Los inversores convierten la corriente continua generada en el sistema fotovoltaico en corriente alterna. Sin embargo, los inversores modernos pueden hacer mucho más. Además de la conversión de energía, asumirá una amplia variedad de tareas, desde el mantenimiento de la frecuencia y la optimización de la energía hasta la gestión de la energía. Puedes averiguar todo lo que debes saber sobre los inversores aquí.
La función de un inversor en el sistema fotovoltaico
La principal tarea de los inversores es convertir la corriente continua generada por el sistema fotovoltaico en corriente alterna.
CC frente a CA
La corriente continua es una corriente cuya polaridad es constante en el tiempo. La corriente alterna, por otro lado, cambia la polaridad a intervalos regulares. Es habitual una frecuencia de corriente alterna de 50 Hertz. Esto significa que la corriente cambia de polaridad 50 veces por segundo.
Esta conversión es necesaria porque nuestras redes eléctricas y también las líneas eléctricas internas funcionan con corriente alterna. La conversión se realiza para hacer “compatible” la electricidad fotovoltaica. Después de la conversión en el inversor, la electricidad del sistema fotovoltaico se puede alimentar directamente a la red o utilizarla en la vivienda.
Por qué nuestra red eléctrica funciona con corriente alterna
Nuestra fuente de alimentación se basa en corriente alterna, ya que solo la corriente alterna puede transportarse a niveles de alto voltaje mediante transformadores. Los altos voltajes son esenciales cuando se transporta electricidad, porque las pérdidas de transporte solo se pueden mantener bajas a altos voltajes. El desarrollo de nuevos componentes electrónicos en los últimos años también ha permitido generar corriente continua de alto voltaje y, por lo tanto, transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC). Dado que la red eléctrica todavía se basa casi exclusivamente en la transmisión de corriente alterna, los inversores siguen siendo una parte esencial del sistema fotovoltaico.
Otras tareas de los inversores modernos
Además de la tarea principal de un inversor, convertir la corriente continua en corriente alterna, los dispositivos hoy en día también asumen muchas otras tareas.
Optimización del rendimiento
Cada sistema fotovoltaico tiene un llamado Punto de Máxima Potencia (MPP). En este punto, la combinación de valores de corriente y voltaje es óptima, por lo que se puede aprovechar el rendimiento óptimo. El inversor logra mantener los módulos solares constantemente en el MPP mediante un cambio específico en la resistencia interna a intervalos regulares. De esta manera, el sistema fotovoltaico puede proporcionar continuamente un rendimiento óptimo. En casos especiales, el inversor puede dejar el MPP durante un breve período de tiempo. Un ejemplo es el enfriamiento del inversor cuando la temperatura en la carcasa es demasiado alta.
Monitoreo de la red
La red eléctrica es un sistema extremadamente sensible. Para evitar una falla de la red o incluso una sobrecarga de la red, se deben cumplir ciertos parámetros de la red. Sobre todo, una frecuencia constante de alrededor de 50 Hertz es esencial para la estabilidad de la red eléctrica. Por lo tanto, un inversor está obligado a monitorear regularmente el voltaje, la frecuencia y la impedancia en la red. Si estos valores superan un valor límite prescrito, el inversor tiene un dispositivo de desconexión que desconecta automáticamente el dispositivo de la red eléctrica. Sin embargo, con un ligero aumento de frecuencia, solo tiene que reducir continuamente su potencia y, por lo tanto, es compatible con el control de la red.
Supervisión del rendimiento y del sistema
Además, cada inversor tiene una interfaz de comunicación con el sistema fotovoltaico. Aquí se controlan el voltaje, el amperaje y la salida de corriente del sistema. De este modo, los fallos se pueden identificar rápidamente. También es posible reenviar los datos de rendimiento a los correspondientes servicios en línea o sistemas de gestión de energía. Estos ayudan a los propietarios del sistema a utilizar más su propia electricidad.
Seguridad
Si un inversor tiene unas dimensiones demasiado pequeñas y, por tanto, está sobrecargado, existe en teoría un riesgo de sobrecalentamiento. Al igual que una computadora portátil, por ejemplo, un inversor tiene una función de enfriamiento que evita que el dispositivo se sobrecaliente debido a la disipación regular del calor.
