Los inversores solares de aislada están hechos para trabajar en instalaciones solares que no disponen de conexión a red eléctrica. Estas instalaciones disponen habitualmente de paneles solares, una bancada de baterías solares y en ocasiones de un generador diésel de respaldo.
Los inversores de instalaciones aisladas, también conocidos como inversores off-grid o inversores independientes, son dispositivos electrónicos utilizados en sistemas de generación de energía autónomos que no están conectados a la red eléctrica convencional. Estos sistemas funcionan de manera independiente y no dependen de la red eléctrica para su operación, por lo que se denominan "instalaciones aisladas".
Las principales características de los inversores solares de instalaciones aisladas son:
1 - Autonomía energética: Estos inversores son parte de sistemas de generación de energía autónomos, que pueden incluir paneles solares fotovoltaicos, turbinas eólicas, generadores diésel u otras fuentes de energía renovable. La energía generada se utiliza para alimentar los dispositivos y electrodomésticos directamente o para cargar baterías para su uso posterior.
2 - Almacenamiento de energía: En muchos sistemas aislados, se utilizan baterías para almacenar el exceso de energía generada durante los períodos de alta producción. Las baterías solares proporcionan una reserva de energía para cubrir la demanda eléctrica cuando la generación es insuficiente, como durante la noche o en días nublados.
3 - Conversión DC-AC: Los inversores de instalaciones aisladas convierten la corriente continua (DC) generada por las fuentes de energía renovable y almacenada en las baterías en corriente contínua (DC), para luego convertirla en corriente alterna (AC) que es la forma de energía utilizada por los dispositivos y electrodomésticos comunes.
4 - Regulación de carga y descarga: Los inversores de instalaciones aisladas suelen contar con sistemas de regulación y control que gestionan la carga y descarga de las baterías para asegurar una utilización eficiente de la energía almacenada. Entre algunos parámetros, los inversores solares con regulador de carga integrado controlan la corriente de carga/descarga y el nivel de profundidad de la descarga para poder mantener las baterías solares en óptimo estado.
5 - Sistema de respaldo: En algunos sistemas, especialmente aquellos que dependen de fuentes renovables variables como la solar o eólica, se puede incluir un generador diésel como respaldo para períodos prolongados de baja producción de energía renovable y poder seguir alimentando las cargas.
Los sistemas de instalaciones aisladas son comunes en áreas rurales o remotas donde no hay acceso a la red eléctrica convencional, así como en aplicaciones especiales, como estaciones meteorológicas, casas de campo, refugios, torres de comunicación y proyectos de investigación en lugares aislados. Estos sistemas requieren una planificación cuidadosa, un dimensionamiento adecuado y un mantenimiento regular para asegurar un suministro eléctrico estable y eficiente.
Un inversor aislado, también conocido como inversor fuera de red o inversor autónomo, es un dispositivo que convierte la corriente continua (CC) generada por fuentes de energía, como paneles solares, turbinas eólicas o baterías, en corriente alterna (CA) utilizable para alimentar dispositivos y sistemas eléctricos en áreas no conectadas a la red eléctrica pública. Estos inversores son comúnmente utilizados en sistemas independientes, como casas rurales, instalaciones remotas y sistemas de respaldo de energía.
Aquí está cómo funciona un inversor aislado:
- Generación de Energía: La energía se genera a través de fuentes como paneles solares o turbinas eólicas. Estas fuentes generan electricidad en forma de corriente continua (CC).
- Almacenamiento (si es necesario): En muchos sistemas aislados, se utilizan baterías para almacenar la energía generada durante los momentos en que la generación excede la demanda. Esto permite usar la energía almacenada cuando la generación es insuficiente, como durante la noche o en días nublados. Para determinar la capacidad de almacenamiento es necesario determinar las horas de suministro que de forma diaria esperamos de las baterías solares. Asumiendo que las baterías se cargan y descargan completamente diariamente podemos establecer los kWh necesarios a instalar de baterías. En el caso que preveamos que las baterías solares no se podrán cargar todos los días podemos asumir que lo harán cada 2 o 3 y por ende deberemos dimensionar la carga y descarga de las baterías de forma correcta.
