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Tipos de inversores solares (pros y contras): ¿cómo elegirlos?

Los inversores solares son el cerebro operativo de los sistemas fotovoltaicos (PV), lo que los convierte en uno de los componentes más importantes de un sistema solar. Dado que los paneles solares generan energía en CC, que no es útil para la mayoría de los electrodomésticos, generalmente necesitará un inversor solar.

En este artículo, aprenderá sobre los inversores solares, los diferentes tipos disponibles y las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. Finalmente, te daremos algunos consejos importantes para ayudarle a elegir el mejor inversor solar para usted.  

Inversores solares bajo conjuntos de paneles solares

Conceptos básicos: ¿Qué es un inversor solar? ¿Como funciona?

Comprender qué es un inversor solar y su importancia

Cuando sus paneles solares están expuestos a la luz solar, los fotones que golpean la superficie de los módulos liberarán electrones por un fenómeno llamado efecto fotovoltaico. Si bien los paneles solares generan electricidad, esto no significa que pueda usarla directamente en sus electrodomésticos, ya que Los paneles solares generan energía de CC y no de CA.

La mayoría de los aparatos electrónicos y electrodomésticos (con algunas excepciones) funcionan directamente con energía de CA. Esto significa que necesita convertir la energía de CC en CA, que es donde entra en juego el inversor solar.

Entonces, ¿qué es un inversor solar? En pocas palabras, el inversor solar es el componente electrónico responsable de convertir CC en energía CA, utilizando paneles solares o baterías solares como fuente de energía.

¿Cómo funciona un inversor solar?

El inversor solar para viviendas, se conecta directamente a los paneles solares por el lado DC, mientras que por el lado AC se conecta a la vivienda ya la red (para viviendas conectadas a red). Los hogares con un sistema de respaldo de batería también tienen las baterías conectadas al lado de CC del inversor.

El inversor funciona aumentando o disminuyendo el voltaje de CC, según el voltaje de funcionamiento del panel solar y el voltaje de entrada del inversor. Durante el proceso de paso, este dispositivo suele llevar el voltaje a 145 V CC considerando las pérdidas de voltaje debido al funcionamiento del circuito, pero esto puede variar según los fabricantes y modelos de inversores solares.

Gráfico: onda sinusoidal pura frente a onda sinusoidal modificada
Onda sinusoidal modificada frente a onda sinusoidal pura | Fuente: iTechWorld

Una vez que el inversor solar alcanza el voltaje adecuado, utiliza un complejo circuito MOSFET para crear una onda sinusoidal que simula la onda sinusoidal de 120 V CA proveniente de la red (el estándar en países como Estados Unidos, Canadá, etc.). Los inversores de alta calidad para paneles solares crean una onda sinusoidal pura (PSW), mientras que los modelos más antiguos o más baratos pueden crear una onda sinusoidal modificada (MSW).

¿Cuáles son los diferentes tipos de inversores solares? (Pros y contras)

Hay diferentes tipos de opciones de inversores de energía solar que se adaptan a los sistemas fotovoltaicos. Dependiendo de varios factores como el tipo de sistema solar, el presupuesto y el rendimiento que desea obtener de él, puede elegir uno u otro. En esta sección, explicamos los diferentes tipos de inversores solares, junto con sus pros y sus contras.

Inversores de cadena estándar

La mayoría de los sistemas fotovoltaicos utilizan inversores de cadena estándar. Para este inversor, los paneles deben conectarse en cadenas, conectando el extremo positivo del primer panel al negativo del segundo, y así sucesivamente. Los sistemas fotovoltaicos a menudo tienen varias cadenas en paralelo, lo que aumenta la tasa de potencia del sistema.

La matriz solar es entonces directamente conectado al inversor para conversión DC-AC. Esta opción se usa más comúnmente como un inversor conectado a la red solar, para hogares sin sistemas de respaldo de batería. El precio de los inversores solares para estos modelos es generalmente el más bajo, por lo que son las aplicaciones de tecnología fotovoltaica más utilizadas.

Los inversores de cadena estándar incluyen una o varias entradas de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para el sistema fotovoltaico. Esta tecnología identifica el voltaje ideal (Vmpp) y la corriente (Impp) en la curva IV de los paneles solares, para optimizar la producción de energía del sistema fotovoltaico.

La principal desventaja de los inversores string estándar es que están sujetos a la efecto de sombreado. Con el efecto de sombreado, un panel solar en una cadena que está parcialmente sombreada tendrá un rendimiento más bajo y reducirá el rendimiento de todo el sistema. La razón de esto es que una cadena solo puede funcionar mejor que el panel solar de menor rendimiento en la cadena. Un ejemplo se puede ver en la siguiente figura. Esta es la razón por la que los sistemas que utilizan inversores solares de cadena estándar tendrán un rendimiento más bajo en condiciones de sombra.

