Aug 20, 2020 6:04:13 PM | Inversores Solares

Escrito por Daniel Felipe Rozo Pulido – Ingeniero Mecánico- Universidad de los Andes para Dielco SAS.

El incremento en la demanda de sistemas solares fotovoltaicos es un fenómeno imparable a nivel mundial, debido a que cada día que pasa el mundo se acerca al fin de los recursos no renovables,

los cuales han sido utilizados para sistemas de generación de energía desde hace siglos. Actualmente, los sistemas solares proveen una eficiencia de conversión de energía promedio del 20%, la cual representa la cantidad de energía solar que se transforma en energía eléctrica por medio de un sistema de este tipo. Sin embargo, este valor de eficiencia ha venido creciendo a medida que los elementos que componen a estos sistemas han evolucionado y se han vuelto más eficientes, gracias a los avances tecnológicos que se presentan todos los días. Dicho crecimiento persiste y se espera crezca de manera más acelerada en los próximos años. Uno de los elementos fundamentales a la hora de implementar un sistema solar fotovoltaico son los inversores, que son aquellos equipos encargados de transformar la corriente proveniente de los paneles solares, de tipo continua, en corriente de tipo alterna, la cual es usada para alimentar hogares, industrias y demás sistemas que requieran energía eléctrica para su funcionamiento. Adicionalmente, esta corriente puede ser almacenada en baterías, las cuales hacen parte de un sistema solar fotovoltaico tradicional. Por otro lado, existen sistemas que son utilizados para alimentar la red eléctrica, los cuales son tradicionalmente denominados como parques solares, los cuales pueden tener capacidades instaladas de hasta de 2245 MW, como en el parque solar más grande el mundo ubicado en India. Dicho valor, puede ser comparado con sistemas de generación de energía en centrales hidroeléctricas tales como Hidroituango, la cual tiene una capacidad instalada de 2400 MW, pero tiene una eficiencia de conversión de energía promedio del 80% [1].[2] 

Al momento de seleccionar un inversor es imprescindible tener claro los requerimientos mínimos que deben cumplir dichos elementos:

• Deben tener eficiencias considerablemente altas que permitan al sistema completo tener la mayor capacidad de generación posible (20%).
• Capacidad de instalación en ambientes con condiciones meteorológicas y ambientales complejas tales como alta humedad y altas temperaturas.
• Vida útil mayor o igual a 20 años.
• Operación silenciosa, que generen poco ruido al entrar en operación.
• Disminuir, en la mayor cantidad posible, la interferencia electromagnética en los equipos conectados al sistema y en los equipos ubicados cerca a él.

Es importante realizar una correcta diferenciación entre los tipos de inversores que son utilizados en la industria. Existen dos tipos de inversores: Monofásicos y trifásicos. Los inversores monofásicos o de una sola fase, están conectados a una única fase de la red eléctrica y son comúnmente utilizados en sistemas solares fotovoltaicos pequeños tales como sistemas residenciales. 

En el caso de los inversores trifásicos, dichos elementos son utilizados en sistemas de generación más grandes, tales como industrias y empresas productoras. En este caso, los inversores están conectados a las 3 fases de la red eléctrica debido a que, si se entregara una cantidad de energía muy grande en un inversor monofásico, la corriente que fluye a través de la red eléctrica se volvería altamente asimétrica, generando problemas en dicha red.

Existen diferentes configuraciones o arquitecturas en los cuales se utilizan los inversores. A continuación, se presenta un esquema descriptivo de cada uno de ellos.

Imagen 1- Configuraciones más utilizadas en sistemas solares fotovoltaicos [3]

1. Inversores Centrales: Es la configuración más simple, donde los módulos o paneles se conectan en serie con el objetivo de incrementar el voltaje del sistema. En dicha configuración se pueden conectar varios paneles conectados en serie, en arreglos en paralelo, los cuales están conectados a un único inversor. Este tipo de configuración es la más utilizada en sistemas solares fotovoltaicos a gran escala.
2. Inversores integrados por módulos: En esta configuración, cada inversor está directamente conectado a un solo módulo, por lo que puede haber centenares de inversores. Debido a que comúnmente los módulos manejan voltajes o tensiones muy bajas, los inversores requieren 2 etapas de conversión de energía: la primera consiste en aumentar la intensidad de la energía para que en la segunda etapa, esta sea convertida a corriente alterna y pueda ser utilizada.
3. Inversores en serie: Es una configuración que mezcla tanto la configuración 1 como la 2, donde se conectan unos módulos en serie a unos inversores que están igualmente conectados en serie, entre sí. Dicha configuración suele tener una desventaja relacionada con voltajes DC muy altos, los cuales requieren sistemas de seguridad más altos, comparados con arreglos más simples como la configuración 1.
4. Inversores Multi Serie: Este tipo de configuración mezcla la capacidad de generación de la configuración en serie con el bajo costo que tiene la configuración de inversores centrales. 

Referencias

[1] José A. Roca, Las 20 mayores plantas fotovoltaicas del mundo: India manda en el ranking y España entra en el top 20, El periódico de la energía, mayo 18 de 2020. Recuperado del siguiente vínculo el día 27 de Julio de 2020: Link

[2] Proyecto Hidroeléctrico Ituango © Copyright 2016, Recuperado del siguiente vínculo el día 27 de Julio de 2020: Link

[3] Klaus Jäger, Olindo Isabella, Arno H.M. Smets, René A.C.M.M. van Swaaij, Miro Zeman, A student introduction to solar energy, Delft, the Netherlands, Marzo 13 de 2014.Escrito por Daniel Felipe Rozo Pulido – Ingeniero Mecánico- Universidad de los Andes para Dielco SAS.