Por qué la toma de tierra se está convirtiendo en una cuestión estratégica en los sistemas solares fotovoltaicos modernos
¿Por qué los sistemas solares fotovoltaicos técnicamente conformes siguen experimentando fallos eléctricos, riesgos de incendio y tiempos de inactividad inesperados? En los mercados solares de todo el mundo, la respuesta apunta cada vez más a un diseño de toma de tierra que cumple la normativa, pero no las condiciones de funcionamiento del mundo real.
A medida que los sistemas de energía solar aumentan de tamaño, nivel de tensión y complejidad, la conexión a tierra deja de ser un detalle técnico de fondo. Afecta directamente a la seguridad del sistema, la protección de los activos, la aceptación de los seguros y la fiabilidad del proyecto a largo plazo. Para los promotores solares, los EPC y los propietarios de activos, la conexión a tierra ha pasado de ser un requisito normativo a una estrategia básica de control de riesgos de ingeniería.
Este análisis del sector examina cómo funciona la conexión a tierra de la energía solar fotovoltaica, en qué aspectos no se cumplen los requisitos mínimos y cómo las prácticas avanzadas de conexión a tierra ofrecen ventajas cuantificables en cuanto a seguridad y rendimiento.
La conexión a tierra de la energía solar fotovoltaica: Más que una conexión de seguridad
En un sistema solar fotovoltaico, La puesta a tierra es la conexión eléctrica intencionada entre los componentes conductores y la tierra. Sus objetivos principales son:
- Limitación de la tensión de contacto en caso de avería
- Disipación segura de la energía de rayos y sobretensiones
- Estabilización de la referencia de tensión del sistema
- Prevención de incendios y daños en los equipos
La puesta a tierra de la energía solar fotovoltaica suele incluir tres capas:
- Conexión a tierra del equipo - unión de bastidores de módulos, estructuras de montaje, inversores y carcasas
- Conexión a tierra del sistema - puesta a tierra de los conductores de corriente en función de la topología del inversor
- Conexión a tierra funcional - conexión a tierra utilizada para la estabilidad operativa y la protección contra sobretensiones
Si alguna capa se pasa por alto o se ejecuta mal, todo el sistema fotovoltaico se vuelve vulnerable, aunque pase la inspección básica.
Lo que revelan los datos sobre fallos eléctricos acerca de los puntos débiles de la toma de tierra
Los datos de campo de las plantas fotovoltaicas en funcionamiento muestran una tendencia constante: los problemas relacionados con la conexión a tierra siguen siendo uno de los principales factores que contribuyen a los fallos eléctricos.
Tabla 1: Causas principales de los fallos eléctricos en los sistemas fotovoltaicos solares
Las conexiones a tierra deficientes y las sobretensiones son responsables de más de la mitad de los fallos eléctricos notificados. Esto confirma una realidad crítica para la industria solar: la mayoría de los riesgos surgen tras la puesta en servicio, no durante la revisión del diseño.
Normas mundiales de puesta a tierra: Dónde acaba el cumplimiento
Normas internacionales como IEC 60364, IEC 62548, Artículo 690 de NEC, y Guías de puesta a tierra IEEE establecer líneas de base de seguridad esenciales. Sin embargo, están diseñados para ser de aplicación universal, no específicos de un emplazamiento.
El cumplimiento del código suele garantizar:
- Protección básica contra golpes
- Continuidad mínima de la unión
- Vías de retorno de la corriente de defecto
Lo que no garantiza:
- Baja resistencia al suelo en todas las condiciones
- Disipación adecuada de la energía del rayo
- Resistencia a la corrosión a largo plazo
- Compatibilidad con la integración a gran escala de FV y BESS
Esta laguna explica por qué muchas instalaciones solares cumplen los requisitos de inspección pero fallan en condiciones meteorológicas extremas, envejecimiento o sobretensiones.
Riesgos comunes de la conexión a tierra en las instalaciones solares fotovoltaicas
Incluso proyectos fotovoltaicos bien diseñados encuentran riesgos de aterrizaje cuando se subestiman las variables del mundo real.
Las afecciones de alto riesgo incluyen:
- Alta resistividad del suelo (suelos rocosos, arenosos, helados o áridos)
- Entornos costeros o de alta humedad
- Grandes instalaciones fotovoltaicas con largos tramos de conductores
- Sistemas híbridos FV + almacenamiento de energía
Fallos típicos de conexión a tierra:
- Unión incompleta de los marcos de los módulos
- Terminales y conductores de tierra corroídos
- Vías de puesta a tierra compartidas sobrecargadas por la corriente de sobretensión
- Conexión a tierra incoherente entre los sistemas de CC y CA
Estos riesgos aumentan con el tiempo, por lo que la toma de tierra es una cuestión de ciclo de vida, no una tarea de instalación puntual.
