Un inversor es un dispositivo de electrónica de potencia que convierte la corriente continua (DC) en corriente alterna (AC). En un sistema de energía solar, transforma la corriente continua generada por los paneles en la corriente alterna utilizada en hogares y fábricas, permitiendo que la electricidad se inyecte a la red o se consuma en el propio lugar de producción. En fuentes turcas, el mismo equipo también puede aparecer con el término invertör; la denominación recomendada por la Asociación de la Lengua Turca es evirici. Los tres términos describen el mismo equipo. Aunque el panel es la parte visible del sistema, que la energía generada pueda utilizarse depende por completo de este dispositivo. En este artículo analizaremos la función del inversor, la diferencia entre DC y AC, los distintos tipos de inversores y lo que realmente significan los valores de eficiencia.

¿Qué es un inversor?

Un inversor es un dispositivo que transforma la electricidad que circula en una dirección fija en su entrada en una electricidad alterna que cambia de dirección un determinado número de veces por segundo. No realiza esta operación mediante piezas mecánicas, sino mediante elementos de conmutación semiconductores. Los transistores de potencia del dispositivo (generalmente IGBT o MOSFET) se encienden y apagan a escala de microsegundos; cuando estos rápidos pulsos de conmutación pasan por filtros, se obtiene una onda sinusoidal suave similar a la de la red eléctrica.

Con una comparación sencilla: el panel produce energía como un arroyo que fluye en una sola dirección, mientras que la red espera una onda que oscila hacia delante y hacia atrás. El inversor es el traductor entre estos dos lenguajes.

Los modelos utilizados en plantas solares no son simples dispositivos de conversión. Un inversor solar moderno integra en una misma carcasa las siguientes unidades:

• Etapa de potencia: circuito de conmutación y filtros que convierten DC en AC.
• Entrada MPPT: canal de entrada que busca continuamente el punto de funcionamiento en el que la cadena de paneles produce la máxima potencia. En sistemas grandes existen varias entradas MPPT independientes.
• Placa de control y comunicación: unidad que gestiona la sincronización con la red, registra los datos de producción y permite la monitorización remota.
• Circuitos de protección: hardware que lleva el sistema a un estado seguro en situaciones de sobretensión, sobrecorriente, fallo de aislamiento o funcionamiento en isla.

¿Cuál es la función del inversor en un sistema de energía solar?

No es posible resumir la función del inversor en una sola frase, porque desempeña varias tareas dentro del sistema. Si se observa en conjunto cómo funcionan los sistemas de energía solar, el inversor actúa tanto como convertidor como elemento de gestión de la cadena.

Conversión. Esta es su función principal. La corriente continua generada por las células fotovoltaicas del panel solar se convierte en corriente alterna de 230 V / 400 V y 50 Hz.

Sincronización con la red. Para que la AC generada pueda inyectarse en la red, la tensión, la frecuencia y el ángulo de fase deben coincidir exactamente con los de la red. Incluso una desviación de milisegundos puede impedir la transferencia de energía. El inversor muestrea continuamente la red y sincroniza su salida con estos valores.

Seguimiento del punto de máxima potencia. La tensión de entrada se ajusta continuamente para captar la máxima potencia que puede entregar la cadena de paneles. Este punto cambia con el paso de nubes, las variaciones de temperatura o el sombreado; el inversor continúa siguiéndolo.

Monitorización e informes. La potencia instantánea, la producción diaria y acumulada y los registros de fallos se consultan a través del inversor. En una instalación, una de las formas más prácticas de comprobar si los paneles están funcionando suele ser revisar los datos de la pantalla del inversor.

Seguridad. Cuando se interrumpe la red, el inversor detiene la producción. Este comportamiento, denominado protección anti-isla, es obligatorio para la seguridad del personal de mantenimiento que trabaja en la línea.

Diferencia entre corriente DC y AC

Los paneles solares solo pueden producir físicamente corriente continua, mientras que la red eléctrica está construida sobre corriente alterna. Esta incompatibilidad es precisamente la razón de ser del inversor.

La razón por la que la infraestructura de distribución eléctrica se basa en AC también aparece en las dos últimas filas de esta tabla: como la tensión alterna puede elevarse fácilmente mediante transformadores, puede transportarse durante cientos de kilómetros con pérdidas reducidas.

¿Cuáles son los tipos de inversores?

Los inversores se diferencian según el número de paneles conectados, su relación con la red y su compatibilidad con sistemas de almacenamiento. También son habituales las arquitecturas híbridas que combinan varios tipos en una misma instalación.

