El inversor de almacenamiento solar es el núcleo del sistema de energía fotovoltaica. Los paneles solares, las baterías y la red dependen de él para convertir la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) para alimentar los electrodomésticos, lo que significa que el inversor está esencialmente sirviendo a la carga. Por lo tanto, la carga es uno de los factores decisivos en la especificación de todo el sistema de almacenamiento solar, y los consumidores harían bien en tener una comprensión preliminar de las propiedades de la carga antes de comprar un inversor.
Tipos de carga eléctrica
Aquí presentamos primero el concepto de los tres tipos de cargas en el sistema eléctrico.
¿Qué es una carga inductiva?
Las cargas inductivas suelen referirse a equipos eléctricos que contienen componentes con bobinas que necesitan generar un campo magnético para funcionar eficazmente; ejemplos en la vida cotidiana son ventiladores eléctricos, cocinas de inducción, aires acondicionados, batidoras, bombas, transformadores, motores, etc. Debido a la inducción electromagnética, el cambio de corriente es resistido y la corriente en el circuito se retrasa respecto al voltaje de la carga por una diferencia de fase.
¿Qué es una carga resistiva?
En términos sencillos, en el circuito, el equipo eléctrico en el que la corriente solo fluye a través de elementos resistivos se llama carga resistiva; ejemplos comunes son lámparas incandescentes, hornos eléctricos, etc. Estos componentes resistivos funcionan cuando el voltaje y la corriente están en fase, es decir, la diferencia de fase es 0.
¿Qué es una carga capacitiva?
La carga capacitiva es generalmente un dispositivo cuya corriente de carga supera al voltaje por una diferencia de fase, pero, usualmente los componentes capacitivos no existen de forma independiente en los equipos eléctricos.
¿Por qué importa la carga inductiva?
La potencia nominal de las cargas conectadas al sistema debe calcularse y verificarse antes de comprar el inversor. La potencia de salida del inversor utilizado debe determinarse según la potencia total de las cargas, considerando plenamente el posible impacto y la demanda sobre el inversor de la potencia de arranque y la potencia reactiva requerida por ciertas cargas especiales durante el arranque, asegurando que la capacidad del inversor sea lo suficientemente grande.
¿Qué es la potencia activa?
En circuitos de CA, la potencia activa es la parte de la potencia que se consume en elementos resistivos y que no puede invertirse, por ejemplo, en calor, luz o energía mecánica.
¿Qué es la potencia reactiva?
En el sistema eléctrico, similar a los componentes inductivos formados por bobinas e imanes que necesitan generar un campo magnético para funcionar, la potencia consumida para establecer el campo eléctrico se llama potencia reactiva. En el proceso de conversión entre energía eléctrica y magnética, parte de la energía magnética regresa a energía eléctrica y no se consume energía.
¿Qué es la potencia aparente?
La potencia total que puede ser suministrada por una fuente de CA se llama potencia aparente; en términos numéricos es el producto del voltaje y la corriente, en VA, la potencia aparente es la capacidad de la fuente de alimentación de CA.
En un sistema eléctrico, los tres tipos de cargas introducidos al inicio del artículo suelen coexistir; las cargas inductivas son muy comunes, pero la proporción de ellas varía en diferentes sistemas, por lo que el sistema eléctrico también será inductivo o capacitivo según corresponda. En condiciones normales, los electrodomésticos obtienen no solo potencia activa sino también potencia reactiva de la fuente de alimentación.
Aunque la potencia reactiva se transfiere de ida y vuelta entre la fuente y la carga sin consumirse, la mayoría de las cargas en el sistema eléctrico son cargas inductivas. Si la potencia reactiva proporcionada por el inversor es insuficiente cuando todas las cargas inductivas arrancan al mismo tiempo, no tienen suficiente potencia reactiva para establecer campos electromagnéticos normales, y estos dispositivos eléctricos no pueden mantenerse operando bajo condiciones nominales.
Principio de compensación de potencia reactiva
En un circuito de CA, la corriente en una carga puramente resistiva está en fase con el voltaje, la corriente en una carga puramente inductiva se retrasa respecto al voltaje, y la corriente en una carga puramente capacitiva está adelantada respecto al voltaje. En otras palabras, la diferencia de fase entre las corrientes en inductancia pura y capacitancia pura puede cancelarse mutuamente.
El principio básico de la compensación de potencia reactiva es conectar en paralelo en el mismo circuito un dispositivo con carga capacitiva y otro con carga inductiva; cuando la carga capacitiva libera energía, la carga inductiva la absorbe; mientras que cuando la carga inductiva libera energía, la carga capacitiva la absorbe, y se intercambia energía entre ambas cargas.
De esta manera, la potencia reactiva absorbida por la carga inductiva puede ser compensada por la potencia reactiva suministrada por la carga capacitiva, que es el principio básico de la compensación de potencia reactiva.
Cómo elegir el inversor adecuado para cargas inductivas
¿Qué es el factor de potencia?
El factor de potencia es una medida de la eficiencia energética utilizada para operar máquinas y equipos durante un cierto período de tiempo y su valor es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente.
Con un analizador de potencia puedes medir la potencia activa (kW) y la potencia aparente (kVA) de la carga y así calcular el factor de potencia.
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FP = (Potencia activa)/(Potencia aparente)
Cuando el equipo eléctrico es una carga puramente resistiva o el factor de potencia es mayor a 0.9, la potencia nominal del inversor se selecciona para que sea 1.1 a 1.15 veces su capacidad.
¿Qué es una sobretensión?
Una sobretensión es un aumento de voltaje causado por una carga capacitiva que absorberá parte de la corriente cuando un dispositivo electrónico se enciende en un sistema eléctrico. La capacidad de sobretensión del inversor (generalmente el doble de la potencia nominal del inversor) es un parámetro que debes conocer antes de comprar un inversor, porque cuando el voltaje del circuito excede este rango, los componentes electrónicos del dispositivo pueden dañarse.
¿Qué es un voltaje transitorio?
Los transitorios generalmente son causados por un aumento repentino en el voltaje o la corriente debido a la liberación de energía almacenada en una carga inductiva. Los transitorios son diferentes de las sobretensiones porque son más dañinos y duran más tiempo. Estos estallidos de energía pueden causar daños al inversor o incluso a otros equipos.
Por lo tanto, para evitar tales fallos, el consumidor debe asegurarse de que la potencia del inversor elegida sea mayor o igual a la potencia máxima de la carga inductiva. Generalmente, la potencia máxima de las cargas inductivas es de 3 a 9 veces la potencia nominal.
Supongamos que quieres comprar un inversor que pueda entregar instantáneamente 2 veces la potencia nominal, y la carga capacitiva o inductiva a alimentar tiene una potencia nominal de 1000 W, lo que significa que tiene una potencia máxima de 9000 W. Esta potencia máxima dividida por dos es la potencia nominal requerida del inversor, es decir, 4500 W.
Si la potencia de un inversor es menor que este valor, se necesitan conectar dos o más inversores en paralelo para proporcionar suficiente potencia a la carga.
