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Inversores Solares

Inversores Solares

¬ŅQu√© son los inversores solares?

En el fascinante mundo de la energ√≠a solar, los inversores solares desempe√Īan un papel crucial que a menudo pasa desapercibido, pero su importancia es innegable. Estos dispositivos son piezas clave en los sistemas de energ√≠a fotovoltaica, convirtiendo la energ√≠a generada por los paneles solares en una forma utilizable para alimentar hogares y empresas o para inyectar en la red el√©ctrica. Pero, ¬Ņqu√© son exactamente los inversores solares y por qu√© son tan esenciales en la transici√≥n energ√©tica?

En t√©rminos sencillos, un inversor solar es un dispositivo electr√≥nico que transforma la corriente continua (DC) generada por los paneles solares en corriente alterna (AC), que es la forma de electricidad utilizada com√ļnmente en nuestros hogares y negocios por distintas razones.

Adem√°s de la funci√≥n de generar una se√Īal limpia que pueda utilizarse en la red, los inversores solares disponen de algoritmos que son capaces de extraer la m√°xima potencia de los paneles solares. Estos algoritmos son los llamados MPPT (Maximum Power Point Tracking) y mantienen los paneles a una potencia m√°xima para las condiciones clim√°ticas determinadas en ese momento.

Partes de un inversor solar

Como veremos en un apartado a continuación, los tipos de inversores solares son variados, y con esto varía también en gran medida sus partes. Aquí van las partes que podemos considerar que cualquier inversor solar debe tener:

  • Envolvente: en funci√≥n del tipo de inversor (indoor, outdoor, string, central‚Ķ) la envolvente ser√° de una forma u otra. Pueden ser de pl√°stico, met√°licos, de acero galvanizado y tener una resistencia a la corrosi√≥n y estanqueidad de C3 e IP45 o superior, respectivamente.
  • Entrada de DC: La entrada de corriente continua es donde conectaremos los cables que provienen de los paneles fotovoltaicos. Tienen un terminal positivo y uno negativo y en funci√≥n de la potencia tendr√° m√°s o menos entradas. Un inversor dom√©stico tendr√° una entrada (terminal positivo y negativo) mientras que un inversor central podr√≠a tener 40 entradas.
  • Filtro de entrada: Internamente los inversores tienen conectado a la entrada de DC una serie de condensadores que permiten mantener un valor constante, de forma que cuando pase una nube no haya una ca√≠da repentina de la tensi√≥n.
  • Convertidor de DC a AC: Donde realmente el inversor aporta valor, convirtiendo la corriente continua en alterna. Esto lo consigue con electr√≥nica de potencia, m√°s adelante en este post explicaremos por encima c√≥mo lo hace.
  • Filtro de salida: Por c√≥mo funciona este convertidor DC/AC es necesario tener un filtro a la salida que ‚Äúlimpie‚ÄĚ la se√Īal para poder usarla en nuestros electrodom√©sticos o inyectarla a red. Normalmente es un filtro LC (una inductancia condensadores).
  • Salida de AC: Una vez filtrado la salida ya puede conectarse a la red el√©ctrica a una determinada frecuencia, a nuestro sistema de protecciones o donde deseemos. En instalaciones dom√©sticas la salida es monof√°sica (fase+neutro) a 108 √≥ 230 Vac habitualmente. En instalaciones m√°s grandes la salida es trif√°sica a una tensi√≥n que suele ronda los 600 Vac.
  • Dispositivos de protecci√≥n: Todos los inversores disponen de fusibles a la entrada de DC, seccionadores manuales o autom√°ticos en la parte de AC o de DC, protecciones de sobretensi√≥n‚ĶTanto para proteger a los equipos como a las personas.
  • Interfaces de Comunicaci√≥n: Todos los inversores tienen una interfaz de comunicaci√≥n que permite al usuario introducir o leer ciertos par√°metros. Puede ser una pantalla, un puerto USB, Ethernet‚Ķ

Y estas serían algunas partes opcionales que dependerá del tipo de inversor con el que estemos trabajando:

