Inversores solares

Tipos de Inversores Solares por su Función

Hay muchos tipos de inversores para paneles solares dependiendo de los elementos del sistema de energía solar. La mayoría de inversores se pueden adaptar a nuestra instalación, pudiendo funcionar de forma diferente, según los ajustes de configuración.

Para decidir qué inversor solar necesito, es importante tener en cuenta que, además de la función principal de convertir la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA), el inversor también va a realizar funciones específicas en nuestro sistema, que deberán ser consideradas para elegir el inversor solar adecuado.

Al seleccionar un inversor, también deberemos considerar otros factores importantes, como su potencia, el tipo de onda generada, su eficiencia, la marca, el modelo o el precio, entre otros.

Hay una gran variedad de inversores diferentes según el tipo de onda que generan, según su conexión a la red eléctrica y según su función.

Una vez que sepamos su función, el principal factor a considerar va a ser su potencia nominal. Deberá ser suficiente para alimentar las cargas de la instalación y tener en cuenta las necesidades a largo plazo.

Aunque hemos hecho una clasificación muy general de los tipos de inversores, la mayoría tienen múltiples opciones de configuración. Por ejemplo, muchos inversores se pueden configurar para conectar a red o para funcionar aislados de la red, para funcionar con baterías o sin baterías, etc.

A continuación, hablaremos en general, de los tipos de inversores fotovoltaicos según su función y analizaremos los mejores, profundizando en las características de varios modelos.

Inversores de Conexión a la Red o de Autoconsumo

Los inversores de conexión a la red o de autoconsumo convierten la CC de los paneles solares a CA que puede ser vendida a la red pública. Este inversor solar de autoconsumo no necesita de baterías, por lo que la energía generada debe ser consumida en ese instante.

Puede ser de vertido cero para evitar la inyección de la energía excedente de los paneles a la red pública.

Inversores Híbridos Solares

Los inversores híbridos solares convierten la CC de los paneles solares a CA que puede ser vendida a la red pública. El inversor híbrido es un inversor solar de autoconsumo similar al anterior. Sigue siendo de conexión a red, pero con la diferencia de que dispone de baterías.

Si la producción solar es suficiente, se abastece directamente desde los paneles solares. Si no es suficiente se abastece desde las baterías.

Y si no se puede abastecer de ninguno de los elementos anteriores, se consume de la red eléctrica o de cualquier otra fuente de energía alternativa, como el suministro de un generador diésel.

Los inversores solares híbridos pueden ser de vertido cero para no inyectar la energía excedente a la red.

Inversores Aislados de la Red

Los inversores aislados de la red (Off-grid) convierten la CC de los paneles solares a CA en instalaciones autónomas sin acceso a la red eléctrica.

En estas instalaciones, las placas solares van acompañadas siempre de baterías, para poder almacenar energía y hacer uso de ella durante todo el día.

Microinversores Solares

Los microinversores solares convierten la CC de los paneles solares a CA extrayendo la máxima potencia de cada panel y minimizando el efecto sombra.

Suelen ser de conexión a la red o autoconsumo, sirviendo de apoyo al suministro eléctrico. No obstante, algunos se pueden programar para evitar el vertido a la red.

Son de tamaño reducido y se suelen montan en cada panel solar individual en lugar de un solo inversor para todo el sistema. Se suele proporcionar el panel solar con microinversor incluido.

No obstante, hay microinversores para conectar 2 paneles e incluso microinversores para 4 paneles solares.

En pequeñas instalaciones como viviendas o comercios, trabajan como inversores de conexión a la red (sin batería) y se conectan directamente a un enchufe.

Inversores Cargadores

Los inversores cargadores convierten la CC de los paneles solares a CA y, a su vez, funcionan como cargadores para baterías.

Se utilizan principalmente en sistemas híbridos, combinando la energía solar con la red eléctrica o con generadores de combustible para ofrecer energía de forma fiable y continua.

Son siempre de vertido cero, por lo que no pueden verter energía a la red.

Suelen utilizarse como suministro de energía de emergencia, sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y energía portátil.

