Un inversor de energía solar es fundamental para un sistema de paneles solares. Sin él, el sistema no puede generar electricidad.
Los paneles solares suelen estar hechos de silicio, que proporciona una superficie semiconductora. Los paneles se colocan dentro de un marco metálico recubierto de vidrio. Cuando las partículas de luz (fotones) inciden en el silicio de cada panel solar, los electrones se agitan. Esto crea una carga fotovoltaica (FV), que a su vez produce una corriente eléctrica continua (CC). El cableado del panel capta esta corriente, y es el inversor solar el que convierte la CC en corriente alterna (CA). Los inversores solares conectan el sistema de paneles solares al contador eléctrico existente, o bien alimentan la red eléctrica.
¿Cómo funciona un inversor solar?
La corriente continua fluye en una dirección. Los electrodomésticos funcionan con corriente alterna, por lo que hay que convertirla. El inversor de paneles solares lo hace en cuatro pasos.
Paso 1) El inversor canaliza la CC a través de su transformador interno.
Paso 2) La función del transformador del inversor es reducir la tensión y pasar a CA.
Paso 3) La CC pasa por dos o más transistores
Paso 4) Los transistores se encienden y apagan rápidamente para alimentar los dos lados diferentes del transformador.
Una comparación: Inversores solares conectados y no conectados a la red
La conexión a la red de los inversores de conexión a red es cada vez más popular. La conexión se realiza al cablear el sistema durante la instalación. Si el sistema solar del cliente produce más energía de la que necesita, se transfiere al contador de la compañía eléctrica y luego a la red.
Con un inversor solar conectado a la red, también conocido como «conectado a la red«, los clientes pueden acumular crédito para reducir sus facturas cuando necesiten la red (lo que se denomina medición neta) o, dependiendo de dónde vivan, recibir una tarifa de inyección a red (FIT). El beneficio para los clientes no es sólo reducir sus facturas de electricidad, sino que, en esencia, la red actúa como su batería de almacenamiento. Dicho esto, también es posible añadir una batería a este tipo de sistema y almacenar energía uno mismo, pero el cliente necesitará un inversor específico para baterías que convierta la electricidad de CA a CC para almacenarla y descargarla.
Un sistema de inversor solar aislado se conecta directamente a la vivienda o local comercial para funcionar con la red eléctrica del edificio. El cliente no tiene acceso a la red, por lo que se necesita una batería, que no es barata, para almacenar el exceso de energía. Aun así, puede que no sea suficiente para garantizar que siempre se disponga de energía, por lo que un generador como reserva es una buena idea.
Inversor solar híbrido inteligente
También hay un inversor híbrido, que está conectado a la red. Es un inversor solar con almacenamiento en batería. Un inversor solar y un inversor con batería se unen para formar un único equipo que garantiza un suministro ininterrumpido de energía. Con un inversor solar híbrido, los usuarios incorporan almacenamiento sin necesidad de baterías independientes.
La ventaja de un inversor híbrido es que dispone de energía de reserva, gracias a la batería incorporada, razón por la que estas unidades suelen ser caras.
Tipos de inversores solares
Existen tres tipos principales de inversores solares:
Inversor solar monofásico
Aplicación: comercial y residencial
Un inversor monofásico funciona en un circuito en serie. Los paneles se instalan en filas. Así, si hay 12 paneles en total, pueden estar instalados de tres en tres en cuatro filas. Esto se denomina «cadena en serie» o, como algunos lo llaman, inversor solar multi-cadena.
Cada cadena transporta la corriente continua generada por los paneles solares al inversor de cadena. El inversor convierte la CC en CA utilizable. Dependiendo del tamaño de la instalación, pueden ser necesarios varios inversores monofásicos.
Como los paneles están conectados en serie, lo que le ocurre a uno le ocurre a todos. Si un panel está a la sombra, su exposición al sol es limitada, lo que debilita no sólo la producción de ese panel, sino la de todos los paneles. Otro punto: si el cliente quiere añadir más paneles en algún momento, tendrá que añadir un nuevo inversor.
Optimizadores de potencia
Para combatir este problema, los inversores monofásicos pueden combinarse con optimizadores de potencia. Estos dispositivos se instalan en los módulos. Cada panel tiene uno. También están disponibles ya integrados en los paneles. La ventaja de los optimizadores de potencia es que mitigan el impacto de las sombras. Consiguen una gran cosecha de energía antes de enviar la corriente continua al inversor.
Microinversor de panel solar
Aplicación: comercial y residencial
Los microinversores son similares a los optimizadores de potencia, ya que se trata de componentes electrónicos a nivel de módulo. Se coloca uno en cada panel, aunque hay algunos que pueden manejar dos o cuatro. Los optimizadores de potencia no convierten la CC en CA, pero los microinversores sí. La conversión tiene lugar en los paneles, de modo que si uno de ellos está a la sombra, no afecta al rendimiento de los demás.
Como los microinversores se instalan a nivel de módulo, también pueden controlar el rendimiento de cada panel. En comparación, los inversores de cadenas sólo pueden mostrar el rendimiento de cada cadena, que es una de las razones por las que los microinversores cuestan más. La instalación de paneles solares con microinversores también requiere más tiempo que la de los inversores de cadenas, lo que aumenta el coste.
Inversores centrales
Aplicación: Industrial – típicamente utilizado en huertas solares
Esta instalación de inversores de energía solar requiere una plataforma de montaje. Los inversores centrales son similares a los inversores de cadenas. Son más grandes, se montan en el suelo o en el piso y pueden soportar muchas más cadenas de paneles. En lugar de conectarse directamente a un inversor, las cadenas se conectan a una caja combinadora. La caja combinadora transporta la corriente continua al inversor central, que la convierte en corriente alterna.
Su potencia puede variar y están diseñados para uso interior o exterior. La arquitectura varía en estructuras tan grandes, pero la más sencilla consiste en una sola etapa de conversión CC-CA. Algunos inversores tienen una etapa de refuerzo CC-CC para aumentar el rango de tensión del punto de máxima potencia (MPP). Para aumentar la tensión de CA y proporcionar aislamiento, a veces se instala un transformador de baja frecuencia en la salida. La desventaja de esto es que reduce la eficiencia y aumenta el tamaño, el peso y el coste del inversor. Para evitarlo, se pueden utilizar inversores sin transformador con una etapa de refuerzo frontal.
¿Qué es un sistema de monitorización de inversores de conexión a red?
Los sistemas de monitorización funcionan a través del inversor. Como ya se ha mencionado, los microinversores supervisan el rendimiento de cada panel solar. Hoy en día, la mayoría de los fabricantes y distribuidores de inversores solares ofrecen una configuración de software de monitorización que funciona en la nube, y es una característica atractiva para los clientes. Cuando el sistema de inversores solares convierte la CC en CA, reciben información sobre los niveles de potencia y la cantidad de energía producida. Pueden acceder a estos detalles en aplicaciones y otros dispositivos inteligentes. Los sistemas de monitorización también proporcionan información de diagnóstico, que ayuda a los fabricantes a identificar y solucionar cualquier problema.