Los inversores sin transformador son una evolución tecnológica de los equipos con transformador. El no contar con transformador los hace más baratos, ligeros y eficientes. Por lo que a partir del 2005 el código eléctrico nacional Estadounidense (NEC) permite la instalación de los equipos sin transformador.
En ese sentido, te invito a que continúes leyendo el presente artículo, ya que este es un tema bastante extenso donde a existe mucha información alrededor, es por ello que empezaremos hablando sobre los diferentes tipos de inversores para terminar hablando de manera detallada sobre los inversores sin transformador y por qué debes optar por ellos con respecto a los inversores con transformador. ¡Vamos a ello!
Contenido
Inversor de red
Un inversor de red es básicamente un dispositivo que transforma la corriente continua en corriente alterna, la cual es la adecua para realizar su inyección sobre una red de electricidad, generalmente en 120 V RMS hasta 60 Hz o los 240 V RMS hasta 50 Hz.
En ese sentido, los inversores de conexión con la red eléctrica se emplean entre los productores locales de la energía como suelen ser los paneles solares, hidroeléctrica, turbina eólica y la red eléctrica.
Para la inyección de energía eléctrica de manera segura y eficiente en la red, estos inversores conectados con la red deberán tener una adaptación de manera precisa con la fase y la tensión de la manera de onda sinusoidal de corriente alterna de la red.
Muchas de las compañías eléctricas incluso pagan por aquella energía eléctrica que es inyectada en la red.
Operación
Ya comentaba que estos inversores de conexión a red transforman la energía eléctrica de corriente continua en energía eléctrica de corriente alterna adecuada para su inyección a la red eléctrica de la compañía.
Un inversor de conexión a red deberá estar ajustada a la fase que presente la red y conservar la potencia de salida un poco por encima a la de la red eléctrica en todo momento.
Paralelamente a ello, un inversor más moderno de conexión a red cuya calidad sea más alta, cuenta con un factor fijo de potencia unitaria, por lo que su tensión y la corriente de salida se encontrarán en una alineación perfecta, y, su ángulo de fase se encontrará dentro de 1 grado en la red de electricidad de corriente alterna.
Asimismo, el inversor cuenta con un ordenador de abordó que puede detectar la forma de onda que dispone la red de corriente alterna actual, y realiza la emisión de una tensión que tiene un correspondencia con la red. No obstante, puede ser preciso el suministro de potencia reactiva para la red y así conservar a la tensión en la red eléctrica local en los límites que se permiten.
Si esto no sucede así, en una parte de la red con cierto nivel de potencia notable que proviene de una fuente renovable, puede provocar que los niveles de tensión aumenten considerablemente en los momentos donde exista una producción mayor, como podrían ser los paneles solares más o menos al mediodía.
Algo que no se tiene en cuenta…
No obstante, si tiene una correcta configuración, estos inversores le van a permitir al propietario ya sea de un negocio o vivienda, emplear un sistema alternativo de producción de energía, como puede ser la energía solar o eólica, esto sin necesidad de baterías o recableo. En caso de ser insuficiente la energía alternativa generada, este es un déficit por parte de la red.
Tipos
Los inversores conectados con la red cuentan con las variantes convencionales de frecuencia baja con el acople de un transformador, también los tipos más innovadores de frecuencia alta, también con el acople de transformador y los diferentes tipos sin transformador, estas son las variantes que existen en la actualidad.
Asimismo, los transformadores de tipo de alta frecuencia, en lugar de transformar la corriente continua de manera directa en corriente alterna correcta para la red, llevan a cabo un proceso informático para transformar la potencia de frecuencia alta y nuevamente a corriente continua, para que luego pase a la tensión de salida de corriente alterna final, que será correcta para la red.
Los inversores sin transformador, especialmente populares en Asia y Europa, aparte de tener un menor tamaño y ser más ligeros, presentan una efectividad mayor que los inversores con transformador.
Pero, el principal defecto de esto equipos es su tardanza para penetrar en el mercado de Estados Unidos, pero esto se debe en parte a la preocupación que existe en ese entorno por una serie de factores que vamos a comentar más adelante.
Pero, desde el año 2005, el NEC de la NFPA concede el permiso de que los inversores sin transformador puedan ser instalados, ya que se eliminó el requisito de que cada uno de los sistemas de electricidad solar cuente con conexión a tierra negativa, así como también se especificaron nuevos requerimientos de seguridad.
Hojas de datos
Las diferentes fichas técnicas que los fabricantes de inversores eléctricos suelen incluir, cuentan con los siguientes datos:
Potencia nominal de salida
Este es un valor que se proporciona ya sea en vatios o kilovatios. En muchos inversores se proporciona un valor nominal de la salida para tensiones diferentes de salida.
Por ejemplo, en caso de que el inversor se pueda configurar para obtener una salida de 240 VCA o en su defecto 208 VCA, este será un caso en el que la potencia nominal de salida podrá ser diferente en cada una de las configuraciones.
Tensión de salida
Este es un valor que indica las tensiones de red a la que el inversor se podrá conectar. En el caso de los inversores de uso residencial, dicha tensión de salida se encuentra en los 240 VCA. Por el lado de los inversores con fines comerciales, la tensión nominal suele ser de 208 VCA hasta llegar incluso a los 600 VCA, además, pueden generar energía trifásica.
Eficiencia máxima
Básicamente, la eficiencia máxima representa el mayor porcentaje de eficiencia que un inversor puede alcanzar.
