Si ha trabajado en la industria solar aunque sea durante algunos años, probablemente se haya encontrado con un cable fotovoltaico de un solo núcleo en algún momento. Como proveedor que ha pasado la última década trabajando estrechamente con instaladores, ingenieros y gerentes de proyectos, he visto este cable elogiado por su flexibilidad y rentabilidad, pero también he sido testigo de primera mano de los obstáculos ocultos que a menudo hacen tropezar a los equipos a mitad del proyecto o mucho después de que se instala un sistema. Hoy, quiero abrir el telón sobre las desventajas del cable fotovoltaico de un solo núcleo, no solo como un producto genérico, sino basado en experiencias reales sobre el terreno de proyectos que he apoyado, y compararlo con las alternativas más confiables que ofrecemos a nuestros clientes.
Primero, analicemos qué es el cable fotovoltaico de un solo núcleo, para cualquiera que sea nuevo en el sector. A diferencia de los cables fotovoltaicos multinúcleo, que agrupan dos o más conductores en una sola cubierta, el cable fotovoltaico unipolar tiene un conductor sólido de cobre (o a veces aluminio) envuelto en aislamiento, sin agrupación externa. Es liviano, fácil de doblar en esquinas estrechas en estanterías y, para sistemas residenciales pequeños, puede parecer una solución rápida. Pero una vez que se superan las instalaciones a pequeña escala, esos beneficios se desvanecen rápidamente y se convierten en desventajas reales y costosas.
Uno de los mayores problemas con los cables fotovoltaicos de un solo núcleo es la gestión térmica. Los sistemas solares generan energía de CC y los cables unipolares suelen tenderse muy cerca unos de otros, especialmente en cajas de cables, cajas combinadoras o agrupados a lo largo de estanterías, donde el flujo de aire es limitado. Debido a que cada núcleo funciona de forma independiente, el calor generado por la corriente de un cable no se disipa de manera uniforme como ocurre en los diseños de múltiples núcleos. Con el tiempo, este calor atrapado acelera la degradación del aislamiento. Vi esto de primera mano en un proyecto de techo comercial de 100 kW en Phoenix hace unos años: el equipo de instalación colocó 12 cables fotovoltaicos de un solo núcleo en un haz apretado sin espacio, y en tres años, tres de los cables tenían grietas en el aislamiento en el punto donde se frotaban entre sí. Por el contrario, si hubieran utilizado un cable multinúcleo diseñado adecuadamente o emparejado los cables de un solo núcleo con el espacio correcto, esa degradación habría sido mínima. La sobrecarga térmica también plantea riesgos para la seguridad: el aislamiento sobrecalentado puede derretirse, provocando cortocircuitos y, en el peor de los casos, incendios en los espacios del tejado o en las cavidades de las paredes por donde pasan los cables solares. Ése es un riesgo del que ningún instalador quiere ser responsable, especialmente cuando existen normas como IEC 60350 que exigen el rendimiento térmico de los cables fotovoltaicos.
Luego está el desafío de la complejidad de la instalación y el error humano. El cable fotovoltaico de un solo núcleo requiere un manejo cuidadoso de cada conductor individual: cada uno debe pelarse, terminarse y conectarse correctamente a cajas combinadoras, inversores y módulos fotovoltaicos. Para los instaladores que trabajan en conjuntos grandes con cientos de cables, eso significa cientos de conexiones individuales, cada una con margen de error. Hablé con un gerente de proyecto en Texas el año pasado quien me dijo que su equipo confundió la polaridad de dos cables de CC de un solo núcleo en un sistema de montaje en tierra de 500 kW; corregir ese error requirió tres días completos de búsqueda de módulos y reterminación, lo que retrasó la entrega del proyecto y les costó $12,000 adicionales en mano de obra. Los cables multipolares reducen este riesgo al agrupar los conductores positivos y negativos, de modo que la polaridad queda marcada en la cubierta, lo que hace que las conexiones sean más rápidas y menos propensas a errores. Incluso para proyectos más pequeños, la necesidad de cuidado adicional del núcleo único agrega tiempo al proceso de instalación. Agregue el hecho de que los cables unipolares suelen ser más rígidos que las alternativas multipolares, especialmente cuando se tienden en longitudes más largas, y los instaladores tienen que trabajar más para tenderlos sin dañar el aislamiento o el propio conductor. Esa mano de obra adicional se acumula a lo largo del proyecto, lo que reduce los márgenes de ganancia de los pequeños instaladores que trabajan con presupuestos ajustados.