Otro aspecto de seguridad: los módulos solares no se pueden apagar tan fácilmente. Para poder trabajar en el inversor mientras el sistema está en funcionamiento, cada dispositivo tiene un dispositivo de desconexión de CC. Esto puede desacoplar el inversor de los módulos solares bajo carga. Sin este dispositivo, sería necesario una desconexión completa de los módulos para los trabajos de mantenimiento.
Costos
Se puede utilizar una tarifa plana del 10-15% de los costos totales del sistema fotovoltaico para un inversor. En la práctica, el rango de precios de los inversores en sistemas de viviendas unifamiliares se sitúa entre los 1.000€ y los 2.500€. Se puede calcular en unos 200€ por kilovatio de potencia fotovoltaica instalada. Además del tamaño del sistema, el precio individual también depende en gran medida de la calidad, la ubicación y el alcance del inversor.
Fabricantes de inversores reconocidos
- SMA
- Fronius
- SolarEdge
- Kaco
- Kostal
Los diferentes tipos de inversores
Inversor de cadena
El inversor más utilizado es el inversor de cadena. Opera varios módulos solares conectados en serie, la denominada cadena. Los módulos con la misma alineación, inclinación y sombreado generalmente se combinan en una cadena, porque los inversores de cadena solo tienen un rastreador MPP. De esta manera, no puede reaccionar de manera óptima a los requisitos especiales de los módulos individuales. Al agrupar módulos en las mismas condiciones, se minimizan las pérdidas por desajuste y las pérdidas por sombreado. Si utiliza los denominados inversores multicadena, el inversor incluso tiene varios seguidores MPP. Esto le da la opción de integrar varios strings con diferentes inclinaciones y orientaciones de módulo en un inversor.
En comparación con los inversores de módulo, los inversores de cadena tienen la gran ventaja de una mayor eficiencia. Además, el mantenimiento se simplifica porque los inversores ya no se pueden alojar en el techo, sino en la sala de servicios del edificio, por ejemplo. Con los sistemas normales de techo de una casa entre 2 y 30 kW, todo esto conduce a una mayor efectividad y una mejor relación precio-rendimiento.
Inversor de módulo
Un inversor modular es un inversor que se conecta directamente al módulo fotovoltaico individual. Sin embargo, en comparación con los inversores de cadena o centrales, los inversores modulares solo desempeñan un papel secundario porque son menos eficientes. Por lo tanto, son relativamente costosos, especialmente para sistemas grandes. Además, los inversores modulares en grandes sistemas fotovoltaicos son muy susceptibles a fallas, ya que existe un mayor potencial de errores debido a la gran cantidad de dispositivos. La fijación al módulo también tiene la desventaja de que el mantenimiento y la sustitución de los inversores es considerablemente más complejo.
Los inversores de módulo son ventajosos para pequeños sistemas fotovoltaicos móviles en los que las condiciones de luz y sombra cambian con frecuencia. Entonces puede ser que una cadena o un inversor central ya no pueda reaccionar con la suficiente rapidez y los módulos ya no ofrezcan un rendimiento óptimo. El inversor modular, por otro lado, puede reaccionar rápida e individualmente a la incidencia cambiante de la radiación en el módulo individual. También es positivo que los inversores modulares no tengan que cablearse con corriente continua. También utilizan un 50% menos de cable en comparación con los sistemas fotovoltaicos convencionales.
Inversor central
Los inversores centrales se utilizan principalmente en sistemas muy grandes en tejados o exteriores a partir de 30 kWp. Aquí, por regla general, todos los módulos están sujetos a condiciones de inclinación e irradiación similares. Por lo tanto, las cadenas de módulos se pueden unir de forma centralizada a través de una caja de conexiones del generador. Dado que solo hay un inversor, el mantenimiento se simplifica enormemente. A menudo, también existen contratos de mantenimiento remoto en los que el sistema se supervisa digitalmente de forma permanente a distancia. Parte de la electricidad de un inversor central se puede alimentar directamente a la red de media tensión.
Consejos para seleccionar un inversor
- Conecte solo módulos con las mismas condiciones (inclinación, radiación solar) a un inversor (excepción: inversor multicanal)
- Dimensione el inversor aproximadamente tan grande como la salida total de los módulos(excepción: al decidir la reducción del 70%, la salida del inversor solo debe ser del 75-80% de la salida del sistema)
- Utilizar ayudas de diseño de fabricantes conocidos para la orientación (SMA → Sunny-Design, Fronius → Fronius Solar.configurator, Kostal → PIKOplan)
- Involucrar a planificadores especializados para la selección final.