Rendimiento de una cadena fotovoltaica sombreada hasta un 50 %
Rendimiento de una cadena fotovoltaica sombreada hasta un 50 % | Fuente: Enphase

Para Agencias y Operadores:

  • Tecnología robusta y madura
  • La opción más barata y convencional
  • Instalación más sencilla

Desventajas:

  • Menor rendimiento contra el sombreado parcial
  • Bajo rendimiento en condiciones de múltiples orientaciones
  • Mayores pérdidas por desajuste
  • Requisitos mínimos de tamaño del sistema
  • Menor confiabilidad del sistema en caso de falla en un solo panel
  • Sistemas de voltaje de CC más altos (no tan seguros)
  • La expansión futura del sistema puede necesitar el reemplazo del inversor
  • Sin compatibilidad de batería
  • Expuesto al efecto de pérdidas PID

Inversores de cadenas optimizados

Los inversores string optimizados se encuentran entre las mejores opciones para sistemas solares con sombra parcial. Este tipo de inversor es similar al inversor string estándar, excepto que en este caso Se incluye un optimizador de potencia para cada panel.

El optimizador de energía es un dispositivo electrónico de potencia a nivel de módulo (MLPE) conectado a cada panel solar. Este dispositivo realiza el seguimiento de MPP individualmente para cada panel y monitorea su desempeño. Esto permite aislar módulos de baja producción bajo sombreado parcial evitando un mayor impacto en el resto de la matriz. El dispositivo MLPE también puede apagar el panel en caso de incendio. El optimizador de energía MLPE es un excelente dispositivo para optimizar y hacer que su sistema fotovoltaico sea más seguro.

Para Agencias y Operadores:

  • Reduce en gran medida el efecto de sombreado.
  • Supervisa el sistema a nivel de módulo
  • Mejor rendimiento en condiciones de múltiples orientaciones
  • Mayor confiabilidad en caso de falla de un solo panel
  • Menores pérdidas por desajuste
  • Generalmente incluye los requisitos NEC 2017 de apagado rápido

Desventajas:

  • Más caro que los inversores de cadena estándar
  • El voltaje de CC aún puede ser alto.
  • Expuesto al efecto de pérdidas PID
  • La expansión del sistema fotovoltaico puede requerir un cambio de inversor

Microinversores

El microinversor solar se considera un sistema inversor distribuido instalado en cada panel solar, lo que significa que es otro tipo de dispositivo MLPE.

El microinversor solar es un inversor solar muy pequeño conectado directamente a la salida de cada panel, que convierte CC en energía CA justo en la salida del panel. Este inversor le permite monitorear cada panel y optimiza el rendimiento de los sistemas solares al reducir el efecto de sombreado.

Dado que la salida de tensión de los paneles solares con un microinversor solar es generalmente de 240 V CA, los paneles solares con este tipo de inversores se conectan en paralelo. Mediante el uso de este tipo de inversor, los propietarios de viviendas pueden aumentar o reducir el tamaño de su sistema, sin cambiar otros componentes.

Para Agencias y Operadores:

  • El microinversor solar ofrece un mayor rendimiento frente al sombreado
  • Supervisa el sistema a nivel de módulo.
  • La expansión del sistema se puede hacer fácilmente agregando otro microinversor
  • Las pérdidas por desajuste se reducen al mínimo
  • Sin efecto PID
  • El voltaje de CC se mantiene bajo (más seguro)
  • Sistema de apagado rápido incorporado
  • Alta confiabilidad del sistema en caso de falla de un solo panel

Desventajas:

  • Costo más alto
  • La compatibilidad con sistemas de batería es exclusiva de algunos modelos

Sistemas de inversores híbridos

Un inversor de uso común para hogares con respaldo de batería y hogares sin conexión a la red es el sistema inversor híbrido. Este inversor combina el inversor conectado a la red solar con un inversor de batería, controlando todo el sistema solar en un solo componente.

Un inversor solar híbrido tiene la capacidad de alimentar la carga directamente, convirtiendo la energía de los paneles solares o de las baterías. Además de eso, cuando los paneles generan un exceso de energía, el inversor cargará las baterías, manteniéndolas cargadas para su uso posterior.

Para Agencias y Operadores:

  • Especialmente diseñado para instalar sistemas de respaldo de batería
  • Múltiples componentes combinados en uno solo
  • La tecnología más puntera
  • Gestión de energía de casa inteligente generalmente incluida

Desventajas:

  • Bajo rendimiento contra el efecto de sombreado
  • Bajo rendimiento para sistemas fotovoltaicos de múltiples orientaciones.
  • Los inversores híbridos son las opciones más caras después de los microinversores
  • La expansión del sistema fotovoltaico o del banco de baterías puede requerir un redimensionamiento del inversor
  • Requisitos mínimos de tamaño del sistema
  • Baja confiabilidad del sistema ante la falla de un solo panel solar
Es importante mencionar que muchas de las desventajas se pueden resolver acoplando optimizadores de CC con el inversor solar híbrido, lo que probablemente lo convierta en la mejor opción en el mercado actualmente.

