Apagado rápido: un magnífico requisito de seguridad eléctrica
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Si acabas de instalar un sistema de paneles solares, o estás viendo fotos del mismo, puede que veas una caja con un interruptor de encendido/apagado que pone "Apagado rápido". Pero, ¿qué significa apagado rápido? ¿Por qué es importante para los sistemas de paneles solares?
Como todos sabemos, la tecnología fotovoltaica (FV) evoluciona rápidamente y cada vez se instalan más paneles solares FV en tejados de edificios residenciales y comerciales. Aunque los equipos de las instalaciones fotovoltaicas deben estar certificados en cuanto a seguridad contra impactos y riesgos de incendio, estas certificaciones no tienen en cuenta todas las interacciones específicas con los bomberos que trabajan alrededor de las instalaciones durante la extinción de incendios.
Muchos países se han dado cuenta de la importancia de las medidas de seguridad para garantizar un funcionamiento seguro de la energía solar y permitir a los bomberos y demás personal de emergencia un acceso seguro a las zonas de tejados. Ahí es donde entra en juego el apagado rápido.
Introducción a la parada rápida
Es un requisito de seguridad eléctrica establecido por el Código Eléctrico Nacional (NEC) para los sistemas de paneles solares. En pocas palabras, proporciona una forma rápida de apagar un sistema de paneles solares en el tejado.
La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) incluyó el requisito de apagado rápido en el NEC en un esfuerzo por mantener la seguridad de los equipos de primera intervención. Con suerte, su casa nunca se incendiará y ni siquiera tendrá que preocuparse por la función de apagado rápido, pero si eso ocurre, los bomberos pueden utilizar la solución de apagado rápido para apagar su sistema de paneles solares en caso de que necesiten acceder a su tejado. Sorprendentemente, esto no siempre ocurre con el simple apagado de un inversor de conexión a red: con algunas configuraciones de inversores de conexión a red, los cables y circuitos pueden retener energía incluso cuando el inversor de conexión a red está apagado, lo que aumenta el riesgo de descarga eléctrica para los bomberos que trabajan en tejados o áticos. Un interruptor de apagado rápido permite a los bomberos accionar físicamente el interruptor en menos de un minuto, reduciendo la tensión del sistema de paneles solares a un nivel seguro.
El requisito de apagado rápido más familiar para los instaladores de hoy en día se introdujo por primera vez en 2014; entre otras cosas, la normativa establece un estándar para reducir rápidamente la tensión de cualquier conductor (es decir, el material en un alambre o cable que fluye a través) si esos conductores se encuentran a más de 10 pies fuera de la matriz, o al menos 5 pies de largo dentro de un edificio. La normativa más reciente, NEC 2017, lleva estas normas un paso más allá: Las nuevas regulaciones reducen los requisitos de los límites de cierre para incluir cualquier conductor situado a menos de 1 pie de su arreglo solar, o más de 3 pies de largo en su casa.
De hecho, los cambios del NEC 2017 estipulan que un apagado rápido debe producirse en un solo módulo solar, no en todo el conjunto solar. Es importante destacar que la NEC no es una ley federal, sino que cada estado puede elegir adoptarla y cumplirla, al igual que cada ciudad o municipio. Esto significa que los requisitos de apagado rápido de su estado pueden diferir de los de los estados adyacentes (hablaremos más sobre esto más adelante).
¿Cuáles son los requisitos legales de un cierre rápido?
Es un requisito del Código Eléctrico Nacional (NEC). Cada tres años, el NEC publica un conjunto actualizado de requisitos para sistemas eléctricos seguros. El NEC no es un mandato federal y cada estado adopta el código a su tiempo y criterio. Algunos estados optan por un código eléctrico estatal independiente.
Si vive en un estado que utiliza NEC 2014 o superior, su sistema solar deberá seguir los requisitos de apagado rápido de NEC para poder pasar la inspección final de su sistema y conectarlo a los servicios públicos y a la electricidad.
A continuación encontrará un resumen de las distintas ediciones del Código Eléctrico Nacional para una rápida desconexión:
NEC 2014
En 2014, cuando se promulgó el primer conjunto de normas, que exigían que cualquier conductor (es decir, el material de un alambre o cable que fluye a través) estuviera a más de 10 pies fuera del conjunto, o al menos 5 pies dentro de un edificio, había un interruptor de apagado rápido que requería una rápida reducción de la tensión en caso de emergencia.
NEC 2017
La normativa se revisó en 2017 y se amplió para incluir cierres a nivel de módulo solar individual, en lugar de a nivel de todo el conjunto solar. Este cambio en la normativa significa que es necesario apagar cualquier conductor a 1 pie de distancia del conjunto a 80 voltios en 30 segundos con un interruptor de apagado rápido, en lugar de la zona de 10 pies de NEC 2014.
