Inversores Cargadores Híbridos

Más sobre los inversores solares híbridos

Los inversores híbridos de conexión a red son quizás cada vez los más habituales dentro de la industria, pero no significa que en ocasiones particulares sean la opción más adecuada.  Los inversores solares híbridos de conexión a red están ganando cuota de mercado conforme la opción de autoconsumo con baterías va ganando adeptos, pues permiten que ante un fallo de suministro de la red, el usuario pueda continuar con servicio gracias a su instalación.

Este tipo de inversores son capaces de operar conectados a red, poder gestionar la carga de baterías del sistema y de forma puntual que el sistema funcione sin suministro de la red exclusivamente con el uso de la energía almacenada en las baterías o con la que se esté generando en ese momento gracias a los paneles solares fotovoltaicos.

Estos inversores son los más versátiles y flexibles que se pueden encontrar en la industria. Éstos permiten gestionar de forma óptima las diferentes fuentes de energía disponibles (paneles solares, baterías y la red eléctrica). Son óptimos para los sistemas híbridos con varias cargas de consumo y variar fuentes de generación permitiendo así una gestión inteligente del sistema (red / consumos / generación solar y baterías).

La tensión de uso de este tipo de inversores oscila habitualmente entre los 48V y los 500V dependiendo de los diferentes componentes utilizados. Este tipo de inversores puede funcionar en diferentes modos dependiendo de cada situación:

-        Modo de Carga: cuando no haya ningún tipo de generación de los paneles solares y las baterías estén completamente descargadas, el inversor solar se encargará que la red eléctrica cargue las baterías solares. El modo carga también se da cuando el consumo de las cargas es inferior a la producción solar. De este modo el excedente que no se consume se almacena en las baterías para un consumo posterior. El modo carga es la gran ventaja de los inversores híbridos ya que permite realizar el peak-shaving. Es decir, almacenar energía durante los picos de producción y cuando el consumo es mas reducido (especialmente se da en los consumos domésticos) para poder luego (a través de las baterías solares) poder usar esta energía por la noche o tarde cuando ya no hay tanta generación solar y el consumo tiende a subir en comparación el tramo medio del día.  Los inversores híbridos también permiten programar cuando se ejecuta el modo carga y cual es la fuente que carga las baterías. Puede que en ocasiones y dado el precio de la electricidad sea me razonable cargar las baterías con energía de la red o en ocasiones dar prioridad a la carga con los paneles solares. El modo carga programado de forma adecuada nos permite optimizar los flujos de carga/descarga/generación y consumo según convenga en cada situación.

-        Modo off-grid: El sistema funciona como si no existiera la red. Las cargas se alimentan a través de los paneles solares y la energía almacenada en las baterías. Esta es sin duda otra de grandes ventajas de los inversores solares híbridos. Algo que podría parecer una obviedad no es tan claro. No todos los inversores solares de conexión a red pueden funcionar cuando la red eléctrica se cae. De hecho como hemos explicado en la sección de inversores solares de conexión a red, éstos normalmente no pueden operar sin la red ya que no son capaces de sincronizarse con los parámetros necesarios para poder operar. Es por eso que cuando un inversor no dispone del modo off-grid no puede suministrar electricidad a las cargas si no hay red eléctrica aunque haya suficiente generación solar. Es posible que en algunos casos aunque el inversor disponga de modo off-grid sea necesario que las baterías solares puedan trabajar en este modo. En ocasiones los fabricantes de baterías suministran lo que le llaman un modulo "back up" para poder trabajar en modo off-grid. 

-        Modo autoconsumo: Los paneles solares suministran electricidad a las cargas de forma instantánea y el excedente que pudiera haber se almacena en las baterías si aun tuvieran capacidad. En caso contrario la energía se vertería a la red. El modo auto consumo seria el modo que podría tener un inversor de conexión a red. Los paneles generan y en el mismo momento el inversor alimenta las cargas de forma instantánea. 