  • Sistema de refrigeraci√≥n: Los sistemas de mayor potencia requieren sistemas de refrigeraci√≥n para reducir la temperatura, sobre todo del convertidor DC/AC donde los transistores pueden alcanzar los 120 ¬įC incluso con estos sistemas de refrigeraci√≥n forzada.
  • Alimentaciones auxiliares: Los inversores centrales suelen tener un armario con protecciones y alimentaciones auxiliares. De esta forma se pueden alimentar distintas cargas como trackers, comunicaciones, etc en la misma planta fotovoltaica.
  • Transformadores: En los inversores centrales suele a ver un transformador auxiliar de entre 5 y 50 kVA para alimentar sus consumos internos (ventiladores, control‚Ķ) y las alimentaciones auxiliares que ya hemos hablado. Tambi√©n hay inversores con transformadores de media tensi√≥n, que adaptan la tensi√≥n de salida del inversor (entorno a 600 Vac) a la tensi√≥n del punto de conexi√≥n a red o la subestaci√≥n (entre 10 y 50 kV).
  • Analizadores de red: Los analizadores de red es el dispositivo que se utiliza en algunos inversores para obtener un an√°lisis profundo de la potencia generada por el inversor.

¬ŅC√≥mo funciona un inversor solar?

Los inversores solares funcionan con electr√≥nica de potencia. Esto cosiste en transistores de potencia (normalmente de tipo IGBT) que podemos abrir o cerrar con una se√Īal de control binaria.

Las topologías y las modulaciones, es decir, cómo está configurado el circuito y la forma de controlarlo son muy variadas. Cada una con sus ventajas e inconvenientes.

En el mercado actual se est√° optando por topolog√≠as de 2 √≥ 3 niveles. En la siguiente imagen puede observarse c√≥mo es la se√Īal de salida de estos convertidores DC/AC en cualquiera de sus fases.

Se√Īales Inversores Solares

Por la forma de abrir o cerrar los transistores la tensi√≥n de salida puede ser el valor de tensi√≥n en corriente continua a la entrada (Vdc) en positivo y en negativo, la mitad de esos valores (en inversores trif√°sicos) y cero. Puede apreciarse que, a m√°s niveles, m√°s se acerca la forma de onda a una se√Īal sinusoidal y m√°s f√°cil es de filtrar.

Para obtener estas formas de onda se utilizan normalmente sistemas de control vectorial y se√Īales PWM, la cual se puede modular y es la que abre o cierra el transistor. Con esto podemos conseguir extraer una determinada corriente de los paneles solares. Obviamente, como queremos sacar el m√°ximo partido a √©stas, se trabaja a corriente de m√°xima potencia (Impp) mediante algoritmos de seguimiento del punto de m√°xima potencia (MPPT de sus siglas en ingl√©s Maximum Power Point Tracking).

De las se√Īales de salida de 2, 3 o m√°s niveles necesitamos un filtro con condensadores e inductancia que permitan una salida √≥ptima para conectar a la red el√©ctrica. Estos filtros suelen ser LCL, que a m√°s grandes mejor se√Īal de salida tendremos. Pero siempre se busca un equilibrio entre la calidad y el coste. El filtro escogido afectar√° la forma de modular la se√Īal de control.

Espero que se haya entendido el funcionamiento de un inversor solar a grandes rasgos. Esto es un tema denso y extenso que no es mi intención de detallar aquí. Si te pica la curiosidad y quieres un post más técnico al respecto, házmelo saber en los comentarios y lo tendré en cuenta para el futuro.

Tipos de inversores solares

Inversores solares conectados a red

Los inversores conectados a red, también conocidos como inversores grid-tie, son ideales para aquellos que desean aprovechar al máximo la electricidad generada por los paneles solares. Estos inversores sincronizan la producción solar con la red eléctrica, permitiendo la inyección de excedentes de energía de vuelta a la red y, en algunos casos, obteniendo compensación económica por ello.

Al estar conectados a la red, estos inversores pueden ser más asequibles en términos de costos iniciales, ya que no requieren sistemas de almacenamiento de energía adicionales.

Inversores solares aislados

Los inversores aislados, también llamados inversores off-grid, son la elección ideal cuando la conexión a la red eléctrica no es una opción viable. Estos sistemas funcionan de manera autónoma, almacenando la energía generada en baterías para su uso posterior, lo que es perfecto para ubicaciones remotas o en casos de emergencia.

