Inversor: Convirtiendo Energía CC a CA
Los inversores son componentes esenciales en los sistemas de energía solar, ya que convierten la corriente continua (CC) de los paneles solares o baterías en corriente alterna (CA) compatible con los electrodomésticos y la red eléctrica. Esta conversión es vital ya que la mayoría de los dispositivos domésticos y redes operan con energía CA.
CC vs. CA: Los Fundamentos
La corriente continua (CC) se caracteriza por un voltaje constante y una corriente que fluye en una sola dirección. La energía CC se usa comúnmente en dispositivos electrónicos como baterías, sensores y motores, donde se requiere una fuente de energía estable.
La corriente alterna (CA), en cambio, fluctúa con el tiempo siguiendo una onda sinusoidal, representada por una línea verde en un gráfico. En la mayoría de los países, la energía CA opera a una frecuencia de 50 o 60 Hz, lo que significa que completa 50 o 60 ciclos por segundo. La energía CA es el estándar para electrodomésticos y redes eléctricas porque se puede transformar fácilmente en diferentes voltajes y niveles de potencia usando transformadores e inversores.
Onda Sinusoidal Pura vs. Onda Sinusoidal Modificada
Cuando se trata de inversores, la forma de la onda de salida es un factor crítico a considerar. Los inversores de onda sinusoidal pura producen una onda suave y periódica que se asemeja mucho a la energía CA suministrada por la red. Este tipo de inversor es ideal para aparatos electrónicos y electrodomésticos sensibles, como refrigeradores, aires acondicionados y computadoras. Estos dispositivos están diseñados para funcionar con una onda sinusoidal pura, lo que garantiza un rendimiento óptimo y una mayor durabilidad.
El gráfico c) muestra una onda sinusoidal pura (limpia, precisa). Una onda sinusoidal pura es una señal que se describe matemáticamente mediante la función seno y tiene una forma periódica suave. Su gráfico se asemeja a una onda que se repite continuamente con el mismo período, amplitud y fase.
Los inversores de onda sinusoidal modificada, en cambio, generan una onda menos suave y pueden causar problemas con ciertos electrodomésticos. Aunque se pueden usar con dispositivos más simples como luces LED, cargadores de teléfonos y estufas eléctricas, no se recomiendan para equipos con cargas inductivas o motores, ya que esto puede provocar un funcionamiento inadecuado, mayor ruido y daños potenciales a largo plazo.
Los gráficos a) y b) muestran ondas sinusoidales modificadas, que presentan desviaciones en comparación con una onda sinusoidal pura. Una onda sinusoidal modificada es un tipo de corriente que se asemeja a una onda sinusoidal, pero con menos precisión y transiciones desiguales entre picos y ceros. Se puede producir utilizando un conjunto de señales rectangulares compuestas por diferentes frecuencias y amplitudes.
¿Cuáles Son los Parámetros de la Red Local y de los Electrodomésticos?
Las redes locales y los electrodomésticos han sido diseñados durante décadas para funcionar con ondas sinusoidales puras, por lo que es esencial adquirir un inversor que proporcione una onda sinusoidal pura.
¿Qué sucede si un electrodoméstico se conecta a un inversor con onda sinusoidal modificada? La mayoría de los electrodomésticos con cargas inductivas y motores (calderas de gas, refrigeradores, aires acondicionados, bombas, computadoras) no funcionarán correctamente y pueden producir ruido inusual, lo que eventualmente puede llevar a fallos.
Los dispositivos que pueden operar con una onda sinusoidal modificada incluyen lámparas LED, cargadores de teléfonos y estufas eléctricas, que pueden funcionar bien con una onda sinusoidal modificada.
La mayoría de los electrodomésticos están diseñados para funcionar con una onda sinusoidal pura, lo que hace crucial seleccionar un inversor que coincida con las especificaciones de la red eléctrica de tu hogar.
Tipos de Inversores con Onda Sinusoidal Pura
Dado que los electrodomésticos suelen requerir una onda sinusoidal pura, nos centraremos únicamente en los inversores que la proporcionan.
