Vivir fuera de la red es una de las maneras de lograr la independencia energética y vivir de forma sostenible para el bien del medio ambiente. Un buen y completo sistema solar es una forma práctica de hacer realidad su sueño de vivir fuera de la red. Por lo tanto, algunos de los componentes clave del sistema solar que necesitará incluyen paneles solares, inversores solares y baterías para el almacenamiento de energía. La función del inversor de panel solar es transformar la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) utilizable para uso doméstico.
Este artículo tiene como objetivo guiarlo a través de la comprensión de los diversos tipos de inversores solares y cómo funcionan, ya que recomendamos los inversores de onda sinusoidal pura Renogy por su seguridad, fiabilidad, alto rendimiento y compatibilidad con la mayoría de los sistemas solares. ¡Siga leyendo!
¿Qué es un inversor solar y cómo funciona?
Un inversor solar es un componente necesario del sistema fotovoltaico. El inversor solar convierte la electricidad de CC en electricidad de CA utilizable. Los inversores conectados a la red y los inversores fuera de la red están diseñados de manera diferente. Los inversores fuera de la red no están conectados a la red, mientras que los conectados a la red sí están conectados a la red eléctrica principal. La función de un inversor es gestionar la carga y descarga del banco de baterías para garantizar un suministro continuo de electricidad incluso durante los días nublados.
¿Cómo funciona un inversor solar? El sistema solar produce electricidad utilizando paneles solares. Los paneles solares tienen varias células fotovoltaicas que aprovechan la luz solar y la convierten en corriente continua (CC). Un inversor solar utiliza componentes de estado sólido para convertir la electricidad de CC en electricidad de CA utilizable. A diferencia de los inversores mecánicos tradicionales, los inversores solares modernos no tienen partes móviles. En su lugar, utilizan semiconductores de potencia, como diodos y transistores, para encender y apagar la CC a una frecuencia extremadamente alta. La rápida conmutación binaria genera corriente alterna (CA), en forma de onda sinusoidal pura.
La electricidad de onda sinusoidal pura es el estándar de oro de las formas de onda de CA porque es limpia y está libre de cualquier ruido o distorsión que pueda dañar los dispositivos electrónicos sensibles cuando se utiliza un inversor de baja calidad.
Tipos de inversores solares
Los inversores solares se clasifican en dos: inversores conectados a la red e inversores fuera de la red.
1. Inversores conectados a la red
Los inversores conectados a la red permiten que los sistemas de paneles solares domésticos corten el suministro eléctrico en caso de un arco eléctrico. Los inversores solares conectados a la red consisten en inversores de cadena, microinversores y optimizadores de potencia.
Inversores de cadena
También conocidos como inversores solares centrales, son los inversores solares más antiguos y comúnmente utilizados. Conectan varios paneles solares a un solo inversor que convierte la CC a la salida de CA.
Microinversor
Como su nombre indica, los microinversores son pequeños convertidores de potencia integrados en cada panel solar. Permiten que cada panel funcione de manera óptima independientemente de los demás paneles. Además, le permite monitorear fácilmente la eficiencia y el rendimiento de cada panel solar de forma independiente.
Optimizador de potencia
El optimizador de potencia se instala generalmente en la parte posterior de cada panel solar y funciona en conjunto con inversores de cadena. Convierte la electricidad de CC a electricidad de CA. La electricidad de CC de cada panel solar se acondiciona y luego se envía al inversor de cadena, que la convierte en electricidad de CA.
2. Inversores fuera de la red
Los inversores solares fuera de la red obtienen energía eléctrica de un banco de energía, en caso de un corte de energía o en días nublados cuando no hay luz solar. El inversor convierte la CC del almacenamiento de energía a CA, que se utiliza para alimentar varios electrodomésticos y dispositivos.
Los sistemas fuera de la red utilizan baterías para almacenar el exceso de electricidad solar generada por los paneles solares. Hay dos categorías principales de inversores solares fuera de la red: los inversores de onda sinusoidal pura y los inversores de onda sinusoidal modificada.
Inversor de onda sinusoidal pura
Los inversores de onda sinusoidal pura son los inversores más comunes porque son silenciosos y confiables. Son una electricidad sin interfaz para alimentar aparatos y dispositivos electrónicos. Los inversores de onda sinusoidal pura generan corriente de onda sinusoidal pura. Renogy ofrece una amplia gama de inversores de onda sinusoidal pura con diferentes capacidades adecuadas para aplicaciones solares fuera de la red. Los inversores de potencia de onda sinusoidal producen una forma de onda de salida de CA que es similar a la onda sinusoidal generada por las compañías eléctricas.