- Inversión de Corriente: El inversor solar aislado toma la corriente continua (CC) de las fuentes de energía y las baterías y la convierte en corriente alterna (CA). Esto es esencial para alimentar dispositivos y sistemas eléctricos que funcionan con corriente alterna. Es importante dimensionar la potencia en alterna (de salida) del inversor con la potencia total de las cargas a alimentar. Aunque habitualmente los inversores de aislada no se dimensionan con la potencia máxima de las cargas tienes que ser de al menos un 50%. Tendremos que tener en cuenta los factores de simultaneidad de la instalación. Eso nos obligará a no poder conectar todas las cargas a la vez. Mientras el factor de simultaneidad se tiene en cuenta en las instalaciones eléctricas de conexión a red, en el caso de las instalaciones solares aisladas, éste deberá ser más restrictivo a fin de mantener las cargas críticas en funcionamiento
- Distribución de Energía: La corriente alterna generada por el inversor se distribuye a los dispositivos eléctricos y sistemas conectados al sistema aislado. Puedes usar la energía para alimentar electrodomésticos, iluminación, herramientas y otros equipos eléctricos. La distribución de esta energía se realiza a través del bus de alterna de salida del inversor. La salida del inversor solar de aislada se conecta a la cometida de la instalación eléctrica de la casa/industria o punto de consumo de la energía. La frecuencia y tensión de la red de consumo será generada por el mismo inversor. Recordemos que nuestra instalación no dispone de conexión a red. Es por ello que en ocasiones y para minimizar el consumo y maximizar la producción solar se realizan "mini redes" de 12 o 24V con los correspondientes aparatos/electrodomésticos a esta tensión. Sin embargo, lo más habitual es tener una red de consumo de 220V i 50Hz con las mismas cargas que usaríamos en una instalación con conexión a red.
- Control y Regulación: Los inversores aislados a menudo vienen con características de control y regulación. Pueden tener funciones de carga para administrar el flujo de energía hacia y desde las baterías, protección contra sobrecargas y bajo voltaje, y sistemas de monitoreo para verificar el estado del sistema y las condiciones de carga. Dependiendo del tipo de inversor solar y de las baterías con las que es compatible éste se comunicará con el BMS (Battery Management System) para controlar todos los parámetros anteriormente mencionados. En el caso que se usen baterías de plomo será el inversor mediante el regulador que se encargará de controlar estos parámetros previamente introducidos. Esta función la hará en lazo abierto (sin recibir información de las baterías). Realmente no hay una comunicación entre baterías e inversor.
- Sistemas de Respaldo: En algunos casos, un inversor aislado puede tener un sistema de conmutación automática que permite cambiar de la fuente de energía principal a una fuente de respaldo, como un generador diésel, cuando la generación de energía renovable no es suficiente. Dependiendo del inversor esta conmutación al sistema de respaldo se realizará de forma automática o manual.
En resumen, un inversor solar aislado desempeña un papel fundamental en los sistemas de energía independientes al convertir la energía generada en una forma utilizable para alimentar dispositivos y sistemas eléctricos. También puede gestionar el almacenamiento de energía en baterías mientras contrala todos sus parámetros eléctrios y administrar el flujo de energía dentro del sistema.
Es habitual el uso de inversores de aislada cuando se tiene como intención alimentar una vivienda de forma autónoma sin conexión a red, suministrar energía a una autocaravana, alimentar una serie de bombas de agua o cualquier otro tipo de consumo habitualmente de un tamaño pequeño y mediano que por cualquier razón no dispone de red eléctrica de forma permanente.
