Yo fui de los precursores en el período especial en hacer inversores para alumbrarme con la batería del carro. Sí, yo subía cuatro pisos con la batería a cuestas. Cuando eso el carro se pasaba las noches ahí, en el parqueo de los bajos de mi edificio. Cuando comenzó a apretar el período especial, ya no pude hacerlo, tuve que buscar un parqueo enrejado para el carro porque comenzaron a robarse espejos y bombillos. En fin, sigamos con los inversores, en esa época yo impartía la asignatura de Electrónica de Potencia a la carrera de Ingeniería Eléctrica y a la Maestría del mismo nombre. Yo fabricaba con lo que estaba disponible: transformador de televisor Krym y transistores bipolares soviéticos KT803 y KT808, ¡qué tiempos aquellos!, todo para obtener una potencia de ¡menos de 200 W! Llegué a fabricar un inversor de 14 kHz, usando el transformador de salida vertical del mismo Krym-218. Con eso encendía tubos de luz fría rotos (sí, que los tubos de luz fría nuevos solo estaban disponibles en divisas, inasequibles para mí) y me alumbraba en los largos apagones.
Bueno, vayamos al tema ¿qué invierten los inversores? Los inversores (no, no se trata de esas personas que invierten dinero en un negocio) son circuitos electrónicos que alimentados por el voltaje de una batería generan tensión alterna del nominal que se use en la red industrial (Power Inverter en inglés). En Cuba, el estándar es 110 V, 60 Hz que sirve para alimentar cualquiera de los dispositivos electrodomésticos de una casa, televisores, refrigeradores, luces, lavadoras, cuya potencia total sea menor que la generada por el inversor. Viene siendo el corazón de un sistema de alimentación de respaldo. En general, 2 kW suele ser suficiente para poder conectar los más necesarios electrodomésticos. Normalmente, cocinas, hornos, acondicionadores de aire y duchas eléctricas se dejan fuera del sistema de respaldo. En general, tenemos dos tipos de inversores: los autónomos y los solares.
¿Qué es un Inversor Autónomo?
Un inversor autónomo (también llamado off-grid) es el componente central de un sistema de energía independiente, diseñado para funcionar completamente aislado de la red eléctrica pública. Su única fuente de energía es un banco de baterías, que previamente se ha cargado con paneles solares, con un generador (planta eléctrica) u otra fuente renovable o con la red industrial cuando hay «alumbrón». Este inversor toma la corriente continua (DC) almacenada en las baterías y la convierte en corriente alterna (AC) estable y de calidad (típicamente onda sinusoidal pura) para alimentar todos los electrodomésticos y dispositivos de una vivienda o instalación remota, siendo la solución fundamental para la electrificación en lugares sin acceso a la red.
¿Qué hay que tener en cuenta para seleccionar un inversor autónomo?
Yo diría que lo primero es la potencia (en kW) que puede generar el inversor. Eso va a depender de los equipos que uno desea alimentar y del dinero que uno disponga para comprar el inversor. Mientras más electrodomésticos, mayor potencia, mientras mayor en la potencia más caro es el inversor.
El segundo aspecto es como lo del huevo y la gallina: si ya compraste una batería de 12, 24 o 48 V, no te queda más remedio que buscar un inversor para el voltaje de tu batería. Si comenzaste por el inversor, entonces la compra de la batería está condicionada al voltaje que demanda el inversor. Una cosa hay que tener en cuenta, mientras mayor sea la potencia que desees que el inversor genere, más alto el voltaje de entrada que este va a exigir. No espere comprar un inversor de 4 kW que se alimente de 12 V, lo más probable es que demande 48 V de la batería.
Lo tercero, no menos importante es lo que llamamos la «forma de onda» de la salida. Los inversores aquellos que yo hacía (DIY) eran de onda cuadrada a la salida, es lo más simple, y a la hora de comprar en la actualidad, son los más baratos. Los mejores inversores (y más caros) tienen una forma de onda sinusoidal, que es igual a la de la red de suministro industrial (la «de la calle» como decimos los neófitos). El problema es que muchos equipos domésticos se molestan (suenan, cimbran, vibran) con una forma de onda cuadrada y trabajan de forma menos eficiente desde el punto de vista energético. Luego, lo recomendado es comprar inversores «Pure Sine Wave«.