Por qué la resistencia del suelo afecta directamente al riesgo del sistema
La resistencia de tierra es un indicador medible del rendimiento de la puesta a tierra y uno de los parámetros más incomprendidos de la ingeniería solar.
Gráfico 2: Relación entre la resistencia de tierra y el riesgo del sistema
A medida que aumenta la resistencia de tierra, el despeje de averías se hace más lento, aumenta la tensión de contacto y la energía de sobretensión permanece más tiempo en el sistema. En grandes plantas solares fotovoltaicas, incluso pequeños aumentos de la resistencia pueden elevar significativamente el riesgo operativo.
Más allá del código: Buenas prácticas para sistemas solares de alta fiabilidad
El diseño avanzado de las tomas de tierra solares empieza por abandonar los supuestos de “talla única”.
Las estrategias de puesta a tierra basadas en la ingeniería incluyen:
- Pruebas de resistividad del suelo específicas del emplazamiento
- Anillos de tierra o rejillas de puesta a tierra para grandes matrices
- Electrodos de tierra múltiples en lugar de varillas únicas
- Vías de conexión específicas para módulos y estructuras
- Conexión a tierra coordinada con dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD)
Cuando la conexión a tierra se integra en una fase temprana del diseño del sistema fotovoltaico, se reduce la dependencia de medidas correctoras en fases posteriores del ciclo de vida del proyecto.
Diseño de puesta a tierra específico para cada aplicación en proyectos solares
Los distintos tipos de sistemas fotovoltaicos exigen diferentes prioridades de conexión a tierra.
Sistemas solares residenciales
- Seguridad táctil y protección contra rayos
- Énfasis en la continuidad de la unión y la resistencia a la corrosión
FV comercial e industrial
- Mayor potencial de corriente de defecto
- Integración con las redes de tierra del edificio
Plantas de energía solar a escala comercial
- Rejillas de tierra diseñadas para el control de tensión de paso y contacto
- Alta capacidad de disipación de corriente de defecto
Sistemas de almacenamiento de energía FV + batería
- Vías de conexión a tierra separadas y coordinadas
- Mitigación de la propagación de fallos de CC
Ignorar las diferencias de aplicación es una de las causas más comunes de las adaptaciones relacionadas con la puesta a tierra.
Inspección, pruebas y mantenimiento a largo plazo de las tomas de tierra
El rendimiento de la puesta a tierra cambia con el tiempo debido a:
- Variación de la humedad del suelo
- Aflojamiento mecánico
- Oxidación y corrosión
Las mejores prácticas incluyen:
- Pruebas de resistencia a tierra durante la puesta en servicio
- Inspección periódica durante el funcionamiento
- Imágenes térmicas de puntos de unión
- Documentación para el cumplimiento y la revisión del seguro
No se puede confiar en una conexión a tierra que no pueda verificarse.
La toma de tierra como herramienta de control de los riesgos financieros y operativos
Más allá de la seguridad, la conexión a tierra afecta:
- Aceptación del seguro
- Financiabilidad de los activos solares
- Tiempo de actividad del sistema y estabilidad del rendimiento
- Costes de funcionamiento y mantenimiento a largo plazo
Para los inversores y propietarios de activos, la mejora del diseño de la puesta a tierra reduce el riesgo técnico y financiero, lo que favorece unos beneficios previsibles a lo largo de la vida útil del sistema.
Sunpal'Filosofía de ingeniería de puesta a tierra a nivel de sistema
Sunpal aborda la conexión a tierra como una parte integrada de la ingeniería del sistema fotovoltaico en lugar de como un elemento aislado de una lista de comprobación. Al alinear el diseño de la conexión a tierra con las normas internacionales, las condiciones del emplazamiento y la arquitectura del sistema, Sunpal contribuye a que las instalaciones solares sean más seguras y resistentes en todo el mundo. residencial, comercial, y aplicaciones a gran escala.
Este enfoque, que da prioridad a la ingeniería, garantiza que la puesta a tierra contribuya a la fiabilidad del sistema a largo plazo, no sólo a su cumplimiento inicial.
Del cumplimiento mínimo a la confianza a largo plazo
La toma de tierra ya no es un detalle oculto en los sistemas solares fotovoltaicos. Es un factor medible, diseñable y mantenible que influye directamente en la seguridad, la fiabilidad y el valor de los activos.
Para la industria solar mundial, el cambio está claro: el cumplimiento es la base, la confianza es el objetivo. Al tratar la conexión a tierra como una disciplina de ingeniería estratégica, los proyectos solares van más allá de la exposición al riesgo y alcanzan la seguridad operativa a largo plazo. Póngase en contacto con Sunpal para optimizar su conexión a tierra fotovoltaica.