Els inversors solars són un dels elements més importants de qualsevol instal·lació fotovoltaica. Sovint es parla de les plaques solars com si fossin les úniques protagonistes del sistema, però sense l’inversor l’energia generada no es podria utilitzar de manera habitual en un habitatge, empresa o instal·lació connectada a la xarxa.
La seva funció principal és transformar l’electricitat produïda pels panells en una electricitat compatible amb els equips del dia a dia; és a dir, converteixen el corrent continu generat pels mòduls fotovoltaics en corrent altern, que és el que utilitza la majoria d’aparells. A més, els inversors solars moderns fan molt més que convertir energia: controlen el rendiment, optimitzen la producció, incorporen sistemes de protecció i permeten monitoritzar el funcionament en temps real.
Què són els inversors fotovoltaics?
Els inversors fotovoltaics són dispositius electrònics que transformen el corrent continu produït per les plaques solars en corrent altern apte per al consum elèctric. Els panells generen electricitat en corrent continu, mentre que la xarxa elèctrica i la majoria d’electrodomèstics funcionen en corrent altern. L’inversor fa de pont entre ambdós sistemes.
En una instal·lació d’autoconsum, l’inversor rep l’energia, l’adapta i la distribueix cap a l’habitatge, l’empresa, les bateries o la xarxa elèctrica.
També treballa dins d’uns rangs de seguretat: si detecta anomalies (sobretensions, caigudes de tensió o problemes de freqüència), es pot desconnectar automàticament per protegir la instal·lació.
Tipus d’inversors solars
Inversors de connexió a xarxa
Els inversors de connexió a xarxa són els més habituals en instal·lacions d’autoconsum i estan dissenyats per treballar connectats a la xarxa elèctrica convencional.
La seva funció és convertir l’energia generada pels panells perquè pugui ser consumida directament a l’habitatge o a l’empresa. Si la instal·lació produeix més energia de la que es consumeix en aquell moment, l’excedent es pot injectar a la xarxa, sempre que el sistema estigui legalitzat i configurat per fer-ho.
Aquests inversors necessiten sincronitzar-se amb la xarxa elèctrica. Per això, si es produeix un tall de llum, es desconnecten automàticament per seguretat, evitant que la instal·lació continuï injectant energia mentre s’hi estan fent tasques de manteniment.
Són una opció molt utilitzada en habitatges, naus industrials, comerços i comunitats energètiques.
Inversors aïllats
Els inversors aïllats s’utilitzen en instal·lacions que no estan connectades a la xarxa elèctrica. Són habituals en cases de camp, refugis, explotacions agrícoles, sistemes de bombeig o instal·lacions situades en zones remotes. En aquest tipus de sistemes, l’energia generada pels panells acostuma a emmagatzemar-se en bateries. Posteriorment, l’inversor utilitza aquesta energia acumulada i la transforma en corrent altern per alimentar els consums elèctrics.
La clau en una instal·lació aïllada és dimensionar correctament el sistema. Cal calcular la potència necessària, la capacitat de les bateries, la producció solar disponible i els consums previstos. Un inversor aïllat ha de ser capaç de cobrir la demanda elèctrica fins i tot quan no hi ha sol, sempre que les bateries disposin de prou càrrega.
Inversors híbrids
Els inversors híbrids combinen funcions dels inversors de connexió a xarxa i dels inversors aïllats. Estan preparats per treballar amb panells solars, la xarxa elèctrica i bateries. Són una solució cada vegada més habitual en instal·lacions d’autoconsum amb emmagatzematge, ja que permeten consumir energia solar durant el dia, carregar bateries amb els excedents i utilitzar aquesta energia emmagatzemada a la nit o en moments de baixa producció.
Alguns inversors híbrids també poden oferir subministrament elèctric de suport en cas de tall de llum, sempre que la instal·lació estigui preparada per fer-ho i disposi dels elements necessaris. El seu principal avantatge és la flexibilitat, ja que permeten una millor gestió de l’energia i augmenten el grau d’independència respecte de la xarxa elèctrica.