Los inversores se categorizan en los siguientes tipos:
Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI) Interactivo OFF-line: Incluye un inversor, a veces un estabilizador de voltaje para la red (AVR), un cable de “entrada” desde la red (CA in), un enchufe de “salida” para la carga (CA out), cables de entrada de batería para SAI con batería externa, y un cargador desde la red.
- SAI OFF-line vs. ON-line: Además del SAI OFF-line, existen SAI ON-line o de doble conversión. La diferencia es que el SAI OFF-line cambia a funcionamiento con batería en 20 ms cuando la red falla, mientras que el SAI ON-line cambia en 0 ms, lo cual es crucial para algunos equipos sensibles.
- SAI de Pequeña Capacidad: A menudo están equipados con una batería incorporada con suficiente capacidad para alimentar la carga durante 5-15 minutos, lo que permite el tiempo suficiente para apagar correctamente una computadora, máquina o similar. Estos SAI suelen tener una onda sinusoidal modificada, por lo que no los trataremos en detalle.
Inversor Solar Autónomo OFF-line (SAI para paneles solares): Consiste en un inversor, un cargador desde la red, un controlador de carga solar PWM o MPPT (uno o más), entrada de batería, entrada de red CA in (una o más), salida de carga CA out (una o más), y varios puertos de comunicación. También hay versiones ON-line de estos inversores, aunque la tecnología es a menudo pseudo-on-line.
Inversor Conectado a la Red (on-line): Incluye un inversor, un controlador solar MPPT (uno o más), y una unidad de sincronización con la red. A este tipo de inversor no se le puede conectar una batería.
Aplicaciones:
- Generación de energía para venta a la red.
- Cuando se conecta a un limitador de generación especial, la mayoría de los modelos pueden alimentar a los consumidores domésticos cuando la red está conectada.
- Para empresas con tarifas altas, reduce los costos de electricidad cuando está conectado a un limitador de generación.
- Puede aumentar la potencia para el autoconsumo cuando la potencia de la red es limitada (requiere un limitador de generación).
Desventajas: La principal desventaja de este inversor es que deja de funcionar cuando la red cae y no permite la conexión de baterías.
Microinversores: Son una subcategoría de inversores conectados a la red, pero se conectan a uno o dos paneles solares en lugar de a una gran matriz.
Inversor Híbrido (conexión a la red + fuera de la red): Este tipo de inversor combina todos los otros tipos de inversores con la capacidad de generar energía para la red. Incluye un inversor, un controlador solar MPPT (uno o más), entrada de batería, una unidad de sincronización con la red, entrada de red AC in (una o más), salida de carga AC out (una o más) y varios puertos de comunicación.
- Importante: Algunos vendedores pueden etiquetar incorrectamente cualquier inversor con entrada solar como inversor híbrido, pero esto no es correcto.
- Aplicaciones:
- Generar energía para vender a la red.
- Ahorrar energía en hogares o empresas consumiendo parcial o totalmente energía solar.
- Ventajas: Combina todos los otros tipos de inversores, funciona tanto cuando hay red disponible como cuando no, y algunos modelos pueden operar sin batería, utilizando solo paneles solares.
- Desventajas: La principal desventaja es que estos inversores son más caros que otros tipos.
En conclusión, un tipo específico de inversor es adecuado para cada tarea, o un inversor híbrido universal puede reemplazar cualquier tipo de inversor a un precio ligeramente más alto.
Conclusión
Seleccionar el inversor adecuado para tu hogar o negocio es crucial para garantizar la eficiencia y la durabilidad de tu sistema de energía solar. Aunque los inversores de onda senoidal modificada pueden ser más económicos, no son adecuados para todas las aplicaciones. Los inversores de onda senoidal pura son la mejor opción para la mayoría de los electrodomésticos, especialmente aquellos con motores o electrónica sensible. Para obtener el mejor rendimiento y confiabilidad, considera tus necesidades energéticas específicas y los tipos de dispositivos que planeas alimentar al elegir un inversor.
