¿Qué es una Caja de Conexiones?
Una caja de conexiones es un dispositivo utilizado para recopilar la electricidad generada por cada panel solar y dirigirla hacia el acondicionador de potencia.
En el caso de los paneles solares conectados en serie, los circuitos individuales se agrupan en la caja de conexiones mediante el uso de diodos para evitar el retroceso de corriente y otros fenómenos. La corriente continua generada por los paneles solares se convierte en corriente alterna antes de ser enviada al acondicionador de potencia.
Cada bloque de paneles solares está conectado a un dispositivo conocido como conmutador en la caja de conexiones. El conmutador funciona como un interruptor, similar a un disyuntor en un cuadro de distribución eléctrica, lo que permite controlar el flujo de electricidad y realizar verificaciones cuando sea necesario.
Usos de las Cajas de Conexiones
Las cajas de conexiones desempeñan un papel fundamental en las instalaciones de generación de energía de alta tensión, especialmente en el contexto de sistemas fotovoltaicos donde se genera electricidad a partir de la energía solar.
Existen diferentes tipos de cajas de conexiones, diseñadas para su uso en interiores y exteriores, siendo las de exterior las más comunes. Debido a su ubicación en el exterior, los instaladores las colocan en áreas protegidas de la lluvia, como debajo de aleros de tejado o en paredes exteriores donde el acceso y el mantenimiento son más sencillos. Las cajas de conexiones exteriores están diseñadas para ser impermeables y, por lo tanto, suelen tener un costo mayor.
Principio de las Cajas de Conexiones
Un circuito formado por los polos positivo y negativo de varios paneles solares conectados en serie mediante cables fotovoltaicos se denomina cadena.
Una cadena tiene 20 paneles solares conectados. Las cajas de conexiones contienen pequeños disyuntores correspondientes al número de cadenas y pueden conectarse varios disyuntores pequeños a un único disyuntor. Varios cables fotovoltaicos finos se combinan en un cable fotovoltaico grueso a través de la caja de conexiones y se conectan al acondicionador de potencia. Si se conectan varios cables fotovoltaicos en serie al acondicionador de potencia sin utilizar una caja de conexiones, puede perderse potencia debido a la caída de tensión. Además, los finos cables fotovoltaicos que componen la cadena no son adecuados para el cableado a largas distancias.
Los pequeños disyuntores por cadena permiten sólo en caso necesario, incluida la sustitución de piezas como los paneles solares, sin tener que cortar toda la alimentación durante las inspecciones y el mantenimiento. Para evitar fallos del equipo en caso de caída de rayos, también se incorporan elementos de protección contra rayos, etc.
Tipos de Cajas de Conexiones
Las cajas de conexiones se clasifican en interiores y exteriores. Las de exterior son impermeables y algo más caras.
También hay dos tipos de cajas de conexiones: industriales y residenciales. Las cajas de empalmes industriales suelen contener módulos solares y conmutadores conectados en serie y son más resistentes a la luz solar directa. Los precios para uso industrial son más altos, pero son más eficientes.
Algunas cajas de conexiones tienen una función de refuerzo de tensión. Se producen pérdidas si las tensiones no están alineadas, pero incluso los bloques con tensiones bajas pueden alcanzar la misma tensión que el resto del bloque. Las cajas de conexiones con función de refuerzo de tensión permiten más variaciones en la instalación y una generación de energía más ligera.
¿Cómo Elegir una Caja de Conexiones?
Es crucial garantizar que la energía generada por los paneles solares se transfiera al acondicionador de potencia sin sufrir pérdidas significativas. Por lo tanto, al seleccionar una caja de conexiones, es importante prestar atención a varios aspectos, como la estanqueidad, la protección contra el goteo, la disponibilidad de funciones de refuerzo de tensión, la disipación del calor y la tensión máxima de entrada.
Una caja de conexiones de alta funcionalidad generalmente ayuda a reducir las pérdidas de energía. Sin embargo, no es necesario seleccionar una caja de conexiones que exceda significativamente la capacidad del sistema.
Por ejemplo, si se requiere una alta tensión de entrada, se puede optar por un solo bloque diseñado para manejar tensiones elevadas. Esto permitiría agrupar un mayor número de paneles solares en un solo bloque, reduciendo la cantidad de bloques que deben conectarse en paralelo y, por lo tanto, disminuyendo el riesgo de pérdidas de potencia.
Estructura de las Cajas de Conexiones
El interior de una caja de conexiones suele estar formado por elementos de protección contra el rayo, aparamenta o disyuntores, bloques de terminales para las salidas, elementos de prevención de reflujo y aparamenta de CC para las entradas.
Para garantizar que los equipos no sufran daños por la caída de rayos, se incorporan elementos de protección contra rayos. La aparamenta tiene un interruptor ON y OFF, como un disyuntor, para controlar y mantener el flujo eléctrico. Algunas cajas de conexiones están integradas con el acondicionador de potencia, en cuyo caso no es necesario comprar sólo la caja de conexiones.
Como suelen instalarse en el exterior, es necesario protegerlas para evitar que el agua de lluvia o el polvo entren en el panel y causen problemas.