La primera clasificación que podemos encontrar cuando hablamos de inversores solares de aislada es la que hace referencia a su tensión o voltaje de trabajo. Como se ha explicado en la descripción general de la categoría podemos encontrar tres rangos de tensión habituales:
- Inversor Solar 12V: inversor solar de aislada de 12V. Para paneles solares y baterías solares de este rango de tensión. Habitualmente para instalaciones de baja potencia (inferior a 3000W, por ejemplo inversor 12V 2000W)
- Inversor Solar 24V: inversor solar de aislada de 24V. Para combinaciones de paneles solares y baterías solares de este rango de tensión. Habitualmente para instalaciones de potencia media-baja (no superior a los 5000W, por ejemplo inversor solar 3000W)
- Inversor Solar 48V: inversor solar de aislada de 48V. Para combinaciones de paneles solares y baterías solares de este rango de tensión. Habitualmente para instalaciones de potencia media (a partir de los 3000W, siendo habituales, por ejemplo, inversor 48V 3000W, inversor 48V 4000W o inversor 48V 5000W)
Por otro lado, podemos encontrar en el mercado tipos de inversores de aislada de cada uno de los rangos de voltaje mencionados que sean cargadores. Se les llama inversores cargadores a aquellos capaces de gestionar el flujo de DC a AC y de AC a DC.
Esta doble funcionalidad permite cargar las baterías ya sea desde la generación de los paneles o a través de un generador diésel conectado a la instalación solar. También se suelen nombrar por sus voltajes de batería como inversor cargador 12V, inversor cargador 24V o inversor cargador 48V. Los inversores cargadores de aislada permiten una mejor gestión de las diferentes fuentes de energía permitiendo su gestión y asegurando siempre el suministro eléctrico.
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La ubicación de los inversores en un sistema de energía solar depende del tipo de inversor, el diseño del sistema y las consideraciones específicas del sitio. A continuación se detallan algunas opciones comunes para colocar inversores:
- Interior de la vivienda o edificio: En sistemas residenciales más pequeños, es común instalar inversores en interiores, como en el garaje, sótano, cuarto de servicio o incluso en un armario designado. Esta ubicación protege los inversores de las inclemencias del tiempo y facilita el monitoreo y el acceso para mantenimiento. Es importante dotar al inversor de una buena ventilación para poder de esta forma evacuar el calor generado por el mismo. Una mala ventilación puede provocar el sobrecalentamiento del inversor causando el paro del mismo de forma temporal o en el caso de que esta situación se mantenga en el tiempo la avería total.
- Exterior de la vivienda o edificio: Los inversores diseñados para uso exterior se pueden instalar en la pared exterior de la casa o en una estructura especialmente diseñada para protegerlos. Esto puede ser útil si no tienes suficiente espacio interior o si prefieres mantener los inversores fuera de la casa. Los inversores para el exterior deben tener al menos un grado de protección IP65.
- Sala de máquinas o sala de equipos: En aplicaciones comerciales o industriales, los inversores pueden colocarse en una sala de equipos o en una sala de máquinas dedicada. Esto permite un fácil acceso para el mantenimiento y puede estar protegido de manera más efectiva contra el polvo, la humedad y otros elementos. Tal y como se ha comentado para los casos de los inversores ubicados en interior de vivienda debemos asegurar una buena ventilación.
- Postes o soportes/zapatas: En sistemas más grandes, especialmente en instalaciones industriales o de gran escala, los inversores a veces se montan en postes o soportes elevados para minimizar el espacio ocupado en el suelo y para facilitar la disipación del calor. Dependiendo si estas estructuras estan en interior o exterior deberemos seleccionar el grado de protección (IP) correspondiente.
- Inversores integrados en paneles: Algunos sistemas solares pueden incluir inversores integrados en los propios paneles solares. Estos inversores son más pequeños y se colocan en la parte posterior de cada panel. Son comunes en sistemas con microinversores. Estos micro inversores deben tener siempre un grado de protección superior IP65 y una resistencia a la corrosión correspondiente a la ubicación donde se van a instalar.
