Inversor híbrido para paneles solares: tipos, repaso de los mejores modelos + características de conexión
Los sistemas de suministro de energía con el uso simultáneo de corriente tradicional y electricidad del sol son una solución económicamente viable para hogares privados, complejos turísticos y de vacaciones e instalaciones industriales.
Un elemento indispensable del complejo es un inversor híbrido para paneles solares, que determina los modos de suministro de tensión, garantizando el funcionamiento ininterrumpido y eficiente del sistema solar.
Para que el sistema funcione de forma eficaz, no sólo es necesario elegir el modelo óptimo, sino también conectarlo correctamente. Y veremos cómo hacer esto en nuestro artículo. También consideraremos los tipos de convertidores existentes y las mejores ofertas del mercado actual.
El contenido del artículo:
Evaluación de las capacidades de un inversor híbrido
El uso de energía solar renovable en combinación con el suministro de energía centralizado ofrece una serie de ventajas. El funcionamiento normal del sistema solar está garantizado por el funcionamiento coordinado de sus principales modelos: paneles solares, controlador de carga, batería, así como uno de los elementos clave: el inversor.
El inversor del sistema solar es un dispositivo para convertir la corriente continua (CC) proveniente de paneles fotovoltaicos en electricidad alterna. Es con una corriente de 220 V que funcionan los electrodomésticos. Sin un inversor, la producción de energía no tiene sentido.
Es mejor evaluar las capacidades de un modelo híbrido en comparación con las características operativas de sus competidores más cercanos: los "convertidores" autónomos y en red.
Convertidor de tipo de red
El dispositivo funciona con la carga de la red eléctrica general. La salida del convertidor está conectada a los consumidores de electricidad, la red de CA.
El esquema es simple, pero tiene varias limitaciones:
- operatividad cuando hay energía CA disponible en la red;
- La tensión de red debe ser relativamente estable y estar dentro del rango operativo del convertidor.
Esta variedad tiene demanda en viviendas particulares con tarifa “verde” vigente para la electrificación.
Versión autónoma del dispositivo.
El dispositivo se alimenta de batería, que recibe carga de los paneles solares a través de un controlador MPPT.El sistema utiliza diferentes tipos de baterías, incluidas baterías de litio de alta tecnología.
En el "llenado" máximo del dispositivo de almacenamiento, el exceso de electricidad se transfiere a la entrada del inversor, cuya salida está conectada a los consumidores finales del AC.
En caso de actividad solar insuficiente, la energía se toma de las baterías y se "convierte" mediante un inversor de voltaje.
Características de la instalación autónoma:
- posibilidad de funcionamiento independiente en ausencia de red de corriente alterna;
- algunos modelos admiten la tarifa de alimentación;
- La eficiencia de las instalaciones es del 90-93%.
Para garantizar la autonomía absoluta de un objeto, es necesario calculo de potencia del panel solar y suficiente capacidad de batería.
Tipo de inversor híbrido
El modelo se diferencia de los dispositivos descritos anteriormente por su “arquitectura” de fabricación especial. En el interior se proporciona un circuito eléctrico especial que le permite funcionar en paralelo con una fuente de corriente (red, generador) en modo convertidor.
Al mismo tiempo, la carga se alimenta desde la red central y paneles solares, dando prioridad al proveedor de DC.
Las ventajas competitivas residen en la versatilidad de los inversores híbridos:
- Neto - una especie de batería de gran capacidad con una eficiencia del 100%.Todo el excedente generado por las placas fotovoltaicas podrá redireccionarse a la red central con una tarifa “verde”.
- Garantizar el suministro eléctrico ininterrumpido. Cuando se corta la fuente de alimentación principal, el sistema cambia al modo autónomo, protegiendo a todos los consumidores de sobretensiones.
- Aumento del límite de potencia de la red durante cargas máximas añadiendo energía del complejo batería-inversor.
Cuando el consumo disminuye, el complejo solar cambia al modo de carga y después de un tiempo vuelve a estar listo para su uso. La función de doble potencia se puede designar: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
La adición de potencia se produce de acuerdo con los siguientes principios:
- si la energía utilizada está por debajo del consumo máximo de la red, además de alimentar la carga, se carga la batería de almacenamiento;
- en ausencia de voltaje en la red, se consume la electricidad recibida de la batería y convertida por el inversor;
- si la carga excede el valor límite de potencia de la red, entonces el déficit se compensa con la electricidad acumulada de la batería solar.
Los modos de funcionamiento enumerados son compatibles con modelos híbridos con cargador.
