Hablemos de Inversores

El ingeniero Roberto Jiménez nos explica la clasificación y el uso de los inversores en los sistemas fotovoltaicos

Dentro de los componentes que forman un sistema fotovoltaico interconectado a la red, considero que los inversores son el cerebro del sistema, y se les denomina así ya que realizan la conmutación de la energía generada por los paneles fotovoltaicos la cual es producida en corriente continua (CC), y que para su uso comercial tiene que transformarse en corriente alterna (CA), que cuente con los parámetros similares con los que cuenta la energía eléctrica suministrada por la red a la que nos conectamos (tensión en V: Volts y frecuencia en Hz: Hertz). Haciendo una clasificación, contamos con tres tipos de inversores, definidos por sus alcances y usos:

Microinversor: Se denomina así por sus dimensiones y por estar dedicado únicamente a un solo panel fotovoltaico, aunque en el mercado encontraremos algunos que se pueden interconectar con 2 y hasta 4 paneles. Está diseñado para su instalación en intemperie, se coloca en la estructura de aluminio donde se instalan los paneles fotovoltaicos, quedando ubicado en la parte posterior del panel, y existen algunos que se pueden fijar al mismo marco del panel fotovoltaico, siempre y cuando el panel cuente con la preparación. Se conectan entre ellos por medio de un cable fabricado especialmente para interconectarlos y llevar la energía producida al punto de interconexión (tablero principal o secundario). Se puede utilizar para abatir el consumo eléctrico en nivel residencial, comercial e industrial, y ya existen algunos casos donde se han utilizado en granjas solares. De contar con un sistema de monitoreo, es ampliamente recomendable implementarlo, ya que nos brindará el status en tiempo real de la operación, producción y posibles fallas que se presenten durante la vida útil del inversor y sus componentes.

Inversor de cadena: Aunque también se le llega a denominar como inversor central, debe su nombre a su capacidad de administrar “n” cantidad de paneles fotovoltaicos configurados en grupos de cantidades restringidas denominados cadenas, que pueden estar conectados en serie o en paralelo, y para lograr su interconexión entre paneles se utiliza un cable denominado solar, que dentro de sus características debe soportar las condiciones de intemperie predominantes y conducir la energía producida por los paneles en corriente continua (CC), hasta donde esté ubicado el inversor, que puede ser colocado en el exterior, con algunas restricciones, aunque la mayoría de estos inversores se les coloca en el interior, en el cuarto eléctrico del inmueble donde se ubican los tableros eléctricos donde se hace la interconexión. A diferencia del microinversor, este inversor necesita de un mínimo número de paneles fotovoltaicos para poder entrar en funcionamiento. Se puede utilizar para abatir el consumo eléctrico en nivel residencial, comercial e industrial, y ya existen algunos casos donde se han utilizado en granjas solares. De contar con un sistema de monitoreo, es ampliamente recomendable implementarlo, ya que nos brindará el status en tiempo de real de la operación, producción y posibles fallas que se presenten durante la vida útil del inversor y sus componentes.

Inversor central para granjas solares: También denominados huertos solares, operan bajo el mismo principio que el inversor de cadena, pero a gran escala, ya que el inversor administra cientos de paneles fotovoltaicos. Este tipo de arreglos requiere amplias extensiones de terreno y toda una serie de infraestructuras adicionales para su operación. Solo por mencionar, debe tener un monitoreo 24/7 proporcionado por un cuarto de control y personal de campo que se encuentre en sitio, para resolver cualquier contingencia, así como un mantenimiento más estricto ya que el negocio de las granjas es producir la mayor cantidad de energía eléctrica para su comercialización.

Regresando a nuestros casos (residencial, comercial, industrial), es importante conocer el tipo de certificaciones que existen en el mercado. En los Estados Unidos son las organizaciones ANSI (American National Standards Institute) / UL (Underwriters Laboratories) / IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers); En Canadá es el CSA (Canadian Standards Association); E internacionalmente, es la IEC (International Electrotechnical Commission), para asegurar que el inversor a seleccionar cumpla con los requisitos eléctricos que demande la normatividad local. (1)(2)

En América del Norte, los requisitos de prueba para inversores se especifican en la norma UL-1741, que llaman IEEE 1547 e IEEE 1547.1 para la conexión a la red y los requisitos de protección. En Canadá requiere que los inversores cumplan con los requisitos de CSA C22.2 No. 107.1, y en Europa y Asia la IEC 62109-1 e IEC 62109-2. Sin embargo, las diferencias son significativas en los requisitos de conexión a la red en cada país, por lo que los fabricantes de inversores tienen que diseñar diferentes versiones del sistema de control, tanto software como hardware. Para el caso de México, los inversores deben de acreditar la certificación en UL-1741. (3)

Los ensayos del inversor pueden dividirse en tres grandes grupos: 1) pruebas de seguridad incluyendo temperatura, espaciamiento, aislamiento y condiciones anormales; 2) calidad de la salida del inversor tal como armónicos y sincronización; Y 3) respuesta a condiciones anormales de la red, tales como voltaje anormal, frecuencia anormal, fase perdida y anti-isla. (4)

Una reciente actualización del estándar ANSI/ UL 1741 ha incorporado un Suplemento A (SA) para validar nuevas funciones en los inversores, que permitan su interactividad con la red eléctrica y le brinden soporte, todo esto para que la red eléctrica sea más inteligente y se modernice ante el incremento de los niveles de producción de energías renovables. En Estados Unidos, California y Hawái contarán con este tipo de inversores a partir de septiembre de este año. (5)(6)

Referencias /Bibliografía

(1) How2Power Today: ¿Do You Know The ABCs Of Inverter Testing?  by Fred Zhu, Inverters and Product Safety, TÜV Rheinland, Pleasanton, Calif. Marzo 2014. https://goo.gl/XZxTll

(2) Solar Power World Online: A Close-Up On Solar Inverter Testing by Fred Zhu, Inverters and Product Safety, TÜV Rheinland, Abril 2014. https://goo.gl/u7FCPR

(3) UL 1741: Standard for Inverters, Converters, Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources. https://goo.gl/L4Owr0

(4) Solar Power World Online: DNV GL Solar inverter testing steps beyond certification: into the lab and the field. By Kathie Zipp, February 11, 2015. https://goo.gl/qOxgPX

(5) Intertek, Advanced Inverter Evaluation ANSI/UL 1741 Including Supplement A. https://goo.gl/MGdXhP

(6) UL Webinar on demand, Inverters UL 1741 SA, https://goo.gl/BmGh3i

Juan Roberto Jiménez

Juan Roberto Jiménez

Consultor Independiente at Eficiencia Energética y Energías Renovables en CRÉÉE
Ingeniero egresado del IPN con 20 años de experiencia en el área de Ingeniería Civil. Cuenta con 8 años de especialización en el área de Eficiencia Energética y Energías Renovables. Certificado por el FIDE-Conocer en EC0586 Sistemas Fotovoltaicos. Actualmente se desempeña como consultor independiente en Eficiencia Energética y Energías Renovables en CRÉÉE. (Consultancy in Renewable Energy and Energy Eficciency).
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