Convertidores de Corriente

Hay diversos convertidores de corriente en función de las tensiones de entrada y salida. No obstante, cuando se habla de convertidores de corriente en general, se refiere a los que convierten CC de 12V a CA de 230V.

El convertidor de placas solares se alimenta directamente de placas solares, baterías, fuente o generador de CC de 12V, toma de mechero de vehículo, etc.

Se debe hacer uso de baterías de gran capacidad, haciendo el convertidor para placas solares, la función de regulador de baterías.

Suelen disponer de diversas tomas de CA y puertos USB. Se utilizan en sistemas autónomos, independientes de la red eléctrica, como vehículos recreativos.

Tipos de Inversores Fotovoltaicos por la Onda que Generan

Existen 3 tipos de inversores que se diferencian en la forma de onda que generan en su salida. Estos son: de onda sinusoidal pura, de onda modificada o cuasi-sinusoidal y de onda cuadrada.

Inversores Solares de Onda Pura

Se les designa por las letras PSW (Pure Sine Wave).

Son muy sofisticados, pues reproducen la onda senoidal idéntica a la de las compañías eléctricas. Son ideales para alimentar todo tipo de equipos electrónicos, pero son mucho más caros. Al carecer de armónicos, también se le denomina inversor solar sin ruido o inversor senoidal.

Inversores Solares de Onda Modificada

Se les designa por las letras MSW (Modify Sine Wave).

Se trata de una onda más o menos cuadrada que imita a la corriente alterna senoidal. Son muy utilizados en instalaciones con electrodomésticos debido a su bajo precio. Sin embargo, al tener cierta cantidad de armónicos, puede presentar problemas de rendimiento con cargas inductivas tales como motores, pudiendo generar interferencias en algunos equipos eléctricos sensibles.

Inversores Solares de Onda Cuadrada

La corriente cambia muy bruscamente, de manera que la forma de onda es totalmente cuadrada.

Son los más baratos y los menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos).

Se puede utilizar para alimentar cargas:

- Resistivas: lámparas LED de buena calidad, lámparas incandescentes, tostadoras, calentadores eléctricos, etc.

- Inductivas: algunos motores, transformadores y bombas pueden funcionar, pero pueden presentar un ruido adicional y una disminución en su rendimiento.

- Electrónicas de bajo consumo: cargadores, como los de teléfonos móviles, portátiles, etc., ya que disponen de fuentes de alimentación interna que les permite funcionar con diferentes formas de onda.

Es importante tener en cuenta que los receptores más complejos y sensibles, como televisores, ordenadores y equipos de audio, pueden tener problemas de funcionamiento o dañarse si se conectan a inversores de onda cuadrada. Por tanto, se recomienda utilizar inversores de onda sinusoidal pura para estos receptores.

Tipos de Inversores Solares por la Gestión de la Energía

Hoy en día, la mayoría de inversores tienen la capacidad de regular la carga y descarga de las baterías, es decir, disponen de un regulador solar integrado.

Estos dispositivos combinados simplifican la instalación y reducen los costes en comparación con la instalación por separado de un inversor y un regulador solar.

En un sistema fotovoltaico con batería, la conexión tradicional del inversor solía ser directamente a la batería. Los paneles solares se conectaban a un regulador independiente que controlaba la batería.

Ahora, con la integración de reguladores en el inversor, este último se conecta tanto a los paneles solares como a las baterías. Esto simplifica y optimiza la configuración del sistema.

En un sistema fotovoltaico con batería, la forma clásica de conectar el inversor es directamente a la batería. Asimismo, la batería está controlada por un regulador independiente al que se conectaban los paneles solares.

Ahora, al disponer el inversor del regulador integrado, el inversor se conecta tanto a los paneles solares como a las baterías.

Entonces, es el inversor el que tiene que gestionar la energía que proviene de los paneles solares y proporcionarla a las baterías. En este sentido, existen 2 tipos de inversores: PWM y MPPT.

Inversor PWM (Pulse Width Modulation)

Se encargan de controlar la carga de la batería mediante la interrupción de la corriente en forma de pulsos con una frecuencia constante.

Esto permite controlar la cantidad de energía que se carga en la batería, aunque no siempre se logra la máxima eficiencia energética.

