Inversor
Módulos FV y sistemas de almacenamiento de energía funcionan con corriente continua (CC), pero debido al ventajas de la corriente alterna (CA) la mayoría de los aparatos producidos en el mundo están construidos para funcionar con una fuente de entrada de CA. Esto significa que es común incorporar un inversor, que puede convertir de CC a CA, en cualquier sistema que esté destinado a funcionar con algo más que cargas básicos como iluminación, teléfonos celulares y radios. El término inversor cubre muchos productos diferentes con diferentes funcionalidades y costos, por lo que es importante comprender los diferentes factores importantes en la elección de un inversor para determinar el tipo ideal para cada aplicación.
Los inversores suelen ser el componente electrónicamente más complejo de un sistema FV autónomo, lo que significa que es probable que sean un punto de falla y que invertir en un inversor de calidad es una buena decisión. Si el inversor en un sistema basado completamente en CA falla, el sistema dejará de funcionar por completo. Por esta razón, muchos diseñadores de sistemas de pequeños sistemas autónomos eligen incorporar iluminación de CC o un refrigerador de CC en un sistema para ofrecer un sistema más robusto que continuará proporcionando estas funciones básicas incluso en el caso de una falla del inversor.
El inversor para un sistema fuera de la red debe dimensionarse y seleccionarse en función de evaluación de cargas para un sitio en particular; consulte Dimensionamiento y selección del inversor para más información.
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Inverter/cargador
Muchos inversores autónomos más grandes, llamados inversores/cargadores, pueden aceptar la entrada de CA de un generador y convertirla a CC para poder cargar el sistema de almacenamiento de energía si las condiciones climáticas son adversas. Esta puede ser una inversión inteligente para sistemas más grandes, ya que el tamaño de fuente FV y sistema de almacenamiento de energía no necesita ser tan grande para poder para satisfacer la demanda durante los períodos poco frecuentes de mal tiempo. Además, un inversor puede jugar un papel importante, ya que un sistema con un interruptor de bypass permitirá que el generador alimente directamente cargas de CA si el sistema FV no funciona correctamente o necesita desconectarse para mantenimiento. Se deberá elegir un inversor/cargador de acuerdo con el tamaño y tipo de generador que se utilizará.
Potencia de salida (Watt/VA)
Todos los inversores se clasifican según la potencia que pueden suministrar continuamente en watts o voltios/amperios. Además de esta clasificación de potencia continua, un inversor podrá suministrar mayores cantidades de energía durante breves períodos de tiempo para suministrar cargas que requieran picos momentáneos de más corriente al arrancar. Estas clasificaciones adicionales pueden venir en clasificaciones de 30 minutos, 5 minutos, 1 minuto, 30 segundos, 10 segundos o 1 segundo. Todas las cargas y sus requisitos de energía deberán evaluarse para seleccionar el inversor adecuado; consulte Dimensionamiento y selección del inversor para obtener más información.
Voltaje de la entrada CC
Los inversores suelen estar disponibles con entradas de CC de 12 V, 24 V o 48 V. Los inversores con una potencia nominal menor suelen estar disponibles en configuraciones de 12/24 V y los inversores más grandes estarán disponibles en configuraciones de 24/48 V.
Voltaje de la salida CA
Los inversores se fabrican para su uso en mercados geográficos específicos dado el voltaje de la red eléctrica local, pero es necesario confirmar que las especificaciones del inversor, especialmente si se importa el producto, se ajustan al voltaje local. Los voltajes de salida comunes para inversores autónomos son 120 V, 220 V, 240 V. Consulte Voltaje y frecuencia por país para mas información.
Frecuencia
La frecuencia de la red varía globalmente entre 50 Hz y 60 Hz. Se debe elegir un inversor fuera de la red que coincida con las especificaciones de la red local. Consulte Voltaje y frecuencia por país para mas información.
Onda de salida
La característica más importante de un inversor, que ayuda a definir su funcionalidad y calidad, es la "forma de onda" de su salida de corriente alterna. La CA que suministra la red viene en una onda sinusoidal pura, que es para lo que todos los aparatos de CA están diseñados para usar como entrada. Una variación suave entre las direcciones del flujo de corriente que está operando es necesaria para el correcto funcionamiento de varios aparatos complejos, pero para otros aparatos más simples no importa. Los tres tipos de formas de onda de salida que están disponibles en el mercado son los siguientes:
- Onda sinusoidal pura (PSW): Un inversor que produce CA en una onda sinusoidal que es indistinguible de la suministrada por la red eléctrica. La creación de una onda sinusoidal pura requiere un diseño de inversor más complejo que cuesta más, pero el costo adicional de un inversor de onda sinusoidal pura a menudo lleva beneficios con respecto a eficiencia y calidad. Si el presupuesto lo permite, se recomienda que cualquier sistema que dependa de CA continuamente para suministrar cargas incorpore un inversor PSW.
- Onda sinusoidal modificada (MSW): Un inversor que emite CA en una forma de onda que es más rugosa que una onda sinusoidal pura, pero que es indistinguible para la mayoría de los aparatos. Los MSW son una opción más económica para los sistemas autónomos que requieren CA, pero que no van a suministrar cargas grandes o complejas como motores, impresoras láser, algunos ventiladores de techo, cargadores de baterías, lavadoras, equipos de música de alta gama, ya que pueden hacer que funcionen incorrectamente o dañarlos. Los motores consumirán aproximadamente un 25% más de energía con un inversor MSW en comparación con un inversor PSW y la vida útil del motor se acortará ya que esa energía adicional se convertirá en calor. Si un sistema no depende de la CA de forma continua o no alimenta cargas grandes o complejas, un inversor MSW puede ser una buena opción.
