Inversores Fotovoltaicos
Un inversor es un dispositivo capaz de convertir la corriente continua producida por el generador fotovoltaico en corriente alterna con los parámetros adecuados de tensión y frecuencia.
Tipos de Inversores
Según el destino que se vaya a dar a la corriente alterna producida, los inversores pueden ser de dos tipos:
Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Autónomos
- Pueden ir conectados a la salida del regulador de carga o en bornes del acumulador.
- Tienen que tolerar el rango de variación de la tensión de entrada proporcionado por la batería de acumuladores.
- La mayoría son inversores con salida monofásica de baja potencia (inferiores a 1,5 kW).
- Pueden tener funciones de regulación de carga de la batería.
- Cada vez es más frecuente que dispongan de seguidor MPP.
Inversores para Sistemas Conectados a la Red
- Van conectados directamente al generador fotovoltaico.
- Tienen que soportar el rango de variación de la tensión proporcionada en todas las condiciones de trabajo.
- Son inversores con salida monofásica o trifásica con potencias que van desde 1 kW hasta las centenas de kW.
- Es necesario que dispongan de seguidor MPP.
- Al ir conectados a la red eléctrica, utilizan como referencia de control la corriente alterna de la red.
Características de los Inversores Autónomos
- Entregar la potencia nominal de forma continua, en el rango de temperatura ambiente especificado por el fabricante y arrancar y operar con todas las cargas de la instalación, incluidas aquellas que tengan corriente de arranque, sin interferir en su correcta operación ni en el resto de cargas.
- El autoconsumo del inversor sin carga debe ser menor o igual al 2% de la potencia nominal de salida.
- Es recomendable que tenga un sistema de espera (stand-by) para reducir las pérdidas en vacío (sin carga).
- Estarán protegidos frente a las siguientes situaciones:
- Tensiones de entrada fuera del margen de operación
- Desconexión del acumulador
- Cortocircuito en la salida de corriente alterna
- Sobrecargas que excedan la duración y límites permitidos
- Si el inversor está conectado directamente a la batería de acumuladores, tiene que asegurar la protección frente a sobrecargas y sobredescargas.
Características de los Inversores Conectados a la Red
- Seguimiento del punto de máxima potencia. El inversor debe llevar un seguidor MPP.
- Estarán protegidos frente a:
- Cortocircuitos en alterna
- Tensión de red fuera de rango
- Frecuencia de rango
- Sobretensiones, mediante varistores o dispositivos similares
- Perturbaciones presentes en la red como microcortes, pulsos, defectos de ciclos, ausencia y retorno de la red, etc.
- El autoconsumo del inversor en modo nocturno debe ser inferior al 0,5% de su potencia nominal.
- Cuando la potencia proporcionada por el generador sea menor que la necesaria para el autoconsumo del inversor, este se debe poner en modo espera (stand-by).
Tipos de Inversores a la Red
Inversor Central
Este tipo de inversor permite la generación de potencias elevadas con buen rendimiento y costes reducidos al disponer de una instalación centralizada con protecciones únicas. Tiene el inconveniente de limitar la fiabilidad del sistema fotovoltaico al depender de un único inversor que, si se avería, produce la parada de toda la instalación. Además, es necesario disponer de diodos de bloqueo o fusibles de protección en cada rama para evitar los efectos de las corrientes inversas que se puedan producir.
Inversor de Cadena
Reciben este nombre porque tienen en su entrada una sola rama o cadena de módulos conectados en serie. Se pueden conectar varios inversores en paralelo para obtener la potencia deseada. Permiten que diferentes ramas puedan tener condiciones de insolación distintas, como ocurre cuando se instalan módulos fotovoltaicos en fachadas que tienen diferentes orientaciones. Además, eliminan la necesidad de instalar diodos de bloqueo con el consiguiente aumento del rendimiento de la instalación.
Inversor Multicadena
Son inversores que permiten la conexión de varias ramas de módulos, cada una con su propio seguidor MPP, aunque disponen de una única etapa inversora. Son una solución económica que se utiliza para instalaciones en las que hay ramas de módulos con diferentes condiciones de trabajo (distinta orientación, diferentes tolerancias de producción, sombreados, diferentes cantidades de módulos por rama, etc.). La mayoría de este tipo de inversores dispone de conexión para dos o tres ramas con su propio seguidor MPP.
Inversor Integrado en el Módulo
Son inversores que van directamente instalados en el módulo fotovoltaico. Al realizarse la conversión de corriente continua en corriente alterna en el mismo módulo, toda la instalación se realiza en corriente alterna y no hay cableado en corriente continua. Su rendimiento es inferior al de los inversores de cadena y el hecho de tener que conectar cada módulo a la red de C.A. con el incremento de cableado que supone, hace que se utilicen en sistemas de poca potencia.
Dimensionado del Inversor Autónomo
La tensión nominal de entrada del inversor debe coincidir con la tensión nominal de la batería (12, 24 o 48). Para la potencia nominal del inversor se aplica el criterio de que la suma de todas las potencias de los receptores que puedan funcionar simultáneamente no sobrepase dicha potencia nominal.
Dimensionado en Inversores a la Red
Si se elige el inversor con una potencia inferior a la potencia del generador fotovoltaico, trabajará la mayor parte del tiempo en condiciones de alta potencia de salida y con rendimiento alto. Si se produce una situación de alta irradiancia y la potencia del generador sobrepasa a la del inversor, su seguidor MPP se sitúa fuera del punto de máxima potencia para proteger al inversor, sin dejar de producir energía eléctrica. La pérdida de energía que se produce con este hecho es mínima con la ventaja de trabajar la mayor parte del tiempo con un rendimiento alto del inversor.
Tensión máxima: El inversor debe soportar la tensión máxima que puede producir el generador. Esta tensión corresponde con la que produce el generador en circuito abierto con una temperatura de célula de -10º C y una irradiancia de 1.000 W/m2.
Intensidad máxima: El inversor debe soportar la corriente máxima que puede producir el generador. Esta intensidad corresponde con la intensidad de cortocircuito del generador con una temperatura de célula de 70º C y una irradiancia de 1.000 W/m2.