Tipos de convertidores de corriente
Al elegir el "corazón" de un sistema de suministro de energía autónomo, es necesario comparar correctamente las tareas asignadas al equipo con sus capacidades potenciales.
Las principales características de la clasificación de los inversores híbridos son: un algoritmo para cambiar los modos de funcionamiento, la forma del voltaje de salida y la capacidad de dar servicio a una red monofásica o trifásica.
Comparación de PSU e instalación híbrida.
Algunas empresas, sin saberlo, engañan a los consumidores al llamar inversor híbrido a una unidad de suministro de energía ininterrumpida (UPS). Parecería que ambos dispositivos realizan tareas similares, pero existe una diferencia significativa.
El BPS es un inversor con cargador. El módulo asegura principalmente el consumo energético de la instalación fotovoltaica y, en caso de falta de energía, pasa al consumo de la red.
El funcionamiento del sistema en modo "entrecortado" provoca ciclos adicionales de la batería y acelera su desgaste. En la mayoría de las fuentes de alimentación económicas, el voltaje umbral se establece sin posibilidad de regulación.
En los modelos de inversores híbridos para paneles solares, se excluyen estos saltos: la unidad se adapta a la potencia requerida y funciona simultáneamente con diferentes fuentes de corriente.
Puedes elegir tú mismo tu consumo prioritario. Normalmente, el énfasis está en el consumo de energía de los paneles solares.Algunas unidades híbridas tienen la opción de limitar la potencia suministrada desde la red de la ciudad.
Variedades según la forma de la señal del inversor.
Los convertidores de corriente de células solares se clasifican según el tipo de señal de salida.
Hay:
- onda sinusoidal pura;
- seno modificado (onda cuasi sinusoidal);
- meandro.
Esta última opción prácticamente no se utiliza en la práctica, ya que un cambio brusco de polaridad provoca averías en el equipo.
¿Qué es una onda sinusoidal pura?
El convertidor produce una señal de alta calidad que es superior a la forma de onda de la corriente principal. Esta es la mejor opción para garantizar el funcionamiento de equipos “sensibles”: calderas de calefacción, compresores, motores eléctricos, equipos médicos y dispositivos basados en fuentes de alimentación por transformadores.
Características del cuasi-seno
La transmisión de energía de señal en forma de onda sinusoidal modificada puede reducir la eficiencia de algunos dispositivos, provocar la aparición de ruido, causar interferencias o provocar fallas en el equipo.
Al alimentar transformadores de baja frecuencia, motores asíncronos y síncronos, se ve una pérdida de potencia del 20-30%.Este “defecto” se convierte en energía térmica, calentando excesivamente los dispositivos.
Los inversores con señal de onda pseudosinusoidal son compactos y asequibles. Su uso es recomendable para alimentar dispositivos sin cargas inductivas, diseñados para consumir componentes activos de energía eléctrica.
Este grupo incluye: calentadores termoeléctricos, lámparas incandescentes para sistemas de iluminación y otras estructuras resistivas.
La forma de la señal de salida se indica en el pasaporte del inversor o sistema de alimentación ininterrumpida. Posibles designaciones: "Atrás" - una garantía de la ausencia de una onda sinusoidal pura, "Inteligente" - la probabilidad de recibir corriente de alta calidad en la salida.
Algunos fabricantes indican el factor de distorsión armónica (índice de distorsión no lineal) en el documento adjunto. Si el parámetro es inferior al 8%, entonces la unidad produce un seno casi perfecto.
Modelos monofásicos y trifásicos
Los inversores monofásicos se integran principalmente en el circuito de un sistema fotovoltaico residencial con una tensión estándar de 220V.
El rango de voltaje de salida cuando se conecta a una fase en diferentes modelos varía de 210-240 V, frecuencia de salida - 47-55 Hz, potencia - 300-5000 W.
Los inversores monofásicos se fabrican para voltajes de batería estándar: 12, 24 y 48 V. Para que el convertidor no funcione a su máxima capacidad, es necesario hacer coincidir la potencia del "convertidor" con el voltaje de la batería solar. o batería.
Los inversores trifásicos se utilizan para suministrar corriente trifásica para alimentar motores eléctricos. Uso principal: producción, talleres, fines comerciales.
Los inversores trifásicos se distinguen por su alta potencia (3-30 kW) y una amplia gama de tensión alterna de salida (220 V/400 V).
También se encuentran disponibles en el mercado modelos combinados. Estos incluyen inversores monofásicos con la capacidad de sincronizar las salidas del convertidor con un cambio de fase, lo que le permite alimentar cargas trifásicas. Revisamos todo tipo de equipos para convertir corriente de paneles solares en nuestro otro artículo.