- Onda cuadrada: El tipo de inversor más simple y barato. La dirección de la corriente cambia muy rápidamente y puede dañar ciertos electrodomésticos. Funciona bien con cargas muy simples como teléfonos móviles e iluminación, pero no se recomienda su uso en un sistema FV. Con frecuencia son mal diseñado y fabricado. Adémas, un inversor de onda sinusoidal modificada o de onda sinusoidal pura no costará mucho más.
Consumo inactivo
Un inversor requiere energía incluso si actualmente no está suministrando cargas. Los inversores autónomos más grandes pueden requerir más de 30 W cuando no están suministrando energía a cargas, los inversores más pequeños suelen requerir alrededor de 4-8 W. Algunos inversores incluyen un modo de espera de bajo consumo para reducir el consumo inactivo, pero los modos de espera a menudo no funcionan bien con pequeños sistemas autónomos, ya que el inversor solo se activa cuando una carga de un tamaño suficiente está conectada al sistema. Un cargador de teléfono celular o una radio a menudo no activan el inversor del modo de espera.
El consumo inactivo del inversor puede afectar en gran medida el diseño de sistemas FV más pequeños, ya que un inversor en funcionamiento constante puede ser la carga que consume más energía que el sistema. Es una práctica común que los sistemas más pequeños que usan CC para iluminación y carga de teléfonos celulares incorporen un inversor que solo se usa cuando sea necesario para reducir el tamaño de la fuente FV.
| Consumo inactivo diario | = watts de consumo inactivo × horas prendido al día |
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Ejemplo 1: Un pequeño sistema FV autónomo incorpora un inversor de 800 W que consume 7 W de energía mientras está inactivo. ¿Cuánta energía consumirá si se deja encendido continuamente?
- Consumo inactivo diario = 7 W × 24 h
- Consumo inactivo diario = 168 W
Esto es más energía que la que consumirían dos bombillas LED eficientes de 3W, un tamaño común en sistema autónomos, si se dejaran encendidas continuamente.
Eficiencia
Los inversores varían en términos de la eficiencia con la que pueden transforman CC a CA. Muchos fabricantes de inversores ofrecen un número de eficiencia máxima para sus productos, pero es poco probable que este número se logre en la práctica. Los inversores solo alcanzarán estos números de eficiencia cuando estén bajo una carga suficiente, pero el número cae rápidamente con una carga menos. Cualquier inversor autónomo en la práctica tiene una eficiencia del 85-90%. La eficiencia de un inversor puede tener un impacto significativo en el diseño y el rendimiento del sistema.
| Total energy demand | = energy demand of loads ÷ inverter efficiency |
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Ejemplo 1: Se están considerando dos inversores para un sistema FV autónomo. Ambos inversores tienen una potencia nominal de 800 W, pero uno es 90% eficiente y el otro 85% eficiente. Se estima que el inversor tiene que suministrar 2400Wh de energía al día. ¿Cuánta energía adicional requerirá cada inversor para satisfacer esta demanda?
- Requierimiento total de energía 1 = 2400 Wh ÷ .85 = 2824 Wh
- Requierimiento total de energía 2 = 2400 Wh ÷ .90 = 2667 Wh
El inversor menos eficiente requerirá 157 Wh más de energía cada día para alimentar las cargas. Esto podría significar que la fuente FV debe ser más grande.
Características adicionales de inversores
Hay muchas otras características adicionales que ofrecen los inversores que pueden ser valiosas en un proyecto específico.
Interfaz del usuario
Una interfaz de usuario es útil ya que puede transmitir información vital sobre las cargas y el estado del inversor. Los usuarios pueden revisarla con regularidad para poder ajustar su uso correctamente y proteger el sistema de almacenamiento de energía. Además, una interfaz de usuario debe evaluarse por cuánta programación le permite realizar al usuario y si permite la revisión de datos históricos del sistema.
Programabilidad
Cuanto mayor sea la potencia nominal de un inversor autónomo, normalmente se permitirá más programación del usuario para permitir la personalización de acuerdo con las necesidades del usuario final. Existen funciones básicas, como el parámetro para el interruptor de baja tensión, y otras funciones más complicadas relacionadas con su salida CA, modos standby para ahorrar en consumo inactivo, gestión del generador. Consulte Programación del inversor para obtener más información.
Data logging/monitoring
A data logging/monitoring system can enable an inverter to share or record data about the performance of the system. The level of detail and amount of time for which an inverter can store data varies. Information about maximum power, usage and system voltage can be very useful in assessing how the system is performing in that location, if the user is treating the system properly and resolving any technical issues that may arise. Some systems may also offer the capability of remote monitoring through cell phone signals or the internet, which can be very useful in remote off-grid applications if possible.
Projected life
There is no specific projected life for an inverter as it varies significantly based upon its quality and how it is used. A low-quality inverter may only last for six months of heavy use before failing, whereas a high-quality charge controller used lightly could last decades. With inverters you generally get what you pay for.
Maintenance
The user manual for an inverter should always be consulted, but most inverters do not require much maintenance if they are used under proper conditions. They should be kept free of dust, insects, and water. Connections should be periodically revised - at least once a year - to make sure that they are still tightened properly and not creating unnecessary resistance.
Recyclability
Inverters contain a variety of different materials and chemicals that can be hazardous if not disposed of properly. They should be treated as electronic waste. Contacting the manufacturer is recommended.
