El compañero Javier Vega nos explica con todo detalle los inversores fotovoltaicos en el blog de Greening-e.
Javier Vega, del Departamento de Ofertas (Generación Distribuida) habla en el blog de Greening-e de la función de los inversores fotovoltaicos, los tipos de inversores que existen y sus principales parámetros técnicos.
¿Qué es un inversor?
Un inversor es un dispositivo de electrónica de potencia capaz de transformar corriente continua en corriente alterna y que está integrado por un circuito electrónico con elementos semiconductores (transistores, diodos, multivibrador, tiristor), resistencias óhmicas, condensadores, interruptores y con o sin transformador.
¿Cuál es la función del inversor fotovoltaico?
Su principal función es transformar corriente continua (que es la que se produce en los paneles fotovoltaicos y la que se utiliza en baterías) en corriente alterna (que es la que se utiliza en la red). Por tanto, se sitúan entre los paneles fotovoltaicos y el punto de conexión de la instalación.
Sin embargo, los inversores pueden desempeñar más funciones. En primer lugar, es digna de mención la función de protección que ejercen los inversores fotovoltaicos sobre la instalación, parando la producción eléctrica en caso de corto circuito, caída de red o fallo en algún componente.
Por otro lado, cabe destacar que en muchos casos los inversores de sistemas fotovoltaicos cuentan con seguidores de punto de máxima potencia (MPPT “Maximum Power Point Tracker”) en las entradas de corriente continua. Estos elementos de control permiten buscar en tiempo real un balance entre tensión y corriente de cara a obtener la máxima potencia de los paneles fotovoltaicos conectados a la correspondiente entrada del inversor. El punto de máxima potencia dependerá de las condiciones de temperatura e irradiación actuales de los paneles, de acuerdo con su curva I-V.
Por último, podríamos citar que los inversores fotovoltaicos pueden encargarse de recoger información de generación de energía, haciendo posible la monitorización del sistema fotovoltaico.
¿Qué tipos de inversor fotovoltaico existen?
De manera genérica encontramos dos tipos: inversores de string y microinversores.
Los inversores de string realizan la transformación de corriente continua en corriente alterna para un grupo de paneles solares desde una misma localización centralizada. Son la solución más económica y al dar la opción de instalarlos en una localización única y accesible hacen que darles servicio sea mucho más fácil. Como contrapartida, al abarcar un grupo de paneles a la vez, una caída en la producción de un panel conlleva una bajada en la producción de todos los paneles.
Los microinversores llevan a cabo la misma transformación de corriente continua a corriente alterna, pero de manera individual por cada panel. Por tanto, con un microinversor por cada panel, la producción de los paneles no está ligada a la del resto de paneles. Los microinversores son una solución más cara, pero se ajusta mejor en caso de tener una cubierta parcialmente sombreada o con formas complejas donde los paneles tienen varias orientaciones e inclinaciones distintas. Sin embargo, al estar cada microinversor conectado a un panel, darles servicio es más complejo.
Una solución intermedia entre los inversores string y los microinversores podría ser el uso de optimizadores de potencia con inversores string. Los optimizadores de potencia no convierten corriente continua en alterna, pero hacen posible que cada panel produzca con independencia de los demás. La transformación de corriente continua en alterna tendría lugar en el inversor de string centralizado, con las ventajas que hemos visto anteriormente.
Principales parámetros técnicos de un inversor fotovoltaico
Entre los parámetros que más nos interesan se encuentran en primer lugar la estabilidad de la tensión de salida y de la frecuencia de salida. La tensión de entrada de continua del inversor puede variar según las condiciones de irradiación y de temperatura de los módulos, pero la tensión de salida debe mantenerse estable entorno al valor nominal (habitualmente 400V entre fases, 230 entre fase y neutro). Mientras que, para una frecuencia nominal de 50Hz, la desviación en condiciones normales de operación no debería ser mayor al 1%.
En segundo lugar, nos fijamos en los armónicos o distorsión de la forma de onda senoidal de la tensión de salida del inversor. Un contenido mayor de 5% de armónicos para una salida trifásica puede conllevar perdidas adicionales en cargas inductivas e incluso calentamiento de estas cargas, afectando a la seguridad de los equipos eléctricos y la eficiencia del sistema.
En tercer lugar, contamos con la eficiencia del inversor, que es el ratio de la potencia de salida entre la potencia de entrada en condiciones de operación, expresado en porcentaje. De manera general la eficiencia del inversor se refiere a la carga puramente resistiva y debe ser mayor al 80%.
En cuarto lugar, prestamos atención a las medidas de seguridad como la protección contra polaridad inversa en corriente continua, protección de cortocircuito en corriente alterna, protección contra corriente de fuga, protección de sobretensión en corriente continua y alterna, interruptor de corriente continua y protección frente a los rayos.
Por último, cabe señalar la importancia del ruido generado por el inversor, especialmente en casos en los que se instala el inversor en localizaciones cercanas a puestos de trabajo o lugares transitados. No es un parámetro que aparezca normalmente en la ficha técnica del inversor, pero debe tenerse en cuenta.
¿Cómo elegir la potencia nominal del inversor en función de la potencia pico instalada? Potencia en condiciones normalizadas STC de los paneles instalados
Vamos a considerar dos métodos típicos para dimensionar el inversor para una misma potencia pico: dimensionar para que se acerque a la potencia pico instalada; subdimensionar el inversor hasta el 70% de la potencia pico. La función objetivo a maximizar que consideramos en este caso es el retorno de la inversión. Nos encontramos con diversos factores que influirán en el óptimo de la potencia nominal del inversor: posición de los paneles, factores meteorológicos, factores económicos y características propias de los inversores.
Posición de los paneles
Con respecto a la posición de los paneles, tenderemos a una mayor potencia nominal del inversor cuando más se ajuste la posición de los paneles al óptimo en orientación y en inclinación para la situación geográfica correspondiente, y cuando menor sea la exposición de los paneles a posibles sombreados.
Factores meteorológicos
En relación con los factores meteorológicos será más rentable una mayor potencia nominal del inversor cuando tengamos una mayor irradiación y una menor temperatura, que reduce la eficiencia de los paneles fotovoltaicos.
Factores económicos
Dentro de los factores económicos, consideramos que pueden afectar al óptimo de la potencia nominal del inversor: programas públicos para incentivar la producción fotovoltaica; el coste de la energía.
Características del inversor
Por último, teniendo en cuenta las características del inversor, será más rentable una mayor potencia nominal de inversor cuanto más corto sea el tiempo de retardo en la activación de la protección ante sobrecarga del inversor, especialmente en localizaciones con más tendencia a presentar picos de irradiación. Debiendo también considerar la curva de eficiencia del inversor en función de la carga.
De manera general, para unas condiciones económicas normales, desde el punto de vista del retorno de la inversión, el óptimo de la potencia nominal del inversor será más cercana al subdimensionamiento del 70% de la potencia pico instalada que al ajuste al 100% de esta potencia pico.
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