Optar por inversores aislados brinda independencia energética, ya que el sistema no depende de la red eléctrica. Esto garantiza un suministro constante de electricidad incluso en situaciones donde la conexión a la red no es posible. Sin embargo, son opciones con un costo inicial más elevado y que no suelen elegirse en lugares con acceso a red.

En este enlace podéis encontrar inversores solares aislados en Amazon. Podéis ver cómo el precio de éstos es más reducido al no necesitar sincronizarse con la red. Sin embargo, lo que encarece el coste inicial son los sistemas de almacenamiento.

Inversores solares domésticos

Un inversor solar dom√©stico es aquel que est√° dise√Īado para ser instalado en zonas residenciales. La potencia de estos sistemas no suele sobrepasar los 10kW y pueden ser inversores simples, microinversores o inversores h√≠bridos. Los inversores residenciales con mejores ventas son los inversores Huawei.

Inversores solares cargadores o híbridos

Un inversor solar h√≠brido o inversor cargador es un dispositivo multifuncional dise√Īado para gestionar la conversi√≥n de energ√≠a en sistemas de energ√≠a solar fotovoltaica, pero con una caracter√≠stica adicional clave: la capacidad de trabajar en conjunto con sistemas de almacenamiento de energ√≠a, como bater√≠as.

Estos inversores tienen la versatilidad de integrar la energía solar, la red eléctrica convencional y las baterías, permitiendo una gestión eficiente de la energía en el hogar o en instalaciones comerciales.

Mediante una app móvil podemos elegir si queremos cargar o descargar la batería y hacer una gestión más eficiente del sistema. Incluso tener en cuenta los precios de compra-venta en cada momento del día si estamos en PVPC.

Inversor Solar Híbrido

Inversor solar conectado a red híbrido monofásico HUAWEI sun 2000 3KTL L1 3kW

Microinversores solares

A diferencia de los inversores solares convencionales que se instalan centralmente y manejan la salida de varios paneles solares, un microinversor se conecta directamente a un solo panel solar o m√≥dulo fotovoltaico o una uni√≥n peque√Īa de varios.

Los microinversores permiten que cada panel solar opere de manera independiente. Esto minimiza las pérdidas de rendimiento causadas por sombras parciales, suciedad o problemas en un solo panel, en comparación con los inversores centrales que afectan a todo el sistema cuando un panel se ve afectado.

Además, suelen incorporar sistemas de monitoreo que permiten a los propietarios supervisar el rendimiento de cada panel de manera individual. Esto facilita la identificación y solución de problemas específicos en tiempo real. Y si un inversor falla, solo pierdes la potencia de ese panel, no de toda la planta.

También tienen la ventaja que son escalables. Si quiero tener más potencia fotovoltaica solo hay que instalar más paneles junto con sus microinversores. En caso de tener un solo inversor, es probable que hubiera que sustituirlo.

Los inconvenientes de estos sistemas es un mayor coste, tanto de inversi√≥n en todos los inversores como en instalaci√≥n. Por no hablar del coste de mantenimiento. Por ello, se utiliza en sistemas muy peque√Īos, donde las ventajas pueden superar a los inconvenientes que hemos comentado.

Aquí podéis encontrar distintos modelos de microinversores solares disponibles en el mercado. En la siguiente imagen también podéis ver un ejemplo de un microinversor instalado junto a un módulo fotovoltaico. Puede apreciarse que tiene disponibilidad para conectar dos módulos.

Microinversor Solar

Inversores solares de string

Los inversores de string se utilizan en plantas de generación y son el punto medio entre los microinversores y los inversores centrales. Este tipo de inversores recoge la potencia proveniente de una o varias asociaciones de módulos fotovoltaicos.

Se llaman inversores de string porque un string es una unión de módulos fotovoltaicos en serie cuya potencia y tensión de salida es la suma de los valores individuales de cada módulo, mientras que la corriente de ese string es la que tendría un módulo por el mismo.

Estos inversores suelen tener una sola entrada DC y una salida en AC trifásica. La entrada DC viene de unir varios string en paralelo mediante una combiner box. Por lo tanto, en plantas con un inversor central y 40 entradas de DC que vienen de las combiner boxes necesitaríamos 40 inversores de string para sustituir el central.