Parámetros de selección del inversor solar
La eficiencia del convertidor y de todo el sistema de suministro de energía depende en gran medida de la elección correcta de los parámetros del equipo.
Además de las características descritas anteriormente, debes evaluar:
- potencia de salida;
- tipo de protección;
- Temperatura de funcionamiento;
- dimensiones de instalación;
- eficiencia;
- disponibilidad de funciones adicionales.
Consideremos a continuación todas estas características con más detalle.
Criterio n.º 1: potencia del dispositivo
La clasificación del inversor solar se selecciona en función de la carga máxima de la red y la duración esperada de la batería. En el modo de arranque, el convertidor es capaz de entregar un aumento de potencia a corto plazo en el momento de la puesta en servicio de cargas capacitivas.
Este periodo es típico al encender lavavajillas, lavadoras o frigoríficos.
Cuando se utilizan lámparas de iluminación y un televisor, es adecuado un inversor de baja potencia de 500-1000 W.Como regla general, es necesario calcular la potencia total del equipo utilizado. El valor requerido se indica directamente en el cuerpo del dispositivo o en el documento adjunto.
Criterio n.º 2: nivel de protección
Un inversor solar de alta calidad debe tener varias etapas de protección. Posibles opciones: sistema de refrigeración forzada, prevención de cortocircuitos, protección contra caídas y sobretensiones en la red.
También es importante tener una carcasa sellada y reforzada que evite que entren partículas de polvo y humedad. El indicador de protección de equipos eléctricos está estandarizado según la normalización IEC-952.
Para condiciones de funcionamiento en exteriores, son adecuados los modelos con el índice "IP65": la resistencia y confiabilidad del inversor permiten su uso en la atmósfera exterior.
Criterio n.° 3: temperatura de funcionamiento y dimensiones
Una amplia gama de valores es un indicador de una calidad de construcción decente del inversor. El valor del indicador es especialmente relevante cuando se coloca el convertidor en una habitación sin calefacción.
El peso es un indicador indirecto de la calidad del inversor. Existe una opinión: cuanto más pesado es el convertidor, más potente es. Esto se debe a la presencia de un transformador en equipos de alta potencia.
En los modelos "ligeros", la ausencia de un transformador puede provocar una avería del inversor cuando se suministra una corriente de arranque elevada.
Criterio n.º 4: eficiencia
Los expertos recomiendan comprar "convertidores" actuales con una eficiencia del 90% o más. Sólo con este parámetro el funcionamiento del sistema solar será efectivo y su disposición conveniente. Perder el 10% de la energía solar es un lujo inaceptable.
Funcionalidad adicional. Las capacidades avanzadas afectan el costo del equipo y no siempre tienen demanda. Sin embargo, algunas opciones valen el dinero gastado.
Los “dispositivos” útiles y necesarios incluyen:
- adición automática de potencia del inversor a la red eléctrica;
- ajustar el período de carga de la batería;
- selección de fuente de corriente prioritaria;
- mantener el trabajo con diferentes tipos de baterías (alcalinas, fosfato de hierro y litio, helio, AGM, ácidas);
- posibilidad de funcionamiento combinado con un convertidor de red;
- configurar el indicador de voltaje - evitar "saltos" en el voltaje de la red;
- Posibilidad de actualizar el inversor actualizando el firmware.
Los convertidores modernos se pueden conectar a una PC para programación y monitoreo.
Revisión de convertidores híbridos populares
Entre los consumidores, los inversores de empresas extranjeras recibieron buenas críticas: Xtender (Suiza), Prosolar (China), Victor Energy (Holanda), SMA (Alemania) y Xantrex (Canadá). Representante nacional - MAP Sine.
Gama Xtender de inversores multifuncionales
El convertidor híbrido Studer de Xtender encarna el estándar de calidad suizo en electrónica de potencia. Los inversores solares de la serie Xtender se caracterizan por su impresionante resistencia y su amplia funcionalidad.
Variedad de modelos: XTS - representantes de baja potencia, XTM - modelos de potencia media, XTN - inversores de alta potencia.
Cada serie Xtender Hybrid ofrece las siguientes características y opciones:
- alimentación de onda sinusoidal pura;
- “adición” de energía a la red desde la batería;
- cuando disminuye la tensión de la red, se reduce el consumo de la fuente de alimentación central;
- dos modos de selección de prioridad: el primero es "suave" con suministro de energía dentro del 10%, el segundo es un cambio completo a la batería;
- variedad de configuraciones del instalador;
- gestión del generador de respaldo;
- modo de espera con un amplio rango de control;
- Monitoreo remoto de los parámetros del sistema.