La forma de onda de salida del inversor de onda sinusoidal pura es una curva suave que duplica la forma de onda natural de la energía de las compañías eléctricas, lo que resulta en un suministro de energía estable y seguro adecuado para alimentar todo tipo de aparatos y dispositivos electrónicos.
Los inversores de onda sinusoidal pura se utilizan comúnmente en aplicaciones como configuraciones residenciales, barcos, casas rodantes y sistemas solares, entre otros, debido a su buena calidad, salida de energía estable y confiable.
Inversor modificado
La polaridad en el inversor de onda sinusoidal modificada cambia repentinamente de positiva a negativa. La onda modificada tiene un patrón escalonado y cuadrado con polaridad irregular. El patrón irregular de la onda puede dañar aparatos y dispositivos eléctricos delicados.
Inversor de onda sinusoidal pura frente a inversor de onda sinusoidal modificada
Una onda sinusoidal, también conocida como forma de onda sinusoidal, es una onda suave, continua y consistente con una oscilación repetitiva de corriente alterna (CA). En los UPS, una onda sinusoidal proporciona energía de alta calidad a los dispositivos y aparatos conectados.
¿Por qué importan las ondas sinusoidales? Estas son algunas de las razones:
1. Filtra el ruido: los inversores de onda sinusoidal pura producen interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI). La RFI y la EMI alteran los aparatos y dispositivos electrónicos sensibles, lo que provoca fallos de funcionamiento, pérdida de datos y errores. La salida de onda sinusoidal filtra el ruido y elimina las perturbaciones, proporcionando así energía segura a los dispositivos conectados.
2. Regula el voltaje: la onda sinusoidal garantiza una regulación de voltaje estable al suavizar cualquier irregularidad como sobretensiones, picos y caídas de voltaje que son dañinas para los dispositivos electrónicos. La onda sinusoidal proporciona un voltaje constante y confiable dentro de un rango de tolerancia específico.
3. Compatibilidad: la onda sinusoidal garantiza que los dispositivos sensibles como servidores, equipos médicos y computadoras funcionen de manera óptima. Algunos de estos dispositivos dependen de niveles precisos de voltaje y frecuencia para funcionar sin problemas. Una onda sinusoidal pura garantiza la compatibilidad con varios equipos y dispositivos.
Pros y contras de la onda sinusoidal pura
Pros
- Niveles de ruido cero: otros inversores pueden generar un ruido molesto y zumbante de los aparatos. Los inversores de onda sinusoidal pura son silenciosos, limpios, suaves y ofrecen energía confiable.
- No daña los aparatos: el inversor de onda sinusoidal pura genera una forma de onda suave que protege sus delicados aparatos y dispositivos de alta gama de daños en caso de un corte de energía.
- Flujo constante: los inversores de onda sinusoidal pura proporcionan un suministro de energía continuo e ininterrumpido a sus dispositivos. En una onda sinusoidal modificada, los inversores generan electricidad con un patrón inconsistente, donde el voltaje sube y baja rápidamente, lo que provoca un flujo de corriente errático a sus aparatos.
- Altamente eficiente: los inversores de onda sinusoidal pura son altamente eficientes en la conversión de electricidad de CC a electricidad de CA en comparación con los inversores de onda sinusoidal modificada.
Contras
Los inversores de onda sinusoidal pura son más caros en comparación con otros tipos de inversores debido a su tecnología avanzada y la forma de onda de CA de alta calidad.
Pros y contras del inversor de onda sinusoidal modificada
Pros
Los inversores de onda sinusoidal modificada tienen un diseño más simple y son más asequibles que los inversores de onda sinusoidal pura.
Contras
- La forma de onda de CA que genera no es suave y constante como en las ondas sinusoidales puras. Se caracteriza por diferencias de voltaje abruptas que pueden dañar los aparatos.
- Son menos eficientes
Cómo medir y verificar las formas de onda
Medir la forma de onda es un aspecto importante tanto para los sistemas electrónicos como para los ópticos. Para medir la forma de onda, se utiliza un dispositivo especial conocido como osciloscopio. Analiza la señal de la forma de onda eléctrica, el efecto transitorio y la respuesta de distorsión del sistema.
Para medir la forma de onda, comience conectando el dispositivo al osciloscopio y verifique la conexión a tierra para detener cualquier ruido e interferencia.
El osciloscopio mide los siguientes parámetros:
- Frecuencia: cuando la señal se repite continuamente, se denomina frecuencia. La frecuencia de la señal denota el número de veces que la señal se repite por segundo y se mide en Hertz (Hz).
- Períodos: el período se refiere al inverso de una frecuencia. Es la cantidad de tiempo que tarda una señal repetitiva en completar un solo ciclo.
