023, lo que representa más del 57 % de la nueva capacidad instalada a nivel global. El apoyo de las políticas gubernamentales, el progreso tecnológico y la reducción de costes son los factores clave que impulsan el desarrollo de la industria solar fotovoltaica en China.

- Europa: Afectada por el conflicto entre Rusia y Ucrania, Europa aceleró su transición energética. En 2023, la nueva capacidad instalada de energía solar fotovoltaica superó los 60 GW, con un crecimiento significativo en países como Alemania, España y los Países Bajos.

- Estados Unidos: Impulsado por la Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés), el mercado estadounidense de energía solar fotovoltaica continuó creciendo, con una nueva capacidad instalada de aproximadamente 40 GW en 2023.

- India: El gobierno indio promueve activamente el desarrollo de las energías renovables. En 2023, la nueva capacidad instalada de energía solar fotovoltaica superó los 20 GW, con el objetivo de alcanzar los 500 GW de capacidad instalada de energía renovable para 2030.

1.2Progreso continuo en la tecnología fotovoltaica

La continua innovación en la tecnología fotovoltaica ha dado lugar a una mayor eficiencia y a una reducción de los costes en la generación de energía solar:

- Tecnologías de baterías de alta eficiencia como PERC, TOPCon y HJT: Las celdas PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) siguen siendo las más comunes, pero las tecnologías TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) y HJT (Heterojunction) están expandiendo gradualmente su cuota de mercado debido a su mayor eficiencia de conversión (>24%).

- Celdas solares de perovskita: Como tecnología fotovoltaica de próxima generación, las celdas de perovskita han alcanzado eficiencias de laboratorio superiores al 33 % y se espera que sean comercialmente viables en el futuro.

- Módulos bifaciales y soportes de seguimiento: Los módulos bifaciales pueden aumentar la generación de energía entre un 10 % y un 20 %, mientras que los soportes de seguimiento optimizan el ángulo de incidencia de la luz solar, mejorando aún más la eficiencia del sistema.

1.3El El coste de la generación de energía fotovoltaica sigue disminuyendo.

En la última década, el coste de la generación de energía fotovoltaica ha disminuido en más de un 80 %. Según IRENA (Agencia Internacional de Energías Renovables), el coste nivelado global de la electricidad (LCOE) para la energía fotovoltaica en 2023 se situó entre 0,03 y 0,05 dólares estadounidenses por kWh, inferior al de la generación de energía a partir de carbón y gas natural, lo que la convierte en una de las fuentes de energía más competitivas.

1.4 Desarrollo coordinado de sistemas de almacenamiento de energía y energía fotovoltaica.

Debido a la naturaleza intermitente de la generación de energía fotovoltaica, el uso combinado de sistemas de almacenamiento de energía (como baterías de litio, de iones de sodio, de flujo, etc.) se ha convertido en una tendencia. En 2023, la capacidad instalada de proyectos fotovoltaicos con almacenamiento de energía a nivel mundial superó los 30 GW, y se prevé que mantenga un alto ritmo de crecimiento durante la próxima década.

2. El importancia de la industria fotovoltaica

2.1 Abordar el cambio climático cambio y promoción de objetivos de neutralidad de carbono

Los países de todo el mundo están acelerando su transición energética para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La energía solar, como componente fundamental de la energía limpia, desempeña un papel crucial para alcanzar el objetivo de la neutralidad de carbono. Según el Acuerdo de París, para 2030, la cuota global de energías renovables debe superar el 40 %, y la energía solar se convertirá en una de las principales fuentes de energía.

2.2 Seguridad e independencia energética

Las fuentes de energía tradicionales (como el petróleo y el gas natural) están fuertemente influenciadas por la geopolítica, mientras que los recursos de energía solar están ampliamente distribuidos y pueden reducir la dependencia de la energía importada. Por ejemplo, Europa ha disminuido su demanda de gas natural ruso mediante el despliegue de grandes centrales fotovoltaicas, lo que ha mejorado su autonomía energética.

2.3 Fomentar el crecimiento económico y el empleo

La cadena de valor de la industria fotovoltaica abarca múltiples eslabones, como materiales de silicio, obleas de silicio, baterías, módulos, inversores, soportes y sistemas de almacenamiento de energía, que han generado millones de empleos en todo el mundo. El número de empleados directos en la industria fotovoltaica de China supera los 3 millones, y las industrias fotovoltaicas en Europa y Estados Unidos también están experimentando un rápido crecimiento.

2.4 Electrificación rural y alivio de la pobreza

En los países en desarrollo, las microrredes fotovoltaicas y los sistemas solares domésticos proporcionan electricidad a zonas remotas y mejoran las condiciones de vida de sus habitantes. Por ejemplo, los "Sistemas Solares Domésticos" en África han ayudado a decenas de millones de personas a salir de la situación de falta de electricidad.

3.La necesidad de un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) en un sistema fotovoltaico

3.1 Riesgos de rayos y sobretensiones que enfrentan los sistemas fotovoltaicos

Las centrales fotovoltaicas suelen instalarse en zonas abiertas (como desiertos, azoteas y montañas) y son muy vulnerables a los rayos y a las sobretensiones. Los principales riesgos incluyen:

- Impacto directo de un rayo: Un impacto directo en los módulos o soportes fotovoltaicos que causa daños al equipo.

- Rayos inducidos: El pulso electromagnético de un rayo induce altos voltajes en los cables, dañando dispositivos electrónicos como inversores y controladores.