¿Cómo se comparan los diferentes tipos de inversores solares?

Cada uno de los inversores para paneles solares tiene características únicas que los diferencian de las otras opciones, mientras que algunos pueden compartir algunos aspectos. En la siguiente tabla, los comparamos todos y destacamos las mejores características para cada categoría.

Inversores de cadena estándarInversores de cadenas optimizadosMicroinversoresSistemas de inversores híbridos
EstéticaDiseño de caja sencillaDiseño de caja sencillaNo visibleDiseño de caja sencilla
CostOpcion mas barataCosto medioOpción más caraCosto medio
Facilidad de mantenimiento del sistemaFalla difícil de detectar de un solo panelRealizar el mantenimiento es más fácil, ya que puede detectar fallas en un solo panelRealizar el mantenimiento es más fácil, ya que puede detectar fallas en un solo panelFalla difícil de detectar de un solo panel
Mitigación de sombraNo mitiga el efecto de sombra.Mitiga el efecto de sombraMitiga el efecto de sombraNo mitiga el efecto de sombra.
Supervisión del sistemaPuede monitorear el sistema como un todoPuedes monitorear cada panelPuedes monitorear cada panelPuede monitorear el sistema como un todo
Control de bateríaNo incluidoNo incluidoGeneralmente no incluidoIncluye
La mejor opción para sistemas solares conectados a la red con un presupuestoMejor relación costo-rendimiento para sistemas solares conectados a la redOpción de mejor rendimiento para sistemas solares conectados a la redLo mejor para hogares sin conexión a la red y hogares conectados a la red con respaldo de batería

¿Qué tipo de inversores solares debo elegir? (Cosas para considerar)

Al buscar el mejor inversor solar para su hogar, es importante tener en cuenta algunos aspectos para elegir el tipo de inversor adecuado. Aquí hay algunos detalles a considerar.

Potencia nominal y eficiencia máxima

Si está buscando obtener un inversor centralizado como el híbrido, optimizado o estándar, debe considerar la potencia nominal de su sistema solar. En cualquier caso, la potencia nominal del sistema fotovoltaico debe estar por debajo de la potencia máxima de entrada del inversor. Si está buscando microinversores, debe verificar que el microinversor pueda manejar el potencia nominal del panel solar.

Además, observar la eficiencia nominal del inversor también es importante para comparar entre opciones similares. Los inversores deben tener eficiencias superiores al 95% para ser considerados buenos.

Frecuencia

Para conectarse a la red y hacer funcionar sus electrodomésticos correctamente, debe tener la frecuencia de inversor correcta. Para sistemas en EE. UU., necesitará un inversor que funcione a una frecuencia de 60 Hz, mientras que en Europa necesitará 50 Hz.

Mantenimiento y Monitoreo

Como todo, los sistemas fotovoltaicos requieren mantenimiento. El uso de inversores solares estándar o híbridos dificultará el mantenimiento, ya que no se puede identificar un problema en un solo panel solar.

Con el inversor de cadena optimizado o los microinversores, puede monitorear el rendimiento de cada panel, lo que significa que puede detectar fácilmente cualquier panel solar que esté funcionando mal o que no funcione correctamente.

Conectado a la red o basado en batería

Para los sistemas conectados a la red, deberá elegir entre inversores estándar, inversores optimizados o microinversores.

Por otro lado, si está instalando un sistema fotovoltaico basado en baterías, deberá optar por un sistema de inversor híbrido, ya que este inversor le permite mantener las baterías cargadas y monitorear todo el sistema con un solo componente.

¿Necesitará mitigación de sombra?

Si su sistema solar no se sombrea en absoluto y las cadenas solo tienen paneles de una sola orientación, entonces le irá bien instalando un inversor de cadena estándar. Sin embargo, si su sistema solar funciona mal en ciertas horas debido a la sombra o tiene múltiples orientaciones, podría ser mejor obtener un inversor o microinversores optimizados.

Conclusión

El inversor solar es uno de los componentes más importantes de su sistema solar. Elegir el mejor inversor solar es clave para obtener el mejor rendimiento de su sistema fotovoltaico.

Le recomendamos que elija su inversor de acuerdo con su presupuesto, el tipo de sistema solar y las características que desea obtener del sistema. Los inversores solares estándar son la opción más económica, mientras que los microinversores solares optimizados harán que su sistema rinda al máximo. Para los sistemas solares basados ​​en baterías, recomendamos ir con un inversor solar híbrido, que controla ambos tus baterías y paneles solares.

A la hora de adquirir un nuevo inversor solar para tu hogar, ten en cuenta los aspectos que te contamos en el último apartado de este artículo. Esto lo ayudará a elegir el inversor adecuado para usted y lo ayudará a obtener el mejor valor por su dinero.

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