NEC 2020
No ha cambiado mucho con las recientes actualizaciones normativas. El cambio más notable son las directrices para toda la instalación. En lugar de un sistema de apagado rápido homologado por UL o marcado in situ, ahora se exige un sistema de control de riesgos fotovoltaicos (PVHCS) homologado por UL o marcado in situ.
Tres formas de cumplir los requisitos NEC para 2017
Instale un sistema de desconexión rápida "homologado" o marcado sobre el terreno.
La palabra "listado" procede del nombre original del programa de certificación UL de hace un siglo. El Código Eléctrico Nacional utiliza la palabra "listados", pero no establece específicamente que los productos y sistemas deban estar certificados por UL, sino que habla de las características principales de las organizaciones que prestan servicios de certificación. Obviamente, UL cree que los fabricantes deben tener la certificación UL para que sus productos se puedan apagar rápidamente, pero también otros laboratorios de ensayo reconocidos a nivel nacional.
UL ha trabajado muy activamente con el sector y otras partes interesadas, como la comunidad de respuesta a emergencias, para desarrollar estos requisitos, intentando dar la misma confianza a los equipos de respuesta a emergencias que interactúan con estos sistemas en el desempeño de su deber vital de proteger a la sociedad, las personas y los bienes, y UL quiere que sean lo más seguros posible.
En Solar Energy International 2019, muchos fabricantes de inversores solares y equipos de apagado rápido demostraron su certificación SunSpec. SunSpec ha desarrollado protocolos importantes para la comunicación entre diferentes dispositivos durante los apagados rápidos, pero no es un organismo público como UL. El simple hecho de ver la etiqueta SunSpec no indica al instalador que el producto cuenta con la certificación de apagado rápido NEC 2017.
Otra parte de la primera opción de conformidad, el marcado del emplazamiento, se refiere a una evaluación de ingeniería limitada que se realiza después de la instalación en un emplazamiento específico. Si la instalación cumple los requisitos NEC 2017, puede marcarse como sistema de desconexión rápida si lo permite el AHJ.
Instalar un sistema capaz de reducir la tensión a 80 V en 30 segundos
A menudo se considera que los microinversores son intrínsecamente adecuados para el apagado rápido, ya que convierten una fuente de alimentación de CC de alta tensión en una fuente de alimentación de CA de menor tensión y más segura que puede descender a 80 V en 30 segundos. Sin embargo, según Boyce, el NEC de 2017 no habla específicamente de los microinversores como una forma de cumplir con los requisitos de apagado rápido.
Algunos microinversores están diseñados para tener capacitancia en el extremo frontal del circuito, por lo que, a menos que el inspector realice realmente una medición de la tensión, no hay forma de saber si está por debajo del límite de 80 V. UL ha realizado estas pruebas de forma proactiva para verificar que algunos microinversores pueden cumplir el umbral de 80 V, pero realizar las pruebas una vez instalado el inversor de conexión a red es todo un reto.
Instalación BIPV: Evite los componentes metálicos y el metal conectado a tierra
Cuando instale el sistema BIPV, no instale componentes metálicos, no instale conductores expuestos y no instale a menos de 8 pies de metal conectado a tierra.
Las tejas solares u otros sistemas fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) que no contengan piezas metálicas o conductores desnudos o que no estén cerca de ningún metal conectado a tierra pueden cumplir los requisitos de NEC 2017. Estos sistemas están aislados de la toma de tierra y de los componentes conductores.
¿Qué es un sistema de parada rápida?
En un sistema de parada rápida intervienen unos cuantos componentes críticos:
El primero es un dispositivo de desconexión rápida (RSD). Los dispositivos de desconexión rápida son un tipo de electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE) o microinversor que se instalan en la parte posterior de los módulos solares. Están equipados con una tecnología que puede apagar y reducir la tensión de salida en todo el sistema solar para cumplir la normativa de apagado rápido fotovoltaico. Un ejemplo de producto es el Tigo TS4-A-F o 2F, que es nuestro MLPE que sólo cumple la normativa de apagado rápido, pero Tigo ofrece múltiples opciones de MLPE que cumplen la normativa de apagado rápido.
Otro componente es un iniciador. Un iniciador de parada rápida hace exactamente lo que su nombre indica. Este dispositivo suele tener la forma de un botón de parada de emergencia (e-stop) que se encuentra en un inversor. Normalmente, el apagado rápido puede iniciarse de dos formas, manualmente (a través de un botón de parada de emergencia) o automáticamente (pérdida de energía de la red).