Todas las modificaciones tienen la función Smart Boost: conexión a diferentes proveedores de energía (grupo electrógeno, inversor de red) y Power Shaving: cobertura garantizada de cargas máximas.
Convertidores Prosolar Híbridos óptimos
El modelo de fabricación china tiene buenas características y un coste aceptable (alrededor de 1200 dólares). El convertidor optimiza el funcionamiento de los paneles solares almacenando la energía no utilizada en la batería.
Características distintivas:
- opción de rastrear el punto de potencia límite de una batería solar;
- pantalla LCD de información que muestra los parámetros operativos del sistema;
- cargador de batería de 3 niveles;
- ajuste de corriente máxima hasta 25A;
- comunicación del inversor.
El convertidor se conecta a un PC mediante software (suministrado como kit). Es posible modernizar el inversor mediante un flasheo innovador.
Inversores de onda sinusoidal Phoenix Inverter
Los inversores Phoenix cumplen con altas exigencias y son adecuados para aplicaciones industriales. La serie Phoenix Inverter se lanza sin cargador incorporado.
Los convertidores están equipados con el bus de información VE.Bus y permiten el funcionamiento en configuraciones en paralelo o trifásicas.
El rango de potencia de la gama de modelos es de 1,2 a 5 kW, la eficiencia es del 95% y el tipo de voltaje es sinusoide.
Ventajas competitivas:
- La tecnología “SinusMax” apoya el lanzamiento de “cargas pesadas”;
- dos modos de ahorro de energía: opción de búsqueda de carga y reducción de corriente sin carga;
- presencia de un relé de alarma: notificación de sobrecalentamiento, voltaje insuficiente de la batería, etc.;
- Configuración de parámetros programables a través de PC.
Para lograr una alta potencia, se pueden conectar hasta seis convertidores en paralelo a una fase. Por ejemplo, una combinación de seis dispositivos con una clasificación de 48/5000 es capaz de proporcionar una potencia de salida de 48 kW/30 kVA.
Dispositivos MAP domésticos Hybrid y Dominator
La empresa MAP Energia ha desarrollado dos modificaciones del convertidor híbrido: Gibrid y Dominator.
El rango de potencia del equipo es de 1,3 a 20 kW, el período de cambio entre modos es de hasta 4 ms y existe la posibilidad de "bombear" electricidad a la red de la ciudad.
Características generales de los convertidores de tensión Híbridos y Dominator:
- transformador basado en un toro;
- No hay estabilización del voltaje de entrada;
- modo de “bombeo” de energía;
- la salida es seno puro;
- generación de exceso de energía a la red;
- limitación del consumo de corriente en la entrada de CA;
- clase IP21;
- El consumo en modo “suspensión” es de 2-5W.
La eficiencia de los convertidores alcanza el 93-96%. Los dispositivos han superado con éxito las pruebas de uso a temperaturas ultrabajas (valor límite -25°, una reducción breve a -50 °C es aceptable).
Posibles diagramas de conexión.
A la hora de construir un complejo fotovoltaico combinado con una red central, existen diferentes opciones para conectar un inversor.
Opción n.° 1: circuito con controlador de carga de CC
La opción más popular es donde la batería se carga a través de un controlador solar MPPT (análisis del punto de máxima potencia).
Características de la solución:
- uso eficiente de energía renovable cuando la red está encendida o apagada;
- la capacidad de activar el funcionamiento desde el sistema solar después de que se descargue la batería.
Y otra solución es aumentar ligeramente las pérdidas por conversión de energía en la sección "controlador-batería-inversor".
Opción n.° 2: esquema con un convertidor híbrido y de red
Convertidor de red a la salida del inversor de batería. Según el diagrama, dos convertidores están conectados a diferentes paneles solares.
El convertidor híbrido se conecta al panel fotovoltaico opcional para recargar la batería, y el convertidor de red se conecta al módulo solar principal.
Características del sistema:
- funcionamiento ininterrumpido independientemente de la presencia de tensión de red central;
- alta eficiencia y minimización de pérdidas en el lado de CC debido a un nivel de voltaje suficiente de la batería solar;
- las baterías casi siempre funcionan en modo buffer, lo que aumenta su vida útil;
- el uso de inversores híbridos diseñados para cargar la batería desde la salida;
- la necesidad de ajustar el funcionamiento del inversor de red.