- Voltaje: es la diferencia en la intensidad de la señal entre dos puntos en un circuito. El voltaje pico a pico describe el voltaje entre la forma de onda máxima y mínima.
- Amplitud: es la variación en las mediciones de voltaje entre dos puntos específicos en un circuito. Generalmente, una amplitud se refiere al voltaje más alto o mayor medido desde 0 voltios, también conocido como tierra.
- Fase: indica la ubicación real de una onda referenciando una posición particular. La fase se mide en grados. Un total de 360 grados significa una longitud de onda.
Tamaños comunes de inversores y factores de selección
El tamaño de un inversor depende de los aparatos o dispositivos que tenga la intención de usar, más sus requisitos de energía, lo que también se denomina carga. Además, debe comprender la cantidad de vatios continuos que sus herramientas necesitan para funcionar y la cantidad de herramientas que tiene la intención de operar simultáneamente. Otros factores que debe comprender al elegir el tamaño del inversor son la cantidad de sobretensión, o el consumo de energía al arrancar por primera vez. Los inversores vienen en varias clasificaciones de tamaño, desde 50 vatios hasta 50.000 vatios. Sin embargo, los tamaños superiores a 11.000 vatios son bastante raros. Al determinar el tamaño del inversor, considere la sobretensión máxima.
La sobretensión: todos los inversores tienen una clasificación de sobretensión continua. La clasificación de sobretensión se especifica en numerosos vatios durante numerosos segundos. Lo que significa que el inversor puede manejar la sobrecarga de una cantidad tan alta de vatios en un corto período de tiempo.
La capacidad de sobretensión también varía considerablemente entre varios tipos de inversores. Oscila entre un 20 % y un 300 %. Una clasificación de sobretensión de 3 a 15 segundos es suficiente para cubrir el 99 % de todos los aparatos de su hogar.
Un consejo de compra: con las clasificaciones de vatios, considere comprar un inversor que sea igual o ligeramente superior a la clasificación de vatios de su sistema. Por ejemplo, si tiene un sistema de 3000 vatios, debe obtener un inversor de 3000 vatios o más.
Si tiene la intención de operar varios aparatos con su inversor, debe calcular para asegurarse de que sea capaz de manejarlos. Para calcular, sume las clasificaciones de vatios continuos de cada aparato que funcionará simultáneamente. Por lo tanto, como los vatios de sobretensión más grandes posibles de sus aparatos, asegúrese de que el inversor tenga un número similar de vatios o incluso más.
Para establecer con precisión los vatios de los aparatos, verifique el aparato. Por lo tanto, si la clasificación de sobretensión más alta en uno de sus aparatos es de 2.000, entonces necesita un inversor que tenga más de 2.000 vatios de sobretensión.
Puesta a tierra del inversor: Garantía de seguridad
La puesta a tierra adecuada es crucial para proteger su inversor, garantizar la seguridad y prolongar su vida útil. Poner a tierra un inversor se refiere a conectar la carcasa metálica del inversor a la tierra, creando así un camino para una corriente eléctrica adicional para una descarga segura. El concepto es una precaución de seguridad clave que ayuda a prevenir descargas eléctricas y minimiza el riesgo de incendio en caso de una sobretensión o falla en el sistema. La puesta a tierra de un inversor garantiza que cualquier falla o corriente parásita se dirija lejos de los circuitos eléctricos y se disipe de forma segura en la tierra. Estas son las razones clave para poner a tierra el inversor:
1. Seguridad
La puesta a tierra garantiza la seguridad al proteger contra descargas eléctricas al crear un camino para que las corrientes de falla o parásitas se disipen de forma segura en la tierra.
2. Cumplimiento del Código Eléctrico
Muchos códigos y estándares eléctricos requieren puesta a tierra para garantizar el funcionamiento seguro de los sistemas eléctricos.
3. Rendimiento del sistema
Una de las razones más importantes para poner a tierra un inversor es para un rendimiento suave del sistema. Ayuda a reducir las interferencias y el ruido en los sistemas eléctricos, lo que mejora la fiabilidad y el rendimiento.
4. Protección de equipos
La puesta a tierra evita daños a los sistemas eléctricos, como los inversores solares, en caso de una sobretensión o falla eléctrica.
5. Prevención de incendios
La puesta a tierra ayuda a reducir el riesgo de incendios eléctricos al proporcionar un camino para que las corrientes de falla o parásitas se disipen de forma segura, reduciendo así los casos de chispas o sobrecalentamiento.
6. Protección contra rayos
Si ocurre una descarga de rayo, la puesta a tierra ofrece un camino para que la energía del rayo se disipe de forma segura en la tierra, protegiendo así el inversor solar y otros componentes eléctricos de daños.
