Análisis y simulación térmica para la evaluación y optimización de sistemas de enfriamiento en inversores fotovoltaicos

Abstract

El presente trabajo de memoria aborda la degradación del rendimiento en inversores fotovoltaicos de cadena (string inverters) causada por el fenómeno de thermal derating (reducción térmica de potencia). En entornos de alta radiación y condiciones de montaje con ventilación restringida, se identificó que los inversores operan frecuentemente bajo umbrales críticos de temperatura, provocando pérdidas energéticas significativas. Mediante la implementación de un modelo de simulación numérica basado en el Método de Volúmenes Finitos (MVF), esta investigación caracteriza la dinámica térmica interna de un inversor. Se diagnosticó que el sistema de disipación pasiva original es insuficiente en condiciones estivales, resultando en una ineficiencia energética diaria debida a la restricción algorítmica de potencia. Como solución, se diseña e integra un módulo de enfriamiento activo compacto, caracterizado por un flujo de aire forzado mediante ventilación y una estrategia de control proporcional PWM basada en realimentación térmica. Los resultados demuestran que la implementación de este retrofit permite: Recuperar el 100% de la energía inyectable, reducir la temperatura operativa de los semiconductores y garantizar la rentabilidad operativa. Este trabajo concluye que la optimización térmica mediante módulos activos no solo es una necesidad técnica para mitigar la ineficiencia, sino una estrategia de gestión de activos de alta rentabilidad que asegura el retorno económico de la planta fotovoltaica.