Las ventajas de los inversores de string es que un fallo en uno de éstos solo te limita la producción en una cantidad limitada de módulos y no la planta completa como pasa con los centrales. Incluso podríamos establecer diferentes consignas de potencia a cada inversor, aunque lo normal es que trabajen al unísono.

Las principales desventajas son el aumento de los costes, tanto en inversión inicial en materiales e instalación como posteriormente en su mantenimiento. Además, a más conexiones se hayan de realizar a lo largo de la planta fotovoltaica más posibilidades de haber errores en la instalación.

Inversor String

Inversores solares centrales

A diferencia de los inversores de string que gestionan grupos m√°s peque√Īos de paneles, los inversores centrales est√°n dise√Īados para manejar grandes cantidades de energ√≠a producida por m√ļltiples cadenas de paneles solares conectados en serie.

Básicamente son inversores con capacidad de albergar más de 40 entradas de DC provenientes de las combiner boxes. Fácilmente un inversor central podría recoger la potencia de 10000 paneles con una potencia de 5 MWp totales.

Se suelen instalar sobre plataformas metálicas o de hormigón en un punto central o relativamente cercano al punto de conexión a red. Suelen suministrarse con transformadores de media tensión y celdas de protección, ya sea en una misma envolvente o en elementos separados. De esta forma la salida en media tensión ya puede conectarse a una subestación o directamente al punto de conexión de la red disponible.

En la siguiente imagen puede apreciarse un inversor central HEMK de la empresa espa√Īola Power Electronics junto con un transformador de media tensi√≥n.

Inversor Central

Las ventajas de este tipo de soluciones es que tienen un precio más reducido tanto de inversión inicial como de instalación y mantenimiento para una determinada potencia comparado con los inversores de string.

Además, ante situaciones en los que se requiera una respuesta rápida siempre será más rápido mandar un comando a un solo inversor que dé una respuesta coordinada que coordinar varias decenas de inversores centrales.

La contrapartida es que pueden ser menos eficientes, ya que disponen de un solo algoritmo MPPT para todo el sistema. Por lo tanto, en casos de m√≥dulos da√Īados, con sombras o suciedad, estos m√≥dulos podr√≠an afectar a mayor cantidad de m√≥dulos que pasar√≠a con unos de string.

También hay que destacar que son menos versátiles y escalables. Esto se debe a que se son más difíciles de adaptar las potencias disponibles en los inversores centrales a las disponibles en el campo fotovoltaico. Este suceso suele llevar a un mayor sobredimensionamiento con respecto a los inversores de string.

Inversores solares indoor o interiores

Los inversores solares indoor se presentan como una soluci√≥n innovadora para aquellos que desean aprovechar la energ√≠a solar en entornos internos, especialmente en √°reas donde la luz natural puede ser escasa. Dise√Īados espec√≠ficamente para adaptarse a espacios interiores, estos dispositivos ofrecen una alternativa sostenible y eficiente para la generaci√≥n de energ√≠a en hogares, oficinas o instalaciones comerciales que enfrentan limitaciones de exposici√≥n solar directa.

En comparaci√≥n con sus contrapartes dise√Īadas para exteriores, los inversores solares indoor tienden a ser m√°s econ√≥micos, ya que no requieren la misma resistencia a la radiaci√≥n UV ni grados de protecci√≥n IP tan elevados. A menudo, se busca mejorar su est√©tica, especialmente cuando se instalan en entornos donde interact√ļan personas. Sin embargo, tambi√©n pueden integrarse discretamente en un armario el√©ctrico dedicado.

A pesar de sus beneficios, la principal desventaja radica en la necesidad de dise√Īar un espacio espec√≠fico para su instalaci√≥n en entornos que carecen de edificaciones o espacio disponible. La instalaci√≥n cerca de los paneles solares tambi√©n puede resultar complicada, a menos que se construya una envolvente adecuada. La refrigeraci√≥n en ambientes interiores es menor en comparaci√≥n con entornos exteriores, lo que podr√≠a generar temperaturas excesivas y afectar a largo plazo la vida √ļtil del equipo.

