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Inversores de cadena: pros y contras, alternativas y mejores casos de uso

Los inversores solares desempeñan un papel vital en los sistemas de energía solar, integrando perfectamente la energía solar en nuestra vida diaria, ya que la mayoría de los electrodomésticos funcionan con alimentación de CA.

Entre los diferentes tipos de inversores solares, los inversores de cadena son una opción predominante. Para ayudarle a comprender los inversores string, abordaremos sistemáticamente diversos subtemas que los rodean.

¡Sigue leyendo!

Educación sobre inversores solares de cadena

Inversores solares de cadena explicados

Los inversores string son el tipo de inversor de primera generación en términos de tiempo de invención.

Como se muestra en Figura 1 A continuación, los inversores string se caracterizan por conectar varios paneles solares en serie para formar una cadena, que luego se conecta al inversor. Luego, el inversor agrega la salida de ese grupo de paneles solares en su sistema en una "cadena" para un paso centralizado y conversión de onda sinusoidal procesos para obtener energía CA.

Estos inversores suelen instalarse en una pared cerca del panel solar o como un dispositivo independiente.

Mención aparte merecen los inversores centrales. Aunque los inversores de cadena y centrales comparten algunas similitudes, difieren en capacidad y aplicación. Los inversores centrales se utilizan exclusivamente para proyectos solares a gran escala con alta capacidad de potencia, como parques solares comunitarios y de servicios públicos. A diferencia de los inversores de cadena, los inversores centrales generalmente combinan varias cadenas de paneles solares para la conversión.

Inversores de cadena frente a otras opciones

Para tomar una decisión informada sobre qué tipo de inversor es ideal para su proyecto o negocio, es esencial compárelo con otros inversores.

String vs Optimizado vs Micro Inversores
Figura #1 | Fuente: NREL - Sistemas Fotovoltaicos con Electrónica de Potencia a Nivel de Módulo

Inversores de cadena versus inversores de cadena optimizados

Como su nombre indica, los inversores string optimizados son una versión mejorada de los inversores string estándar.

Combinan la configuración tradicional del inversor string con optimizadores de energía conectados a cada panel solar. Estos pequeños optimizadores de energía acondicionan la potencia CC de cada panel antes de enviarla al inversor string, optimizando el rendimiento de cada panel de forma independiente.

Con estos optimizadores, se puede reducir el impacto del sombreado del panel y cada panel puede funcionar alrededor de su propio punto de máxima potencia. En conjunto, este mecanismo mejora significativamente el rendimiento general del sistema. eficiencia.

Los optimizadores también actúan como monitores para cada panel y brindan monitoreo a nivel de panel, ofreciendo 'un primer buen dato indicativo'. Además, estos inversores permiten un diseño de sistema más flexible, acomodando diferentes orientaciones y expansiones del panel más fácilmente.

Los principales inconvenientes son su mayor coste inicial y la complejidad de la instalación.

Inversores de cadena frente a microinversores

A diferencia de los inversores de cadena, los microinversores se instalan directamente en cada panel solar, lo que permite que cada uno funcione de forma independiente. Debido a esto, estos inversores son ideales para paneles solares con sombra parcial o paneles orientados en diferentes direcciones, ofreciendo beneficios que incluyen la máxima recolección de energía usando nivel de panel tecnología de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), así como fácil monitoreo y detección de fallas.

Con los microinversores, ampliar la capacidad del sistema es más conveniente; todo lo que se necesita es agregar más paneles combinados con estos inversores en lugar de adquirir uno nuevo con mayor capacidad en el caso de proyectos de inversores de cadena.

Para quienes buscan funcionalidad avanzada y expansión flexible, los microinversores emergen como una excelente opción, a pesar de su alto precio.

Inversores de cadena versus inversores híbridos

También conocidos como inversores multimodo, los inversores híbridos son centros de control de energía que gestionan eficientemente el flujo de energía entre los paneles solares, las baterías y la red pública.

Convierten la energía CC de los paneles solares en energía CA para uso doméstico, cargan las baterías con el exceso de energía solar y devuelven el exceso de energía a la red cuando las baterías están completamente cargadas. En caso de que se produzca un corte, los inversores híbridos pueden aislar el sistema de la red y proporcionar energía de respaldo a partir de las baterías.

Sus características premium y su versatilidad los hacen particularmente adecuados para sistemas de energía solar más complicados. Sin embargo, son más caros que los inversores string.

Resumiendo los pros y los contras de los inversores de cadena

Evidentemente hay mucho en qué profundizar en el mundo de los inversores solares. Para comprender claramente los inversores de cadena, a continuación se resumen sus ventajas y desventajas.