La potencia total del convertidor de red no debe exceder la potencia del "convertidor" híbrido; esto le permite utilizar la energía de los paneles solares en caso de descarga de la batería o corte de la red.
Independientemente del circuito elegido, a la hora de conectar el inversor conviene tener en cuenta una serie de matices:
- Las conexiones de cables para CC no tienen por qué ser largas. Es aconsejable colocar el inversor muy cerca (hasta 3 m) de los paneles solares y luego "construir" la línea principal con CA.
- El convertidor no debe montarse sobre estructuras fabricadas con materiales inflamables.
- El inversor de pared está ubicado a la altura de los ojos para facilitar la lectura de la información de la pantalla.
Existen requisitos especiales para conectar modelos con una potencia superior a 500 W. La conexión debe ser rígida con un contacto confiable entre los terminales del dispositivo y los cables.
También en nuestro sitio web hay otros artículos sobre energía solar y cómo conectar componentes y módulos individuales al ensamblar un sistema autónomo.
Le recomendamos leer los siguientes materiales:
- Diagrama de conexión de paneles solares: al controlador, a la batería y a los sistemas reparados.
- Cargador de batería solar: dispositivo y principio de funcionamiento de la carga solar.
- Cómo hacer una batería solar con tus propias manos: métodos para ensamblar e instalar un panel solar.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El concepto de “inversor híbrido”, su estructura, funciones y opciones:
Descripción general de las capacidades, modos de funcionamiento y eficiencia del uso del convertidor multifunción InfiniSolar de 3 kW:
Diseñar un sistema de suministro de energía solar es una tarea compleja y responsable. Lo mejor es confiar el cálculo de los parámetros necesarios, la selección de los componentes del complejo solar, la conexión y la puesta en servicio a profesionales.
Los errores cometidos pueden provocar fallas en el sistema y un uso ineficaz de equipos costosos..
¿Está eligiendo la mejor opción de convertidor para operar un sistema autónomo de suministro de energía solar? ¿Tiene preguntas que no cubrimos en este artículo? Pregúntales en los comentarios a continuación; intentaremos ayudarte.
¿O tal vez notó imprecisiones o inconsistencias en el material presentado? ¿O desea complementar la teoría con recomendaciones prácticas basadas en la experiencia personal? Escríbenos sobre esto, comparte tu opinión.
Si elige el inversor adecuado y de alta calidad, incluso podrá ganar dinero con su casa ecológica. El mayor problema para Rusia a la hora de organizar un hogar totalmente independiente desde el punto de vista energético es la falta de una “tarifa verde”, gracias a la cual será posible vender el exceso de energía a la red. Por eso, el concepto de casa ecológica es muy atractivo para el Lejano Oriente, donde hay mucho sol y territorios subdesarrollados.
¿Cuál es el problema? No hay tanto sol en un año, puedes ahorrar energía para usarla más tarde. Esto no es un problema en absoluto. ¿Quieres culpar al país de todo? Y luego, por ejemplo, si existiera tal ley, se vendería toda la electricidad en caso de necesidad, y luego, ¿qué hacer en invierno o en cualquier otro momento? Ésta también es una posibilidad muy controvertida. Otra cosa es que en general estamos muy por detrás. Pero no tiene sentido exagerar los problemas que hay en todo.
El problema es que en Rusia el “arancel verde” no ha sido adoptado a nivel legislativo. Por tercer año consecutivo se ha discutido activamente el proyecto de ley, que, por cierto, está bastante bien pensado.
La esencia de este proyecto de ley es que el gobierno quiere regular la producción de electricidad en instalaciones de microgeneración con una capacidad de hasta 15 kW. Se eligió esta potencia en particular porque la conexión de dichas estaciones no supondrá un exceso de carga en la red eléctrica.
Por ejemplo, en la vecina Ucrania, los residentes disfrutan desde hace varios años de los beneficios de la “tarifa verde”, vendiendo el exceso de electricidad al Estado. Esto es especialmente cierto durante el pico de productividad de los paneles solares, de mayo a agosto, cuando en realidad es posible vender el exceso de electricidad a una “tarifa de alimentación”.
Anatoly, ¿cómo puedes ahorrar energía para poder utilizarla más adelante en invierno? Comparte tu secreto con la comunidad energética global.
Por favor dígame cómo/dónde conectar un inversor híbrido para suministrar electricidad a la red si hay estabilizadores de voltaje triac monofásicos en la entrada: ¿antes o después de los estabilizadores? Está previsto instalar un inversor monofásico con posterior ampliación del sistema a trifásico.