Es importante tener en cuenta que, aunque la mayor√≠a de los inversores en el mercado est√°n dise√Īados para instalaciones exteriores, muchos de ellos pueden adaptarse sin problemas para su uso en interiores. La clave radica en evaluar cuidadosamente las condiciones del entorno y los requisitos espec√≠ficos antes de optar por esta soluci√≥n.

Inversores solares outdoor o exteriores

Los inversores solares outdoor se posicionan como la opci√≥n predominante en el mercado de las energ√≠as renovables, ofreciendo una soluci√≥n robusta y adaptada para entornos exteriores donde la exposici√≥n a condiciones clim√°ticas adversas es inevitable. Dise√Īados para resistir las inclemencias del tiempo, estos dispositivos se destacan por su versatilidad y durabilidad, siendo la elecci√≥n preferida en numerosas instalaciones solares.

En contraste con los inversores indoor, los outdoor están fabricados para soportar radiación UV intensa, variaciones extremas de temperatura y condiciones atmosféricas adversas. Se comercializan con distintos grados de protección IP (Ingress Protection) y resistencia a la corrosión, siendo comunes clasificaciones como C4 y C5M, que indican su capacidad para resistir la corrosión en ambientes específicos.

Una de las principales ventajas de los inversores outdoor es su adaptabilidad a entornos sin edificaciones específicas, ya que pueden instalarse directamente cerca de los paneles solares. Este tipo de inversores brinda una mayor flexibilidad en términos de ubicación y facilita la integración en sistemas de gran escala, como parques solares o instalaciones industriales.

Sin embargo, es esencial destacar que, a pesar de su resistencia, los inversores outdoor tambi√©n requieren una cuidadosa selecci√≥n y mantenimiento. La elecci√≥n del grado de protecci√≥n adecuado depender√° del entorno espec√≠fico en el que operar√°n. La mayor√≠a de los inversores de calidad est√°n dise√Īados para soportar condiciones adversas, pero es crucial alinear la clasificaci√≥n IP con los desaf√≠os ambientales presentes, como humedad, polvo, y la posible exposici√≥n a productos qu√≠micos corrosivos.

En resumen, los inversores solares outdoor son la elección predilecta en la mayoría de las instalaciones debido a su resistencia y adaptabilidad a entornos exteriores. La diversidad de grados de protección y resistencia a la corrosión disponibles en el mercado permite a los usuarios seleccionar la opción que mejor se ajuste a las condiciones específicas de su ubicación, asegurando así un rendimiento óptimo y duradero de su sistema solar.

¬ŅC√≥mo elegir un inversor solar?

Elegir el inversor solar adecuado es crucial para el rendimiento y la eficiencia de un sistema de energía solar. Algunos puntos importantes a considera son:

  • Cu√°nto necesitas generar. Si es una instalaci√≥n de autoconsumo deber√°s conocer bien tu consumo para encontrar el inversor cuya potencia mejor encaje a tus necesidades. Si es un inversor de generaci√≥n, tendr√°s que adaptarte a la energ√≠a que quieras conseguir suministrar a la red.
  • Qu√© tipo de sistema necesitas. Ya sea conectado a red (grid-tie) o aut√≥nomo (off-grid), esto afectar√° a tu decisi√≥n de compra.
  • Tipo de inversor deseado. En base a las ventajas y desventajas que hemos comentado anteriormente habr√° que decidir si nos conviene un inversor central, de string o un microinversor.
  • Superficie disponible. En base a la superficie disponible podremos dimensionar m√°s o menos nuestra instalaci√≥n fotovoltaica, lo que afectar√° al inversor escogido.
  • Localizaci√≥n. Igual que la superficie, la ubicaci√≥n donde nos encontremos afectar√° a la producci√≥n de los m√≥dulos y con √©sta al inversor a escoger.
  • Necesidad o no de almacenamiento. De esto depender√° escoger un inversor h√≠brido o no.
  • Normativa y certificaciones. Para trabajar conectados a red los inversores deben de haber pasado distintas certificaciones en funci√≥n del pa√≠s donde se vayan a instalar.
  • Calidad del fabricante. Hay mucho fabricante en el mercado, por lo que es interesante escoger bien cu√°l por su calidad, servicio t√©cnico, etc.
  • Garant√≠a. En funci√≥n del fabricante se ofrecer√° un periodo de garant√≠a u otro. Lo habitual es que sea de 5 a√Īos hacia arriba.
  • Precio. Como no, el precio es un limitante importante a la hora de escoger el inversor. Es importante que cumpla otras caracter√≠sticas t√©cnicas tambi√©n pero siempre se tendr√° en cuenta la inversi√≥n inicial.

