El auge en la generación de energías renovables proyectado para los próximos 10 años impulsará la demanda de capacitores utilizados para varios fines críticos, incluidas funciones de conversión de energía en los segmentos solares y eólicos de rápido crecimiento. Se espera que la capacidad mundial instalada para fuentes de energía renovables aumentará en más de un 100 % durante la próxima década, según la compañía de investigación de mercado Frost & Sullivan. La capacidad total aumentará a 3,203 GW en 2025, en comparación con 1,566 GW en 2015.
La energía solar fotovoltaica (PV) liderará el crecimiento y representará un 33.4 % de la nueva capacidad durante el periodo. La energía eólica le seguirá de cerca y representará un 32.7 % de la capacidad adicional. En cierta medida el crecimiento será menor en otras áreas, incluida la hidroelectricidad.
Frost & Sullivan mencionó varios factores que fomentaban el aumento de energías renovables, incluidos la caída de precios impulsada por los avances tecnológicos y el aumento de las economías de escala. Por ejemplo, el costo de los paneles solares disminuyó en un 70 % entre 2008 y 2013. Dichas reducciones han hecho que las energías renovables sean más competitivas en cuanto a costos que la generación de combustibles fósiles.
Máximo solar
Los capacitores desempeñan un papel fundamental en el mercado solar. Entre otros usos, se utilizan en inversores PV, que son dispositivos que convierten la energía CC producida por las celdas solares en energía CA que se puede utilizar en la red eléctrica. Los inversores suelen hacer un uso extensivo de capacitores de gran tamaño que almacenan electricidad.
El mercado mundial general de inversores PV representó $6600 millones en 2014, según IHS. El negocio experimenta actualmente una competencia intensa ya que los proveedores chinos ingresaron al mercado para satisfacer la creciente demanda doméstica.
La confiabilidad es fundamental para estos inversores. Los sistemas solares deben permanecer en funcionamiento durante periodos extremadamente extensos, y algunos instaladores ofrecen garantía de 25 años para sus sistemas. Los paneles PV pueden conservar gran cantidad de su producción durante 40 años o más. Y dado que estos sistemas se ubican en exteriores en una variedad de climas, deben funcionar de manera confiable en un rango amplio de temperatura.
Debido a su papel fundamental en los sistemas solares, los inversores PV deben poder soportar climas extremos y permanecer en funcionamiento durante un largo periodo de vida útil. En el pasado, los inversores solían durar periodos más breves, en ocasiones de solo cinco años. Sin embargo, la mayoría de los productos nuevos duran mucho más. Por ejemplo, SolarEdge Technologies ofrece una garantía de 12 años para sus inversores.
Choque de capacitor
La falla del capacitor es una causa importante del mal funcionamiento de los inversores PV. Estos componentes están sujetos a varias exigencias, incluidos vibraciones, estrés mecánico y operación continua a tensiones máximas. Los expertos también observan que los capacitores electrolíticos basados en electrolitos no sólidos se deterioran más rápidamente que aquellos que usan electrolitos sólidos. Esto puede dar lugar a una duración menor de estos capacitores y los inversores PV que los utilizan. Ante este problema, algunos diseñadores de inversores recurren a otros capacitores, incluidos capacitores de película delgada y capacitores de cerámica, que tienen mayores expectativas de vida útil.
EPCOS ofrece el capacitor eléctrico (PCC), adecuado para dichas aplicaciones. Este capacitor eléctrico compacto posee valores ESR y ESL extremadamente bajos y se puede montar directamente en el módulo IGBT. La solidez y factor de forma pequeño del PCC lo hace ideal para inversores con limitaciones de espacio en instalaciones fotovoltaicas.
Problemas graves en los microinversores
Las oportunidades y los problemas para los capacitores de inversores PV solo aumentan en una nueva generación de productos denominados microinversores. Los inversores PV tradicionalmente han funcionado en configuraciones de cadena, combinando la salida de varios módulos solares. En cambio, cada microinversor se asocia a un solo módulo solar. Esto significa que una reducción en la salida de un solo módulo no reduce desproporcionadamente la salida de todo el arreglo.
Los microinversores pueden integrarse directamente en paneles solares para producir módulos solares CA. Esto simplifica el proceso de instalación y reduce el costo de los materiales. También puede compensar el mayor costo de los microinversores en comparación con los inversores en cadena. Las proyecciones señalan que el segmento de los microinversores crecerá rápidamente, con ingresos en el mercado mundial que llegarán a $1100 millones en 2018, más del triple que el total de $329 millones en 2013, según la compañía de investigación de mercado IHS. Sin embargo, dado que en ocasiones los microinversores se encuentran conectados directamente a los módulos PV, es fundamental que estos dispositivos tengan garantías equivalentes a las de los paneles solares, es decir, unos 25 años.
Solo una palabra: plásticos
Algunos diseños de microinversores ahora pueden utilizar capacitores de película de poliéster. Un diseño incluye un capacitor no regulado de EPCOS basado en una película de poliéster, un tipo de plástico. El uso de este dispositivo evita los problemas de duración relacionados con los capacitores electrolíticos.
Energía eólica
Ahora los capacitores desempeñan un papel cada vez más importante en la energía eólica. En los últimos años, el mercado eólico ha visto la llegada de una nueva generación de turbinas que evitan el uso de cajas de cambios. Estos aerogeneradores sin engranajes utilizan una conexión directa entre el rotor y el generador. Los partidarios de la tecnología sin engranes señalan que este enfoque hace que los aerogeneradores sean menos complejos, lo que reduce la necesidad de mantenimiento. Este es un atributo especialmente importante de las turbinas oceánicas, cuya ubicación remota se traduce en reparaciones costosas.
Los generadores de los aerogeneradores sin engranes requieren capacitores que puedan entregar niveles altos de capacitancia, confiabilidad y solidez. Para atender este mercado, EPCOS ofrece una línea de capacitores electrolíticos de aluminio con terminal de tornillo adecuados para aerogeneradores sin engranes. Junto con alta capacitancia, estos capacitores de EPCOS están diseñados para satisfacer los requisitos de confiabilidad, duración y temperatura. Los capacitores tienen alta densidad de energía, ideal para los espacios confinados dentro de los aerogeneradores. Están conectados en series y en paralelo para adaptarse a las aplicaciones de instalaciones de energía eólica.
Capacidad de cambio
Con el aumento en la inversión y producción de energías renovables, los fabricantes de capacitores ven al mercado como una oportunidad cada vez más atractiva. Los fabricantes ofrecen piezas diseñadas específicamente para satisfacer las necesidades de sistemas solares y eólicos. Con estas iniciativas, los fabricantes de capacitores permiten una implementación más rápida, menores costos de mantenimiento y mayor eficiencia de la energía renovable.