Independientemente de la ubicación elegida, como se ha mencionado antes es importante tener en cuenta la ventilación adecuada y el acceso para el mantenimiento. Además, los inversores solares deben instalarse en áreas donde no estén expuestos a temperaturas extremas, humedad excesiva o acumulación de polvo que pueda afectar su rendimiento y vida útil.
Trabajar con un profesional en energía solar o un instalador certificado es recomendable para asegurarte de que los inversores se instalen de manera óptima y segura. Si tiene cualquier consulta no dude en ponerse en contacto con los expertos de Tienda Solar.
Elegir el tipo de inversor solar adecuado para tu sistema fotovoltaico implica considerar varios factores. Aquí hay algunos pasos que puedes seguir para determinar qué tipo de inversor necesitas:
- Tamaño del sistema: Considera la cantidad de paneles solares que planeas instalar. En algunos casos se podrán paralelizar dos o mas inversores según las necesidades y tamaño de la instalación. Como hemos comentado antes es importante dimensionar la potencia de inversor acorde a la potencia de consumo y a las expectativas de uso de electrodomésticos o equipos.
- Configuración de los paneles: Si los paneles solares están sujetos a sombreado parcial o están orientados en diferentes direcciones, los optimizadores de potencia podrían ser más eficientes al optimizar el rendimiento individual de cada panel. Es importante revisar la ficha técnica del inversor solar, específicamente la parte que hace referencia a Input / Solar/ PV. Es este apartado se indica la potencia máxima de paneles a conectar, la tensión máxima de MPPT así como la corriente máxima de panel/string que puede aceptar cada entrada de MPPT. En los sistemas aislados es importante tener suficiente capacidad/potencia solar, especialmente para invierno. Al disponer de menor recurso solar necesitaremos más paneles para cargar las mismas baterías en el mismo periodo de tiempo. Es por ello que cuando dimensionamos un sistema solar aislado debemos considerar el invierno como el peor de los escenarios y ajustar la potencia de paneles y capacidad de baterías solares acorde.
- Objetivos energéticos: ¿Estás buscando que el sistema solar cubra una parte del consumo o la totalidad de la residencia o vivienda? Necesitas una autonomía de 1, 2 o más días? Si dispones de un generador de respaldo lo más habitual es disminuir el gasto en combustible y diseñar una instalación que dote a la casa de una autonomía relativamente larga. La autonomía dependerá también en gran medida del recurso solar que se disponga en la ubicación.
- Presupuesto: Hay muchos tipos y marcas de inversores de aislada. Es importante informarse bien de cada uno de ellos ya que se trata de un componente crítico. En el caso de las instalaciones aisladas aun lo es mas ya que en el caso de que tengamos una avería nos quedaremos sin suministro eléctrico al no disponer de red de respaldo.
- Monitorización y control: Antiguamente los inversores de aislada no disponían de sistema de monitorización muy sofisticados. Sin embargo cada vez más los inversores solares de aislada disponen de sistemas (via App) que permiten controlar el estado de carga de las baterías, la cantidad generada por la energía solar y de esta forma saber cuando podemos o no consumir más energía. Es muy recomendable comprar con inversores que cuenten con la posibilidad de monitorizar al menos los parámetros básicos de estado de carga de las baterías y generación solar.
- Asesoramiento profesional: Consulta con un instalador de energía solar o un experto en el campo. Ellos pueden evaluar tu situación específica y recomendarte el tipo de inversor que mejor se adapte a tus necesidades y condiciones.
Recuerda que cada sistema es único, y la elección del tipo de inversor de aislada debe basarse en tus objetivos, condiciones de instalación y requisitos específicos. Un profesional en energía solar puede brindarte orientación precisa y ayudarte a tomar una decisión informada.
De nuevo el Equipo de Tienda Solar esta a tu disposición para cualquier consulta.