Por último lo otro que debemos mirar es la eficiencia. Los inversores modernos alcanzan hasta un 95% de eficiencia, es decir, muy poco se gasta en calor. Me da envidia, los míos eran tremendamente ineficientes, a veces tenía que hacer algo absurdo, a la salida del inversor por un ventilador para enfriar … al inversor. Nada, me consuelo diciendo que los componentes actuales son una maravilla, transistores MOSFET que dejan muy atrás a aquellos 2N3055 y KT803 que yo usaba en los 90, es la modernidad.
Inversores solares
Aparte de los inversores descritos hasta ahora (los autónomos), hay otro tipo de inversores, los así llamados inversores solares porque toman la energía de los paneles solares y la convierten en corriente alterna que inyectan a la red industrial (on-grid). Estos necesitan que la carga esté conectada a una red de suministro industrial, la cual usan para sincronizarse y generar. Se preguntará mi incrédulo lector que para qué sirve un inversor solar si tiene que haber un red industrial presente y si está red desaparece (apagón) entonces el inversor se apaga. Pues bien, se hace para aumentar la disponibilidad de POTENCIA, quiere decir reforzar a la red industrial que no tiene suficiente potencia (y se cae si le conectas cargas grandes) o para ahorrar energía (y disminuir nuestra factura de electricidad) o incluso venderle energía a la red industrial. Obviamente no tiene utilidad práctica para el caso de Cuba actualmente (me asombró mucho cuando dijeron que las tiendas estatales iban a vender inversores solares).
Inversores híbridos
Existe una modalidad de estos inversores solares que se llaman híbridos, que funcionan de los paneles solares aportando energía a la red industrial y además, al mismo tiempo, cargando un banco de baterías. Si la red industrial desaparece, entonces pasan a generar en modo autónomo (off-grid). Tampoco estos híbridos creo que sean una solución para Cuba por el poco tiempo que hay servicio en la red industrial. Estos inversores híbridos son diferentes de los primeros (los autónomos) que describí.
Comparación Inversor Híbrido versus Inversor Autónomo
Debo aclararle algo más a mis lectores al comparar los inversores híbridos en modo isla (off-grid) con los inversores autónomos (que siempre están en modo off-grid).
En su función off-grid, la electrónica de un inversor autónomo es inherentemente más eficiente que la de un inversor híbrido. Esto se debe a su arquitectura optimizada para una única tarea: convertir la corriente continua (DC) de las baterías en corriente alterna (AC) para la carga, con un proceso DC-AC directo que típicamente alcanza eficiencias del 92-95%.
Un inversor híbrido, cuando opera en modo isla (off-grid), debe gestionar una ruta de energía más compleja. Para utilizar la energía solar y proteger las baterías, comúnmente convierte la DC de los paneles a AC, luego de nuevo a DC para cargar las baterías, y finalmente de DC a AC para alimentar la carga. Esta cadena DC-AC-DC-AC introduce pérdidas en cada conversión, reduciendo su eficiencia global en este modo a un rango estimado del 85-90%, es decir, entre 5 y 10 puntos porcentuales menos que un autónomo dedicado.
Por tanto, para una aplicación puramente aislada donde la eficiencia energética es crítica, un inversor autónomo es superior. La ventaja del híbrido no es la eficiencia en la isla, sino su flexibilidad para gestionar múltiples fuentes (red, sol, batería) y proporcionar respaldo automático en una vivienda conectada a la red.
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Por todo lo explicado arriba, la mejor solución para Cuba, creo yo, es un inversor autónomo con una batería que disponga de un cargador de la red industrial, añadiéndole paneles solares para que carguen a la batería (sea con un MPPT o con un convencional PWM) cuando no hay red industrial, y claro está, en los horarios diurnos en días soleados.
En LADETEC no reparamos, ni mucho menos fabricamos inversores, aunque todos, hasta mi hijo Vladímir (en un pasado no muy lejano), fabricamos inversores. El problema es económico, los fabricantes consiguen los componentes a un precio muy bajo, por ser mayoristas, con sólidos contratos con los fabricantes de los componentes. Si uno se compra todos los componentes que lleva un inversor, ya eso solo, sin considerar el proceso de producción y la mano de obra, sobrepasa con mucho el precio de mercado de un inversor. No obstante, aquí estamos para asesorarlos al que lo desee.
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