Otra desventaja que a menudo se pasa por alto es la compatibilidad y durabilidad en entornos hostiles. El cable fotovoltaico de un solo núcleo generalmente está diseñado para uso en interiores o exteriores protegidos, lo que significa que no está clasificado para enterramiento directo, alta humedad o fluctuaciones extremas de temperatura sin protección adicional. Por ejemplo, si está trabajando en un proyecto solar montado en el suelo que requiere cables enterrados a 18 pulgadas de profundidad, el cable fotovoltaico de un solo núcleo por sí solo no es suficiente; necesita conductos, lo que agrega costos de material y tiempo de instalación adicionales. Compare eso con un producto como el cable solar de entierro directo, que está diseñado con una cubierta resistente a los rayos UV y una barrera contra la humedad que permite enterrarlo directamente sin conductos adicionales. Algunos clientes acudieron a mí después de un error: compraron un cable fotovoltaico unipolar barato para un proyecto de montaje en tierra y, en dos años, el agua se había filtrado en las conexiones de los conductores desprotegidos, lo que provocó una corrosión que redujo la producción del sistema en un 15 %. Reemplazar esos cables les costó el doble de lo que habrían gastado en el cable con la clasificación adecuada desde el principio, más la pérdida de ingresos por paneles solares de bajo rendimiento. Los cables unipolares también tienen en muchos casos una menor resistencia a los rayos UV. Si los coloca a lo largo de la parte superior de un techo sin conducto o canalización protectora, la exposición prolongada a la luz solar directa romperá el aislamiento más rápido. Ese es un gran problema para los sistemas en lugares como Arizona, Florida o el sur de California, donde los niveles de radiación ultravioleta son extremos. Incluso el cable solar aprobado por TUV, uno de nuestros productos probados más rigurosamente, tiene que cumplir con estrictos estándares UV, pero solo recomendamos usar nuestra opción de un solo núcleo en aplicaciones donde está protegido de la luz solar directa, porque un solo núcleo sin protección se degradará mucho más rápido que las alternativas de múltiples núcleos o con clasificación especial.
El rendimiento eléctrico es otra área en la que el cable fotovoltaico unipolar se queda corto, especialmente en sistemas de alto voltaje o de cadenas largas. Los conductores de un solo núcleo tienen una inductancia más alta que los conductores de varios núcleos agrupados, lo que significa que generan más interferencias electromagnéticas (EMI). La EMI puede interferir con el rendimiento de otros componentes eléctricos del sistema solar, como inversores, equipos de monitoreo o incluso sistemas de comunicación cercanos. Para sistemas residenciales pequeños con longitudes de cadena cortas, esto apenas se nota, pero para proyectos de escala de servicios públicos con cadenas de 1000 pies, esa EMI puede causar una pérdida de energía notable. Una vez trabajé con un equipo de ingeniería en una granja solar de 2 MW en Nevada que utilizaba cables fotovoltaicos de un solo núcleo para tramos largos entre cajas combinadoras y el inversor central. Observaron una reducción del 4 % en la eficiencia general del sistema que sus simulaciones iniciales no predijeron y, después de las pruebas, la rastreamos hasta la EMI de los conductores de un solo núcleo. El cambio a nuestro cable multinúcleo H1Z2Z2 K, que tiene conductores estrechamente emparejados que reducen la EMI, hizo que su eficiencia volviera a los niveles esperados en una semana. Los cables unipolares también tienen mayor resistencia en largas distancias. Debido a que cada conductor está separado, no hay una capacidad de transporte de corriente compartida, por lo que la caída de voltaje es mayor. Eso significa que debe utilizar un calibre más grueso de cable unipolar para tramos largos, lo que aumenta los costos de material y hace que el cable sea más difícil de manejar. Los cables multipolares pueden transportar la misma corriente con un perfil general más delgado, porque los conductores están agrupados para reducir la resistencia.