Inversores híbridos "de aislada" o para instalación aislada

En ocasiones también se les denomina inversores híbridos a aquellos inversores que se montan en instalaciones aisladas que permiten la carga de baterías, por ejemplo, desde un generador auxiliar o la red. Son, por ejemplo, inversor híbrido 12V o inversor híbrido 24V. Éstos se les puede llamar inversores híbridos de aislada. En este caso, la diferencia fundamental es que estos últimos no son capaces de sincronizarse con la red eléctrica ni de verter su energía a esta, por lo que siempre actúan en paralelo. Este tipo de inversores integran en su electrónica el regulador/cargador de las baterías. Es muy habitual que un sistema aislado con baterías este compuestos por el conjunto inversor + regulador/cargador + baterías solares. Los inversores híbridos de aislada integran en un mismo aparato inversor, regulador y cargador haciendo de estos inversores productos más compactos y fáciles de configurar. 

¿Qué diferencia hay entre un inversor híbrido y uno normal?

La principal diferencia entre un inversor solar híbrido y uno normal radica en las capacidades adicionales en cuanto a la gestión de los flujos de enería que ofrece el inversor híbrido. Aquí están las principales diferencias:

• - Funcionalidad dual: Un inversor solar ya sea de conexión a red o "de aislada" convierte la corriente continua (DC) en corriente alterna (AC) para alimentar los dispositivos eléctricos de forma instantánea, es decir la energía eléctrica se debe consumir en el mismo momento de la generación. Por otro lado, un inversor híbrido no solo realiza la función de inversor, sino que también puede actuar como un cargador de las baterías solares. Esto significa que puede cargar las baterías conectadas al sistema utilizando la energía de la red eléctrica o de fuentes renovables como paneles solares o turbinas eólicas o fuentes no renovables como un generador diésel.

• - Almacenamiento de energía: Los inversores híbridos están diseñados para trabajar con sistemas de almacenamiento de energía, como baterías. Pueden gestionar la carga y descarga de las baterías de manera eficiente, lo que permite almacenar el exceso de energía generada durante los momentos de alta producción y utilizarla cuando la producción es baja o en caso de cortes de energía. Los inversores híbridos son los responsables de controlar los parámetros de carga/descarga de las baterías según las necesidades de consumo y según los valores permitidos por las baterías. Normalmente los inversores híbridos se comunican con el BMS (Battery Management System) de las baterías para realizar estos controles y gestiones. Esta comunicación se da principalmente con las baterías más modernas (con el litio como tecnología principal) mediante un puerto de comunicación CAN o RS-485. No es el mismo caso para las baterías de plomo o estacionarias sin el mencionado BMS.

• - Autonomía: Debido a su capacidad de cargar baterías, los inversores híbridos permiten a los sistemas funcionar de forma autónoma, incluso cuando no hay disponibilidad de red eléctrica o durante cortes de energía. Los inversores normales dependen únicamente de la energía de la red o de la fuente de energía inmediata y no pueden mantener la operación en caso de fallos en la red. Es por eso que los inversores híbridos suelen dotar de más autonomía a las instalaciones solares donde se usan. 

• - Eficiencia energética: Los inversores híbridos suelen tener funciones de gestión de energía más avanzadas, lo que les permite optimizar la utilización de la energía de las fuentes renovables, la red eléctrica y las baterías. Esto puede traducirse en una mayor eficiencia energética y un menor desperdicio de energía. La función modo carga permite en el caso de que haya un excedente de energía solar ésta no se pierda sino que se almacene para un uso posterior. 

En resumen, mientras que un inversor de conexión a red o "de aislada" solamente convierte la corriente de DC a AC para alimentar dispositivos, un inversor híbrido ofrece funcionalidades adicionales, como la capacidad de cargar baterías y trabajar en sistemas autónomos o de respaldo. Esta versatilidad hace que los inversores híbridos sean especialmente útiles en sistemas de energía solar y eólica, así como en aplicaciones fuera de la red o con conexión a red con necesidades de respaldo energético.

¿Cómo funciona un inversor solar híbrido?

Un inversor solar híbrido funciona como una combinación de tres componentes principales: un inversor de corriente continua a corriente alterna (DC-AC), un cargador de baterías y un sistema de gestión de energía (también llamado regulador). Su principal objetivo es optimizar el uso de energía renovable (proveniente de paneles solares u otras fuentes) y la energía de la red eléctrica(en el caso que sea de conexión a red) o generador diesel (cuando sea "de aislada"), al tiempo que permite almacenar el exceso de energía en baterías para su uso posterior.