Inversor MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Se encargan de maximizar la energía producida por los paneles solares al rastrear el punto de máxima potencia (MPP) del panel solar.

Esto se logra ajustando constantemente la carga de la batería para maximizar la energía transferida. Los inversores MPPT pueden llegar a ser hasta un 30% más eficientes que los inversores PWM.

Aunque, PWM o MPPT, se refieren a la tecnología utilizada en el regulador solar para maximizar la energía de los paneles solares en conjunto con la batería, la capacidad del inversor de funcionar con o sin baterías, no es un factor determinante en su clasificación como inversor PWM o MPPT.

El inversor puede maximizar la energía de los paneles sin necesidad de enviarla a las baterías, puesto que puede enviarla a su salida de CA para ser consumida.

Tipos de Inversores por su Conexión a la Red Eléctrica

Los inversores se pueden clasificar en función de su conexión a la red eléctrica en On-grid y Off-grid.

Inversores Solares On-Grid

Están conectados a la red eléctrica de la casa o edificio y, en principio, tienen la capacidad de verter el excedente de energía producido por los paneles solares en la red pública.

Al estar diseñados para trabajar en conjunto con la red eléctrica, no necesitan baterías de almacenamiento de energía (son opcionales). Con esto se consigue que estos sistemas sean más económicos y eficientes.

Un inversor On-grid, puede tener la opción de vertido cero a la red pública, aunque hay quien argumenta que esto no tiene mucho sentido, ya que la principal ventaja de los sistemas solares On-grid, es la capacidad de reducir los costes de electricidad al vender el excedente de energía a la red eléctrica.

Si el inversor On-grid se conecta a baterías, entonces actúa como un inversor híbrido, permitiendo la conexión del inversor de placas solares, tanto a las baterías, como a la red eléctrica (incluso a un generador autónomo).

Inversores Solares Off-Grid

Estos inversores no están conectados a la red eléctrica pública, siendo necesario el uso de baterías que almacenen la energía solar generada durante el día, para su uso durante la noche o en días nublados.

Por tanto, son inversores autónomos, totalmente aislados de la red de suministro público. Se utilizan comúnmente en áreas remotas donde la conexión a la red eléctrica no es posible o no es económicamente viable. También son los utilizados en aplicaciones móviles.

Inversor Solar. Características

Estos son los parámetros técnicos más importantes que se deben tener en cuenta al seleccionar los inversores para placas solares:

Potencia Nominal del Inversor Solar

Indica la máxima potencia que el inversor puede suministrar en condiciones normales de funcionamiento. Se mide en vatios (W) y varía desde unos pocos cientos hasta varios miles de vatios. La potencia nominal del inversor siempre deberá ser superior a la potencia de la instalación receptora:

El inversor suele disponer de protección por sobrecarga en su salida. Si la corriente de los receptores está por encima de un valor límite, reduce la corriente de salida para protegerlo.

Además, si los paneles solares se conectan a la entrada del inversor, la potencia del inversor también debería ser igual o ligeramente superior a la potencia nominal de los paneles solares. Así, se garantiza un aprovechamiento máximo de la energía producida por los paneles.

Algunos inversores pueden limitar la corriente de entrada para que no se supere su potencia nominal. No obstante, para no perder energía, se debe instalar un inversor de potencia nominal adecuada a la capacidad de los paneles solares.

Si la instalación solar dispone de batería, toda la potencia de la instalación receptora puede llegar a ser absorbida desde ella. Por ello, la capacidad C (Ah) de la batería ha de ser suficiente para suministrar esa potencia durante el tiempo de respaldo deseado (E = P x t).

Se supone que, en el Cálculo de la capacidad C (Ah) de almacenamiento de la batería, ya se ha tenido en cuenta la potencia de los receptores y el tiempo que se conectan.

Tensión Nominal de Entrada del Inversor

Indica el rango de voltaje de entrada o cantidad de voltaje V que puede aceptar el inversor de las células solares. Este rango varía desde unos pocos voltios hasta varios cientos de voltios. Dependerá del tipo de inversor para panel solar utilizado y del diseño del sistema fotovoltaico.

Es importante que el rango de voltaje de entrada del inversor de placas solares coincida con el rango de voltaje del sistema de placas.