Precios de los inversores solares


En el mercado solar espa√Īol, los precios de los inversores var√≠an seg√ļn diversos factores. La potencia del inversor, medida en vatios, y su eficiencia energ√©tica son determinantes clave. Inversores de menor potencia, como los de 1 kW o 2 kW, son m√°s asequibles, pero es esencial equilibrar la capacidad con las necesidades energ√©ticas.

Funciones adicionales, como la compatibilidad con bater√≠as o la monitorizaci√≥n remota, pueden incrementar el costo, ofreciendo beneficios adicionales. Adem√°s, la marca juega un papel crucial: marcas reconocidas suelen tener precios m√°s altos, pero tambi√©n aportan confiabilidad y calidad. En Espa√Īa, estos factores contribuyen a una amplia gama de precios, desde alrededor de 500 hasta 5.000 euros, proporcionando opciones adaptadas a diversas necesidades y presupuestos.

En el caso de inversores centrales sucede lo mismo, hay mucha variabilidad. Sin embargo, podemos establecer un rango de 2 a 3 centímos por vatio en AC. Esto significa entre 80.000 y 120.000 euros para un inversor central de 4 MW.

Mejores marcas de inversores solares

  • SMA: Con m√°s de 30 a√Īos en el sector fotovoltaico, esta empresa alemana ha ganado reconocimiento por la alta calidad, eficiencia y fiabilidad de sus inversores. La tecnolog√≠a avanzada y la durabilidad son sellos distintivos de SMA, lo que la convierte en una opci√≥n confiable para sistemas solares.
  • SolarEdge: Originaria de Israel, SolarEdge destaca por su innovaci√≥n y rendimiento en el mercado de inversores solares. Ofrece una amplia gama de productos que incluyen inversores string, microinversores e inversores h√≠bridos. Su enfoque en la optimizaci√≥n del rendimiento de cada panel solar individual ha impulsado su reputaci√≥n en la industria.
  • Fronius: Con m√°s de cuatro d√©cadas de experiencia, Fronius, una empresa austriaca, ha sido un actor clave en la fabricaci√≥n de inversores solares desde 1975. Sus productos son elogiados por su fiabilidad y durabilidad, lo que los convierte en una opci√≥n popular para instalaciones solares a largo plazo.
  • ABB: Esta empresa suiza, reconocida a nivel mundial por su excelencia en productos el√©ctricos, tambi√©n ofrece una amplia gama de inversores solares. La calidad y el rendimiento son caracter√≠sticas distintivas de los inversores de ABB, respaldados por su larga trayectoria en el suministro de soluciones energ√©ticas.
  • GoodWe: Como representante de la industria china de inversores solares desde 2010, GoodWe ha ganado popularidad gracias a la combinaci√≥n de un rendimiento s√≥lido y precios asequibles. Su enfoque en la accesibilidad y eficiencia ha hecho que sus productos sean una elecci√≥n atractiva para diversas aplicaciones solares.
  • Huawei: Huawei, una empresa china de renombre mundial, ha incursionado en el mercado de inversores solares con productos que combinan tecnolog√≠a avanzada y eficiencia. Su enfoque en la innovaci√≥n y la calidad ha consolidado su posici√≥n como una marca confiable en la industria.
  • Ingeteam: Con una fuerte presencia en el sector de energ√≠as renovables, Ingeteam, una empresa espa√Īola, ofrece inversores solares reconocidos por su rendimiento y versatilidad. Su compromiso con la investigaci√≥n y desarrollo ha contribuido a su √©xito continuo en el mercado.
  • Power Electronics: Esta empresa espa√Īola se destaca por su experiencia en inversores solares de alta potencia. Su enfoque en la eficiencia y la adaptabilidad a proyectos a gran escala ha ganado reconocimiento en el sector de energ√≠a solar.

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