Inversor string

Su nombre proviene de “string”, es decir, una cadena de paneles. Los grupos de paneles conectados en serie llegan a la entrada de un único inversor. La mayoría de las instalaciones residenciales y comerciales de tamaño medio sobre cubierta utilizan este tipo. Su instalación es rápida y el mantenimiento puede realizarse desde un único punto, por lo que ofrece una buena relación entre coste y rendimiento.

Su punto débil proviene de la propia conexión en serie: si un panel de la misma cadena queda sombreado o se ensucia, toda la cadena desciende al nivel de corriente del panel más débil.

Microinversor

Se instala un inversor independiente detrás de cada panel; la conversión se realiza a nivel de panel. El sombreado de un panel no afecta a los demás, porque los paneles funcionan de forma independiente.

Destaca en instalaciones irregulares con sombras de chimeneas, varias inclinaciones de cubierta o superficies orientadas en distintas direcciones. Sin embargo, como requiere un equipo por cada panel, normalmente no se prefiere en plantas de gran escala.

Inversor híbrido

Combina en un único dispositivo la conexión a la red y la gestión de la batería. Durante el día, el excedente de producción carga el banco de baterías, y por la noche esa energía se destina al consumo. De este modo se reduce la diferencia temporal entre las curvas de producción y consumo.

A medida que la liquidación horaria adquiere importancia, las arquitecturas híbridas ganan peso; para la vertiente económica del tema puede consultar nuestros artículos sobre cómo se calcula la compensación horaria y cómo se almacena la energía.

Inversor central

Son grandes unidades en contenedor o armario utilizadas en plantas de energía solar de escala megavatio. Numerosas cadenas de la instalación se agrupan en cuadros combinadores DC y se conducen a una única unidad central.

El coste por unidad de potencia es bajo y la operación se centraliza. A cambio, la capacidad afectada en caso de avería es elevada; por eso la redundancia y la planificación del mantenimiento se vuelven críticas.

Inversor off-grid

Es el inversor utilizado en sistemas que funcionan completamente independientes de la red. Como no existe una referencia de red, genera por sí mismo su frecuencia y tensión y, por tanto, debe utilizarse junto con un banco de baterías. Dado que la química de la batería determina directamente la vida útil del sistema, conviene evaluar previamente los tipos de baterías para energía solar.

Los terrenos agrícolas sin acceso a la red, casas de montaña, estaciones base y aplicaciones de riego solar son usos típicos de este tipo.

¿Qué significa la eficiencia del inversor?

La eficiencia del inversor indica qué proporción de la potencia DC que entra al dispositivo se transfiere a la salida en forma de AC. Todas las pérdidas se convierten en calor. Aunque los equipos actuales alcanzan valores elevados, un único porcentaje indicado en un catálogo no describe por completo el comportamiento real en campo.

La diferencia se debe a que un inversor no trabaja a su potencia nominal durante todo el día. Por la mañana y al atardecer funciona muy por debajo de su capacidad, mientras que al mediodía se acerca a la carga máxima. Como la eficiencia disminuye con cargas parciales, la eficiencia europea, basada en una media ponderada, ofrece una estimación más fiel de la producción real.

La temperatura también influye. Cuando la temperatura ambiente supera un determinado umbral, el dispositivo reduce su potencia de salida para protegerse; este fenómeno se denomina derating. Por eso, instalar el inversor en un lugar sombreado y con ventilación sin obstáculos es tan importante como su valor de eficiencia.

Otro factor es la relación DC/AC. En la mayoría de los proyectos, la potencia instalada de los paneles se selecciona por encima de la potencia del inversor, porque los paneles no producen a potencia máxima durante gran parte del año. Si esta relación es demasiado alta, una parte de la producción se recorta en las horas centrales del día. En instalaciones con sistema de seguimiento solar el cálculo cambia: como los paneles siguen al sol durante todo el día, la curva de producción presenta un perfil más equilibrado y amplio desde la mañana hasta la tarde, en lugar de un pico estrecho concentrado al mediodía como ocurre en sistemas fijos. Este perfil aumenta el nivel de carga del inversor durante el día y reduce el riesgo de clipping; por tanto, la relación DC/AC debe evaluarse por separado en proyectos con tracker. Puede utilizar nuestra calculadora de energía solar para estimar la producción de su sistema y seguir la lógica del cálculo en nuestro artículo donde explicamos cómo se realiza.