Com funciona un inversor solar?
Un inversor solar funciona rebent el corrent continu que produeixen els panells fotovoltaics i transformant-lo en corrent altern.
El procés comença als mòduls solars: quan reben radiació solar, generen electricitat en corrent continu. Aquesta energia arriba a l’inversor a través del cablejat de la instal·lació. L’inversor analitza la tensió i la intensitat d’entrada per treballar en el punt òptim de producció. Molts equips incorporen el seguiment del punt de màxima potència (MPPT), que permet extreure el màxim rendiment possible dels panells en cada moment.
Tot seguit, l’inversor converteix aquest corrent continu en corrent altern amb una tensió i una freqüència compatibles amb la xarxa elèctrica o amb els consums de la instal·lació.
En un habitatge, aquesta energia es pot utilitzar directament per alimentar electrodomèstics, il·luminació, climatització o qualsevol altre equip connectat. Si hi ha bateries, una part de l’energia es pot emmagatzemar i, si hi ha excedents i la instal·lació ho permet, es poden injectar a la xarxa. Durant tot aquest procés, l’inversor supervisa el funcionament del sistema i, si detecta valors fora dels límits establerts, s’autoprotegeix i pot aturar-se per evitar possibles danys.
Característiques dels inversors solars
Abans d’escollir un inversor fotovoltaic, convé revisar-ne les característiques tècniques. Aquests valors apareixen a la fitxa del fabricant i permeten determinar si l’equip és adequat per a una instal·lació concreta.
Les principals característiques dels inversors solars són:
- Tensió nominal: indica la tensió habitual de funcionament de l’inversor. Ha de ser compatible amb el sistema elèctric de la instal·lació.
- Potència nominal: és la potència que l’inversor pot subministrar de manera contínua en condicions normals.
- Capacitat de sobrecàrrega: indica si l’equip pot suportar pics de potència durant períodes curts, útil en arrencades de motors o equips exigents.
- Tensió d’entrada d’arrencada: és la tensió mínima necessària perquè l’inversor comenci a funcionar.
- Tensió mínima MPPT: marca el límit inferior del rang en què l’inversor pot buscar el punt de màxima potència dels panells.
- Tensió màxima MPPT: indica el límit superior del rang de treball del seguiment de màxima potència.
- Corrent màxim d’entrada: és el corrent màxim que pot rebre l’inversor des dels panells solars.
- Rendiment: expressa quin percentatge de l’energia rebuda es converteix realment en energia útil.
- Sistema de monitorització: permet consultar la producció, els consums, les alarmes i el funcionament general de la instal·lació mitjançant una aplicació o plataforma web.
Eficiència d’un inversor solar
L’eficiència d’un inversor solar indica quina part de l’energia que rep es transforma en electricitat útil. Cap inversor converteix el 100% de l’energia, ja que sempre hi ha petites pèrdues durant el procés de conversió.
Un inversor eficient redueix aquestes pèrdues i permet aprofitar millor la producció dels panells solars. A la pràctica, una petita diferència en el rendiment pot tenir un impacte rellevant a llarg termini, especialment en instal·lacions grans o amb molts anys de funcionament previst.
Cal tenir en compte que l’eficiència no és constant: pot variar segons la potència a la qual treballa l’equip, la temperatura ambient, la tensió d’entrada i les condicions reals de la instal·lació. Per això, no és recomanable fixar-se només en l’eficiència màxima indicada a la fitxa tècnica; també és important valorar l’eficiència europea o ponderada, que ofereix una visió més realista del comportament de l’inversor en diferents nivells de càrrega.
Un inversor sobredimensionat o infradimensionat pot treballar fora de la seva zona òptima durant moltes hores. Per aquest motiu, un bon dimensionament és tan important com la qualitat de l’equip.
Funcionen quan se’n va la llum?
Depèn del tipus d’inversor i de com estigui dissenyada la instal·lació.