Luego está la cuestión del inventario y la eficiencia de la cadena de suministro. Como proveedor de cables fotovoltaicos de un solo núcleo, seré honesto: muchos instaladores acuden a nosotros para pedirnos un cable de un solo núcleo porque es lo que siempre han usado, pero no se dan cuenta de la molestia de inventario que genera. Los cables unipolares deben almacenarse en varias longitudes, calibres y tipos de polaridad; los positivos y los negativos suelen ser de diferentes colores, por lo que debe almacenar el doble de SKU para el mismo voltaje. Los cables multipolares solo necesitan un SKU por calibre, porque el positivo y el negativo ya están emparejados en la cubierta. Para los pequeños instaladores que solo trabajan en 1 o 2 proyectos residenciales al mes, eso no es un gran problema, pero para las grandes empresas contratistas que trabajan en múltiples proyectos a la vez, almacenar cables fotovoltaicos de un solo núcleo significa más espacio de almacén, mayores costos de transporte y un mayor riesgo de tener un exceso de existencias o quedarse sin un calibre específico a mitad del trabajo. He tenido clientes que intentaron utilizar cables de CA de un solo núcleo junto con cables de CC de un solo núcleo, solo para descubrir que tenían que almacenar aún más SKU, lo que generó miles de dólares en exceso de inventario que no se utilizaron una vez finalizado un proyecto. Si observa nuestra línea de cables solares de CA, por ejemplo, combinamos opciones de CA y CC en diseños de múltiples núcleos que reducen las necesidades de inventario, sin sacrificar el rendimiento.
Ahora quiero ser claro: no estoy diciendo que el cable fotovoltaico de un solo núcleo sea inútil. Para sistemas residenciales pequeños, protegidos y de bajo voltaje, donde los instaladores tienen experiencia y pueden realizar los pasos adicionales, puede funcionar. Pero para la mayoría de los proyectos actuales, ya sean residenciales, comerciales o de servicios públicos, las desventajas superan con creces los beneficios. El costo adicional de usar el cable correcto (ya sea multinúcleo, clasificado para entierro directo o aprobado por TUV) es insignificante en comparación con el costo de demoras, reparaciones o sistemas de bajo rendimiento en el futuro.
A lo largo de mis años en esta industria, he visto demasiados proyectos descarrilarse porque los equipos eligieron cables fotovoltaicos de un solo núcleo sin comprender sus limitaciones. Un sistema residencial de 50 kW en Colorado que no pasó la inspección porque los cables unipolares no estaban espaciados adecuadamente, un sistema comercial de 300 kW en Texas que tuvo que volver a cablearse después de tres años de falla de aislamiento, una granja de servicios públicos en Ohio que perdió $50,000 en ingresos anuales debido a la caída de voltaje debido a largos recorridos de un solo núcleo. Todos estos problemas podrían haberse evitado con un poco de previsión y eligiendo el cable adecuado para el trabajo.
Si está trabajando en un proyecto solar en este momento, ya sea pequeño o grande, le recomiendo que se tome el tiempo para evaluar sus necesidades de cable más allá del costo inicial. Pregúntese: ¿este cable se colocará en un paquete con flujo de aire limitado? ¿Será enterrado al aire libre o expuesto a los rayos UV? ¿Necesitará transportar corriente a largas distancias? Las respuestas a estas preguntas le indicarán si el cable fotovoltaico de un solo núcleo es la opción correcta, o si sería mejor con un producto como nuestro cable fotovoltaico de un solo núcleo cuando sea apropiado, o nuestras otras líneas como el cable solar de enterramiento directo, el cable H1Z2Z2 K o el cable solar aprobado por TUV que están diseñados para soportar condiciones más exigentes.
Al fin y al cabo, la energía solar se basa en la confiabilidad: para los propietarios de viviendas, las empresas y la red. Elegir el cable equivocado puede parecer una decisión pequeña al principio, pero puede tener grandes consecuencias en los años venideros. Si tiene preguntas sobre qué cable es el adecuado para su proyecto, o si está listo para obtener cables solares confiables y de alta calidad que cumplan con los estándares de la industria, no dude en comunicarse con nuestro equipo. Estamos aquí para ayudarle a tomar la mejor decisión para su proyecto, sin importar la escala.
Referencias:
- Comisión Electrotécnica Internacional. (2021). IEC 60350: Sistemas fotovoltaicos - Cables para corriente continua.
- Asociación de Industrias de Energía Solar. (2022). Guía nacional de mejores prácticas de instalación solar: selección y enrutamiento de cables.
- Laboratorios aseguradores. (2023). UL 4703: Norma de seguridad de cables fotovoltaicos.
- Revista PV. (2022). "Degradación del cable: causas comunes y estrategias de mitigación para los sistemas solares". Número 12, páginas 45-52.