- Fluctuaciones de la red: Las sobretensiones operativas en el lado de la red (como las causadas por la activación de interruptores o fallas de cortocircuito) pueden transmitirse al sistema fotovoltaico.

3.2 Función del dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD)

Los protectores contra sobretensiones son el equipo clave para la protección contra rayos y sobretensiones en sistemas fotovoltaicos. Sus funciones principales incluyen:

- Limitación de sobretensiones transitorias: Controlar las altas tensiones generadas por rayos o fluctuaciones de la red eléctrica dentro de un rango seguro.

- Descarga de corrientes de sobretensión: Dirigir rápidamente las corrientes excesivas hacia el suelo para proteger los equipos conectados aguas abajo.

- Mejora de la fiabilidad del sistema: Reducción de fallos en los equipos y tiempos de inactividad causados ​​por rayos o sobretensiones.

3.3 Aplicación de SPD en sistemas fotovoltaicos

La protección contra sobretensiones para sistemas fotovoltaicos debe diseñarse en múltiples niveles:

- Protección en el lado de CC (desde los módulos fotovoltaicos hasta el inversor):

- Instale un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo II en el extremo de entrada de la cadena para evitar descargas atmosféricas inducidas y sobretensiones operativas.

- Instale un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo I + II en la entrada de CC del inversor para hacer frente a la amenaza combinada de rayos directos e inducidos.

- Protección en el lado de CA (desde el inversor hasta la red):

- Instale un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo II en la salida del inversor para evitar la intrusión de sobretensiones en el lado de la red.

- Instale un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo III en el armario de distribución para proporcionar una protección precisa a los equipos sensibles.

3.4 Puntos clave para seleccionar protectores contra sobretensiones

- Adaptación del nivel de tensión: La tensión máxima de funcionamiento continuo (Uc) del SPD debe ser superior a la tensión del sistema (por ejemplo, un sistema fotovoltaico de 1000 Vcc requiere un SPD con Uc ≥ 1200 V).

- Capacidad de corriente: La corriente de descarga nominal (In) del SPD del lado de CC debe ser ≥ 20 kA, y la corriente de descarga máxima (Imax) debe ser ≥ 40 kA.

- Nivel de protección: La instalación en exteriores debe cumplir con el grado de protección IP65 o superior, siendo apta para entornos adversos.

- Normas de certificación: Cumple con la norma IEC 61643-31 (norma para protectores contra sobretensiones específicos para sistemas fotovoltaicos) y UL 1449, así como con otras certificaciones internacionales.

3.5 Riesgos potenciales de no instalar un SPD

- Daños en los equipos: Los dispositivos electrónicos de precisión, como los inversores y los sistemas de monitorización, son vulnerables a las sobretensiones y los costes de reparación son elevados.

- Pérdida de generación de energía: Los rayos provocan paradas del sistema, lo que afecta a los beneficios de la generación de energía.

- Riesgo de incendio: Las sobretensiones pueden provocar incendios eléctricos, lo que supone una amenaza para la seguridad de la central eléctrica.

4. Global Tendencias del mercado de protectores contra sobretensiones fotovoltaicas

4.1 Crecimiento de la demanda del mercado

Con el rápido aumento de la capacidad de instalación fotovoltaica, el mercado de protectores contra sobretensiones también se ha expandido simultáneamente. Se prevé que el mercado global de protectores contra sobretensiones fotovoltaicos supere los 2.000 millones de dólares estadounidenses para 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 15 %.

4.2 Orientación de la innovación tecnológica

- SPD inteligente: Equipado con funciones de monitorización de corriente y alarma de fallos, y compatible con el funcionamiento remoto.

- Niveles de voltaje más altos: Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) con voltajes nominales más altos (como 1500 V) se han convertido en la norma.

- Mayor vida útil: Utilización de nuevos materiales sensibles (como la tecnología de compuestos de óxido de zinc), lo que mejora la durabilidad de los SPD.

4.3 Política y promoción estándar

- Las normas internacionales, como la IEC 62305 (Norma de protección contra rayos) y la IEC 61643-31 (Norma SPD para sistemas fotovoltaicos), exigen que los sistemas fotovoltaicos estén equipados con protección contra sobretensiones.

- La norma china "Especificaciones técnicas para la protección contra rayos de centrales fotovoltaicas" (GB/T 32512-2016) estipula claramente los requisitos de selección e instalación de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD).

5.Conclusión: La industria fotovoltaica no puede prescindir de los protectores contra sobretensiones.

El rápido desarrollo de la industria fotovoltaica ha impulsado la transición energética global. Sin embargo, no se pueden ignorar los riesgos de rayos y sobretensiones. Los protectores contra sobretensiones, como garantía clave para el funcionamiento seguro de los sistemas fotovoltaicos, reducen eficazmente el riesgo de daños en los equipos, mejoran la eficiencia de la generación de energía y prolongan la vida útil del sistema. En el futuro, con el continuo crecimiento de las instalaciones fotovoltaicas y el desarrollo de las redes inteligentes, los protectores contra sobretensiones de alto rendimiento y gran fiabilidad se convertirán en componentes esenciales de las centrales fotovoltaicas.

Para los inversores en energía fotovoltaica, las empresas de ingeniería, adquisición y construcción (EPC) y los equipos de operación y mantenimiento, elegir protectores contra sobretensiones de alta calidad que cumplan con los estándares internacionales es una medida crucial para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de la central eléctrica y maximizar el retorno de la inversión.