La gran mayoría de los inversores que están conectados a la red, y fueron comercializados por julio del año 2009, su eficiencia máxima es mayor al 94 %, mientras que otros llegan al 96 %. Asimismo, la energía perdida durante el proceso de inversión se transforma en calor en su mayor parte. Entonces, para que un inversor genere su potencia nominal, es necesario que tenga una potencia de entrada que supere a la de salida.
Un ejemplo de ello son los inversores de 5000 W, y es que para funcionar a su potencia plena de 95 % de rendimiento, debe contar con una entrada aproximada de 5.263 W.
En ese sentido, los inversores que tienen la capacidad de generar energía a tensiones diferentes de corriente alterna pueden tener eficiencias distintas que se asocien a cada tensión
Eficiencia ponderada por la CEC
Esta eficiencia se publica por la Comisión de Energía de California a través de su página web ‘GoSolar’. Con respecto a la eficiencia máxima, este es un valor que representa la eficiencia media y determina de mejor manera el perfil de funcionamiento que tiene el inversor.
Asimismo, los inversores tienen la capacidad de generar energía a tensiones diferentes de corriente alterna, las cuales pueden contar con distintas eficiencias asociadas con cada una de las tensiones.
Corriente máxima de entrada
Esta es la máxima cantidad de corriente continua que un inversor puede usar. Por ejemplo, si un sistema (células solares) genera una corriente mayor a la corriente máxima de entrada, el inversor no usará esa corriente.
Corriente máxima de salida
Esta corriente máxima de salida es la corriente alterna-continua máxima que el inversor puede suministrar.
Este es un valor usado normalmente para representar la clasificación de la corriente mínima que tienen los equipos de protección contra la sobre corriente (los disyuntores y fusibles por ejemplo) y los desconectadores necesarios para la circuito de la salida.
En ese sentido, los inversores que tienen la capacidad de generar energía a voltajes diferentes de corriente continuatienen salidas máximas distintas para cada voltaje.
Tensión de seguimiento de la potencia máxima
Este es un valor que representa el rango de la tensión de corriente continua en el que el rastreador de potencia del punto máximo de los inversores funciona.
En ese caso, el diseñador del sistema tiene que configurar de manera Óptima los strings, para que a lo largo de gran parte del año la tensión propia de los strings se encuentre dentro del rango.
Esto es algo que puede representar una tarea complicada, puesto que la tensión presenta fluctuaciones debido a los cambios de la temperatura.
Voltaje de inicio
Este es un valor que no aparece en muchas hojas de datos de los inversores. De igual manera, este es un valor que señala el voltaje de corriente continua mínima que se requiere para encender el inversor y por ende pueda funcionar.
Esto es algo que se considera importante para las diferentes aplicaciones solares, ya que el diseñador de este sistema de garantizar que exista una suficiente cantidad de módulos solares que se conecten en serie en todas las cadenas para generar el voltaje.
En caso de que no se proporcione este valor, se suele emplear la banda inferior en el rango del voltaje de seguimiento de la potencia máxima como el mínimo voltaje requerido por el inversor.
Clasificación IPxx
Este es el índice de protección ante la penetración o el código IP, el cual clasifica y realiza una valoración del nivel de protección que existe contra la penetración de los objetos sólidos raros o agua, en ese sentido, un valor más elevado quiere decir una mayor protección.
Certificaciones/Cumplimiento
Son las certificaciones que las compañías eléctricas y los códigos eléctricos de la localidad exigen para que se pueda aprobar la conexión con la red de electricidad.
¿Qué tamaño de inversor necesito?
La primera variable que se debe considerar es la potencia que tenga el inversor, y es que esa se encuentra directamente ligada al tamaño que disponga el arreglo solar y por ende, con toda la cantidad de energía a desear que se genere.
Pero a priori, vamos a tomar la referencia de los inversores cuyo destino son los sitios residenciales y pequeños negocios (1,5 a 12 kW). No obstante, todas las consideraciones pueden ser perfectamente aplicadas para aquellos sistemas de mayor tamaño.
En líneas generales, un inversor cuenta con un desempeño mejor cuando se encuentra bajo la conexión de un arreglo solar que dispone de un 80 % a 120 % de toda su potencia nominal.
Un ejemplo de ello, es cuando se cuenta con un inversor de 3000 W, en ese sentido, un óptimo arreglo FV a conectar será de aproximadamente 2400 a 3600 W.
No obstante, se puede dar el caso de que se pueda realizar la conexión de un arreglo solar diferente al rango mencionado de 80 a 120%, pero esto ya es un tema aparte.
¿Inversor con o sin transformador?
Al día de hoy son 2 los tipos de tecnologías que existen de inversores: por una lado tenemos los inversores con transformador y por el otro, aquellos sin transformador.
Aquellos inversores sin transformador significan una innovación tecnológica de los dispositivos con transformador.
El hecho de no disponer de un transformador les convierte en equipos más económicos, ligeros y sobre todo, eficientes. Por esta razón es que especialmente en Asia y Europa han ganado mucha popularidad.
No obstante, el surgimiento de los dispositivos sin transformador en el mercado, ha supuesto cierta lentitud en el continente americano, esto provocado por la preocupación de que el hecho de no disponer de un aislamiento galvánico, estos dispositivos pueden inyectar en teoría, corriente de manera directa a la red de electricidad.
Este es un tema que ha sido probado extensamente, e incluso se ha llegado a concluir que las protecciones electrónicas que están incluidas en los diferentes modelos modernos de inversor, hacen que esta condición sea imposible. Por esta razón es que se permiten todas las instalaciones de inversores sin transformador.
Así que, en líneas generales, los equipos sin transformador están por encima que aquellos que lo tienen.