En una instal·lació d’autoconsum connectada a la xarxa, el més habitual és que l’inversor es desconnecti automàticament quan hi ha un tall de llum. Això es deu a una mesura de seguretat anomenada protecció antiilla, que evita que la instal·lació fotovoltaica continuï enviant electricitat a la xarxa durant una interrupció del subministrament. Encara que pugui semblar contradictori, un habitatge amb plaques solars es pot quedar sense electricitat si hi ha un tall i no disposa d’un sistema preparat per funcionar de manera independent.
Per tenir energia durant un tall de llum, normalment cal un inversor híbrid o un sistema amb funció de suport, bateries i una configuració específica. No n’hi ha prou amb tenir panells solars instal·lats. En canvi, en instal·lacions aïllades, el funcionament no depèn de la xarxa elèctrica. Mentre hi hagi energia disponible als panells o a les bateries, l’inversor pot continuar alimentant els consums.
Proteccions dels inversors solars
Els inversors solars incorporen diversos sistemes de protecció per garantir un funcionament segur. Aquestes proteccions ajuden a evitar danys a l’equip, als panells solars, a la instal·lació elèctrica i als usuaris.
Entre les proteccions més habituals hi ha:
- Protecció contra sobretensions: actua quan la tensió supera els valors permesos.
- Protecció contra baixa tensió: evita que l’inversor treballi amb una tensió insuficient o inestable.
- Protecció contra sobrecorrent: protegeix davant corrents superiors a les admeses.
- Protecció contra curtcircuits: desconnecta o bloqueja el sistema davant d’errors elèctrics greus.
- Protecció contra sobretemperatura: redueix la potència o atura el funcionament si l’inversor s’escalfa massa.
- Protecció antiilla: desconnecta l’inversor de la xarxa quan detecta un tall de subministrament.
- Protecció contra inversió de polaritat: evita danys si els pols es connecten incorrectament.
- Protecció davant fallades d’aïllament: detecta possibles fuites elèctriques o problemes d’aïllament.
- Protecció contra freqüència fora de rang: impedeix el funcionament si la freqüència no és adequada.
- Protecció contra tensió de xarxa fora de rang: desconnecta l’equip si la tensió no compleix els valors establerts.
Aquestes proteccions no substitueixen un bon disseny de la instal·lació. L’inversor ha d’anar acompanyat de proteccions externes, cablejat adequat, presa de terra, magnetotèrmics, diferencials i dispositius contra sobretensions quan sigui necessari.
Com dimensionar un inversor fotovoltaic
Dimensionar un inversor fotovoltaic significa escollir un equip amb la potència i les característiques adequades per a la instal·lació solar. Si l’inversor és massa petit, pot limitar la producció. Si és massa gran, pot treballar moltes hores fora del seu rang òptim i encarir la instal·lació innecessàriament.
Una referència pràctica habitual és seleccionar un inversor amb un marge de potència aproximadament un 25% superior a la dels panells, especialment si es preveuen ampliacions o condicions de treball exigents. Per exemple, si una instal·lació té 4 kW en panells solars, es pot valorar un inversor d’uns 5 kW, sempre que la resta de paràmetres tècnics siguin compatibles. Tot i així, la potència no és l’únic factor a tenir en compte. També cal revisar:
- la tensió de treball dels strings
- el nombre de panells per sèrie
- el corrent màxim d’entrada
- el rang MPP de l’inversor
- l’orientació i inclinació dels panells
- les ombres parcials
- el consum previst
- la possibilitat d’instal·lar bateries
- la normativa i les condicions de connexió
En instal·lacions connectades a la xarxa, també s’han de considerar la potència contractada, els límits d’abocament i la legalització del sistema.
El més recomanable és que el dimensionament el faci un professional, ja que cada instal·lació té les seves particularitats. Els inversors fotovoltaics són una peça clau en qualsevol sistema solar: transformen l’energia, protegeixen la instal·lació, optimitzen la producció i permeten controlar-ne el funcionament.
Més informació a PROT Energía