Por último, necesitará un inversor solar en un sistema de apagado rápido. Un inversor solar es un dispositivo que convierte la electricidad producida por los módulos solares en energía utilizable para su hogar (para más información sobre este proceso lea nuestro blog anterior). Muchos iniciadores de parada rápida se encuentran dentro del inversor solar.
Estos tres componentes se denominan equipos fotovoltaicos de parada rápida (PVRSE). Se trata de equipos utilizados en un sistema de desconexión rápida que reducen la tensión a un nivel seguro. El Código Eléctrico Nacional de EE.UU. exige que los PVRSE y PVRSS estén homologados por UL a efectos de desconexión rápida.
¿Tienen todos los inversores una función de desconexión rápida?
Algunos sistemas de inversores solares son inherentemente compatibles con la desconexión rápida a nivel de módulo (NEC 2017 y posteriores), mientras que otros requieren componentes adicionales para la desconexión rápida.
Los microinversores y los sistemas de optimización de potencia son las opciones de inversores solares más populares para los sistemas de paneles solares residenciales en Estados Unidos. Afortunadamente, tanto el microinversor como el optimizador de potencia funcionan sobre el terreno en la placa de la batería y cuentan con una función de apagado rápido integrada.
Si instala el convertidor en serie usted mismo, es posible que también tenga que instalar la electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE) para cumplir con NEC 2017 o NEC 2020. Si combina el optimizador de potencia con un inversor solar string, lo conseguirá. Sin embargo, los optimizadores de potencia no son su única opción para el apagado rápido: a medida que más estados comienzan a adoptar la NEC 2017, muchos fabricantes de inversores solares string u otras empresas solares han establecido nuevas tecnologías MLPE con capacidades de apagado rápido. En muchos casos, estos MLPE, creados específicamente para el apagado rápido, pueden ser una opción más económica que instalar un optimizador de potencia o un microinversor.
¿Por qué necesita un dispositivo de apagado rápido?
Es esencial para los sistemas solares instalados en tejados. Aunque las tuberías que van de panel a panel son completamente seguras, hay casos concretos en los que el sol puede dañarlas. Si esto ocurre, cualquier persona cercana al sistema podría estar expuesta a electricidad viva y podría provocar una situación peligrosa. Pero con la ayuda de una función de apagado rápido, el personal de emergencia puede cortar rápidamente la corriente de estas tuberías, lo que les permite acceder de forma segura a los lugares cercanos al sistema solar.
Los conductores del sistema de paneles solares se cargan cada vez que brilla el sol. Sin este dispositivo, no hay forma segura de cortar la corriente que fluye por estos conductores.
La mayoría de la gente piensa que puede cortar la corriente simplemente apagando el inversor solar, pero no es así. Los paneles solares seguirán generando electricidad. Los cables de los paneles solares seguirán produciendo electricidad.
Esta corriente cargada supone un riesgo de descarga eléctrica para cualquiera que entre en contacto con un sistema de paneles solares, incluido el personal de primeros auxilios que pueda estar atendiendo emergencias en el tejado de su casa.
Los bomberos corren un riesgo especial porque suelen ventilar edificios en llamas haciendo agujeros en tejados o paredes, lo que puede ponerles en contacto directo con los conductores o cables de los sistemas de paneles solares.
Solar Rapid shutdown resuelve este problema apagando el sistema de paneles solares en un minuto, lo que elimina el riesgo de que alguien se electrocute en el tejado.
Conclusión
Los requisitos de desconexión rápida se están adoptando en todo el mundo para proteger a los bomberos que trabajan cerca de instalaciones solares fotovoltaicas. NEC exige que la tensión se reduzca a un nivel seguro mediante el uso de una serie de dispositivos (PVRSE) que conforman un sistema de desconexión rápida (PVRSS). Los inversores, arrancadores y dispositivos de desconexión rápida, como los MLPE o los microinversores, son componentes necesarios para cumplir la NEC.
Es un requisito de seguridad impuesto por el Código Eléctrico Nacional de EE.UU. (NEC) que exige interruptores en los paneles solares que puedan cortar el flujo de energía a través del sistema. Un corte rápido reduce la tensión de los conductores en alambres y cables, protegiendo tu casa de un incendio rápido.
Además, protege a los equipos de primera intervención, como los bomberos, permitiéndoles cortar rápidamente la corriente en los conductores, lo que les permite acceder con seguridad a las zonas cercanas al sistema.
La desconexión rápida del sistema solar sólo es adecuada para sistemas solares instalado en el tejado. Si estás interesado en instalar energía solar en tu casa, esperamos que este tuit te haya ayudado a entender el apagado rápido y a mejorar la seguridad de tu sistema solar.