Ventajas de los inversores de cadena

  • Rentabilidad: Los inversores de cadena son generalmente la opción más asequible en comparación con otros tipos de inversores. Esta ventaja incluye tanto los costos iniciales como los de instalación, ya que se requieren menos componentes y accesorios y menos mano de obra.
  • Diseño simple: Dado que un inversor de cadena puede gestionar la conversión de salida desde varios paneles, el sistema consta de menos piezas. Para proyectos pequeños y medianos, solucionar y reparar cualquier problema asociado con el inversor es sencillo, ya que solo hay uno allí.

Contras de los inversores de cadena

  • Vulnerabilidad a problemas de panel único: Si un panel de una cadena está sombreado, parcialmente sombreado o falla, la salida de toda la cadena se reduce al nivel del panel de menor rendimiento. Esto afecta significativamente la eficiencia general del sistema.
  • Expansión del sistema complicada: Si la capacidad mejorada del sistema excede el límite superior del inversor de cadena, es necesario un inversor de mayor capacidad. Debido al diseño centralizado, es necesario apagar temporalmente el sistema para realizar el reemplazo.
  • Seguridad: Los inversores de cadena manejan la salida combinada del conjunto. Pueden funcionar con voltajes de CC más altos, lo que aumenta la posibilidad de sufrir una descarga eléctrica si no se usan correctamente.
  • Limitaciones de monitoreo: A diferencia de los sistemas con microinversores, los inversores string no son capaces de monitorear el rendimiento de paneles individuales. Esto puede dificultar la resolución de problemas y la solución de problemas específicos relacionados con los paneles.
  • Vida útil potencialmente corta: Los inversores string pueden generar más calor durante su funcionamiento ya que convierten la potencia combinada en un solo dispositivo. Cuando se instalan al aire libre o en un garaje, la exposición a diversas tensiones ambientales puede inducir una degradación más rápida de sus componentes.

Mejores casos de uso para inversores solares de cadena

Se estima el tamaño del mercado mundial de inversores solares de cadena alcanzar 6.02 millones de dólares de aquí a 2031. Además de América y Europa, Asia Pacífico y LAMEA (América Latina, Oriente Medio y África) también están experimentando un rápido crecimiento.

Estos inversores prevalecen en proyectos solares residenciales, ya sea montados en tejados o en el suelo. También hay una adopción cada vez mayor en los segmentos comercial e industrial, incluidos proyectos de estaciones de carga y estacionamientos solares.

En resumen, los inversores de cadena ofrecen una solución sencilla y rentable para instalaciones solares pequeñas y medianas con luz solar constante y sombra mínima. También son populares para proyectos ubicados en comunidades en desarrollo que están aprovechando los beneficios de la energía solar.

Bonificación: la innovación en inversores de cadena

Una de las áreas clave de innovación en los inversores string es la mejora de la eficiencia y las capacidades de soporte de la red. Los modelos más nuevos de inversores string cuentan con índices de eficiencia que superan el 99%. Esto se logra mediante el uso de materiales semiconductores avanzados como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), que pueden funcionar a temperaturas, frecuencias y voltajes más altos.

La mayoría de los inversores de cadena modernos ahora están equipados con características premium que mejorar la estabilidad de la red, como voltaje y frecuencia viajar a través de (que es lo que California Regla 21 requiere) y soporte para redes débiles, lo que facilita la incorporación de grandes cantidades de energía solar sin problemas.

En general, los inversores de cadena pueden tener una vida útil relativamente corta. Esto se está resolviendo junto con los avances en la ciencia de los materiales y la investigación interdisciplinaria. Las innovaciones en tecnologías de refrigeración, incluidos sistemas de refrigeración líquida y disipadores de calor con diseños eficientes, evitan el sobrecalentamiento y contribuyen a la compacidad de los inversores, lo que permite una mayor longevidad y opciones de instalación más flexibles.

Otro desafío importante en los inversores de cadena es su capacidad inferior para el monitoreo a nivel de panel. Algunos investigadores están tratando de adoptar Comunicación por línea eléctrica junto con algoritmos inteligentes para mejorar la capacidad de monitoreo de inversores string para una mejor gestión del sistema.

Conclusión

Los inversores string siguen siendo una solución sólida para diversas aplicaciones solares. Este segmento de mercado continúa creciendo en todo el mundo.

Si bien otras opciones alternativas, como los optimizados y los microinversores, ofrecen excelentes características, la mejora y la innovación en los inversores string nunca se detienen. Cualquier mejora sin duda aumentará su competitividad, infundiendo más confianza a sus clientes.

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