A continuación, te explico cómo funciona un inversor solar híbrido:

• - Captación de energía solar: Los paneles solares (o cualquier otra fuente renovable) captan la luz del sol y la convierten en energía eléctrica en forma de corriente continua (DC).
• - Conversión DC-AC: El inversor solar híbrido toma la corriente continua generada por los paneles solares y la convierte en corriente alterna (AC), que es la forma de energía utilizada en la mayoría de dispositivos y electrodomésticos.
• - Uso de energía solar en tiempo real: La energía generada por los paneles solares se utiliza primero para alimentar los dispositivos y electrodomésticos conectados al sistema. Si la producción de energía solar es suficiente, la energía se utilizará completamente sin recurrir a la red eléctrica.
• - Carga de baterías: Si la producción de energía solar es mayor que la demanda de energía en ese momento, el exceso de energía se utiliza para cargar las baterías conectadas al sistema. Esta carga es en corriente continua DC. Es importante resaltar que las baterías almacenan la energía en este tipo de corriente y NO en corriente alterna (AC). Esto significa que la corriente y tensión que cargan las baterías NO pasan por la conversión DC-AC sino que es directamente en DC
• - Uso de energía de la red eléctrica: Cuando la producción de energía solar es insuficiente para cubrir la demanda eléctrica o si las baterías están descargadas, el inversor híbrido cambia automáticamente al suministro de energía de la red eléctrica. Esto asegura un suministro continuo de energía incluso cuando las condiciones solares no son óptimas.
• - Descarga de baterías en momentos de poca producción: Durante la noche o en días nublados cuando la producción de energía solar es baja, el inversor solar híbrido utilizará la energía almacenada en las baterías para cubrir la demanda eléctrica. Como hemos comentado anteriormente la carga de baterías es en DC con lo que la descarga también lo será. Es por eso que cuando las baterías se descargan la corriente tendrá que pasar por la conversión DC-AC antes de alimentar a las cargas. 
• - Gestión de energía inteligente: El sistema de gestión de energía del inversor híbrido monitorea continuamente la producción de energía solar, el consumo eléctrico y el nivel de carga de las baterías. Con base en estos datos, el inversor toma decisiones inteligentes sobre cómo usar la energía disponible de la manera más eficiente posible.

En resumen, un inversor solar híbrido permite aprovechar al máximo la energía solar, utilizar la energía de la red eléctrica como respaldo y almacenar el exceso de energía en baterías para un suministro energético continuo y eficiente. Esto lo convierte en una opción ideal para sistemas de energía renovable con capacidad de almacenamiento y gestión inteligente.

¿Cuánto dura un inversor híbrido?

La duración de un inversor híbrido depende de varios factores, incluyendo la calidad del dispositivo, su diseño y construcción, el mantenimiento adecuado y el uso que se le dé. En general, los inversores híbridos de buena calidad están diseñados para tener una vida útil de al menos 10 a 15 años.

Algunos factores que pueden influir en la vida útil de un inversor híbrido son:

• - Calidad del inversor: Los inversores de marcas reconocidas y con reputación suelen tener una mejor calidad de construcción y componentes, lo que generalmente se traduce en una mayor vida útil.

• - Condiciones ambientales: El ambiente en el que se instale el inversor puede afectar su durabilidad. Por ejemplo, si está expuesto a altas temperaturas, humedad o condiciones climáticas extremas, puede acortar su vida útil.

• - Carga y uso: La cantidad de carga y uso que tenga el inversor también puede influir. Un inversor que funciona cerca de su capacidad máxima de manera constante podría experimentar una mayor tensión y desgaste.

• - Mantenimiento: Realizar un mantenimiento adecuado y limpieza periódica del inversor puede ayudar a prolongar su vida útil.

Es esencial leer las especificaciones y recomendaciones del fabricante, seguir las indicaciones para la instalación y realizar el mantenimiento sugerido. Algunos inversores híbridos pueden ofrecer garantías de varios años, lo que indica la confianza del fabricante en la durabilidad del producto.

Recuerda que, como cualquier dispositivo electrónico, eventualmente los inversores híbridos pueden experimentar fallos o desgaste con el tiempo. Siempre es recomendable consultar con un profesional o técnico calificado para la instalación y el mantenimiento del inversor para asegurarse de que funcione correctamente y tenga una vida útil óptima.

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