Eficiencia del inversor y pérdidas de conversión
La eficiencia del inversor se refiere a la cantidad de energía de CC convertida en energía de CA. Sin embargo, durante la conversión de energía, se pierde algo de energía en forma de calor. Por ejemplo, si la eficiencia es del 90%, el inversor pierde aproximadamente el 10% de la energía. La eficiencia del inversor varía según la carga, que suele ser aproximadamente dos tercios de la capacidad del inversor. También se le conoce como eficiencia máxima. El inversor requerirá una cierta cantidad de energía para funcionar. Por lo tanto, la eficiencia de un inversor grande es menor cuando se ejecutan cargas pequeñas.
La pérdida de conversión se refiere a la energía perdida durante el proceso de conversión de CC a CA. Representa la diferencia entre la entrada de energía al inversor y la salida de energía utilizable. Generalmente, esto significa que no toda la energía de CC canalizada al inversor se convierte en energía de CA durante la salida.
Comparación de las entradas de batería del inversor
Entradas de 12V, 24V y 48V
Las entradas de voltaje comunes son 12V, 24V y 48V. La clasificación de voltaje de una batería debe coincidir con los requisitos de entrada del inversor. Los inversores funcionan con voltajes específicos como 48V, 24V y 12V. Por ejemplo, si su inversor requiere una entrada de 48V, debe conectarlo con baterías de 24V en serie para lograr el voltaje correcto. La falta de coincidencia de los voltajes puede hacer que el inversor funcione mal o se dañe.
Otro aspecto a considerar es la composición de la batería. Por ejemplo, existen diferentes tipos de baterías como las de plomo-ácido inundadas, de gel, de iones de litio y AGM. Cada batería tiene una composición química diferente y algunas pueden no ser compatibles con los inversores.
Compatibilidad de baterías y conexiones en serie/paralelo
Otro aspecto clave a considerar al configurar las baterías para el inversor es comprender las conexiones en serie y en paralelo. El objetivo de la conexión en serie es aumentar el voltaje manteniendo la capacidad constante. En una conexión en serie, todas las baterías deben tener una capacidad similar y debe conectar el terminal positivo al terminal negativo de la otra batería.
En las conexiones en paralelo, el voltaje es constante mientras que la capacidad aumenta. Por ejemplo, si conecta dos baterías de 24V 100Ah en una disposición en paralelo, la capacidad será de 400V, mientras que el voltaje permanece en 24V. Las conexiones en paralelo son adecuadas si necesita lograr un tiempo de ejecución más largo pero a un voltaje constante. Al igual que en las conexiones en serie, debe conectar los terminales positivos a los terminales negativos. Además, las baterías deben ser del mismo tipo y voltaje para garantizar una carga y descarga adecuadas.
Consideraciones finales
Los inversores solares para sistemas fuera de la red son esenciales para construir un sistema solar fuera de la red sostenible y eficiente. El inversor de panel solar juega un papel vital en la conversión de electricidad de CC en electricidad de CA utilizable para hacer funcionar varios electrodomésticos y cargar dispositivos. Las cosas clave a considerar al comprar un inversor solar incluyen el rango de potencia, el voltaje de entrada de CC y el voltaje de salida del inversor.
Si está construyendo un sistema solar fuera de la red, le recomendamos los inversores de onda sinusoidal pura Renogy para ayudarle a hacer realidad su vida fuera de la red. Nuestros inversores de onda sinusoidal pura son compatibles con casi todos los sistemas de energía solar fuera de la red.
Preguntas frecuentes sobre inversores solares
1. ¿Cuántos voltios usa mi inversor?
Antes de elegir el equipo adecuado para su sistema, debe comprender el voltaje del inversor. En la mayoría de los casos, el voltaje del inversor se encuentra dentro de 12V, 24V y 48V. Estos voltajes significan el voltaje nominal de entrada de CC necesario para que el inversor funcione de manera óptima. Además, los inversores vienen en diferentes configuraciones, cada una diseñada específicamente para una aplicación particular.
2. ¿Cuál es el tamaño ideal de un inversor para un sistema solar autónomo eficiente?
El inversor adecuado para un sistema autónomo debe ser al menos un 40 o 50% más grande que sus necesidades de potencia máxima. Algunos de los aparatos cruciales, como bombas de agua, herramientas eléctricas y refrigeradores, tienen una carga reactiva que necesita energía adicional a su potencia nominal para arrancar y funcionar.
3. ¿Cuáles son los efectos de un voltaje demasiado alto para el inversor?
Superar el voltaje máximo de entrada recomendado para el inversor puede causar problemas graves como sobrecalentamiento, daño a los componentes internos y mal funcionamiento del inversor. Sin embargo, algunos inversores tienen protección contra sobretensión incorporada en el inversor.