Tensión de salida y frecuencia del Inversor Solar

La onda de salida del inversor solar es un aspecto importante a considerar. Los inversores de placas solares que se utilizan en las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica no son compatibles con los utilizados en las instalaciones fotovoltaicas aisladas.

Los conectados a la red eléctrica disponen de un control que verifica el sincronismo entre la tensión de salida del inversor y la tensión de la red eléctrica, de forma que el voltaje del inversor debe ser igual o mayor para poder verter energía a la red.

Eficiencia o Rendimiento del Inversor Solar

Es una medida que relaciona la potencia de salida (en CA) con la potencia de entrada (en CC). Durante la conversión es inevitable que se produzcan pérdidas. La eficiencia se mide en porcentaje (%) y varía entre el 90% y el 98%.

Protección del Inversor Solar

Tienen varias características de protección que ayudan a garantizar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil.

Estas características incluyen protección contra sobrecarga, protección contra cortocircuitos, protección contra sobretensión, protección contra sobrecalentamiento y protección contra fallo de tierra.

Además, los inversores para paneles solares con batería, actúan como reguladores, protegiéndola contra sobrecarga o sobredescarga.

Conexión del Inversor Solar

Dispone de conexiones de entrada de CC (+) (-) y conexiones de salida L-N para inversores monofásicos y L1-L2-L3 para inversores trifásicos.

Para instalaciones con potencias pequeñas (hasta 500 W) y batería, el inversor se puede conectar a la salida del regulador, siempre que disponga de terminales de salida LOAD+ y LOAD-. Para grandes potencias, el inversor se conecta directamente al banco de baterías.

Si el sistema fotovoltaico carece de baterías, la entrada de CC (+) (-) del inversor solar se conecta a las placas solares. No obstante, el inversor puede disponer de entrada para placas solares, para baterías, para red eléctrica, etc.

Comparativa de Inversores Solares

A continuación, se presenta una tabla comparativa de los diferentes tipos de inversores fotovoltaicos, según su función y uso. No obstante, la mayoría de inversores tiene ajustes de configuración que pueden hacer variar o ampliar alguna de sus funciones dependiendo de la marca y modelo:

Tipo de inversor	Funcionamiento	Conexión a la red eléctrica	Baterías	Coste
Inversor de conexión a red	Convierte la CC en CA para inyectarla en la red eléctrica	Sí	No	Bajo
Inversor híbrido	Convierte la CC en CA para suministrarla a la red eléctrica o cargar baterías	Sí	Sí	Moderado
Inversor aislado de la red	Convierte la CC en CA para alimentar cargas sin conexión a la red eléctrica	No	Sí	Moderado
Microinversor	Convierte la CC en CA para alimentar cargas y maximizar la producción de energía de cada panel solar	Sí	No	Alto
Inversor cargador	Convierte la CC en CA para alimentar cargas de CA y cargar baterías	Sí	Sí	Alto
Convertidor de corriente 12V a 230V	Convierte la CC de una batería o fuente de CC de 12V en CA para alimentar cargas de 230V	No	Sí	Bajo

Ubicación del Inversor Solar

Decidir dónde colocar el inversor va a depender de varios factores, como el tamaño del sistema solar, la cantidad de energía que genera, el clima local y la disponibilidad de espacio.

En general, el inversor solar debe estar ubicado en un lugar fresco y seco, lejos de la luz solar directa y de cualquier fuente de calor. Es importante que el inversor esté protegido de la lluvia y la humedad para evitar daños.

Si el sistema solar es pequeño y se instala en una casa, el inversor puede colocarse en el interior, en un lugar fresco y seco, como el sótano o un armario ventilado.

Si el sistema es más grande, el inversor se puede instalar en un área específica designada para el sistema solar, como un garaje o una habitación en la azotea.

Es importante que el inversor esté cerca de las baterías solares y los paneles solares. De este modo, se minimiza la longitud de los cables y se reducen las pérdidas de energía.

Además, se debe asegurar que haya suficiente espacio para la ventilación y el enfriamiento adecuado del inversor.

Es también importante seguir las recomendaciones del fabricante y las normas de seguridad al instalar el inversor.