Las instalaciones solares con almacenamiento para uso doméstico requieren un inversor híbrido para gestionar el flujo de energía entre los paneles solares, las baterías, la red eléctrica y los consumos domésticos. El tipo de inversor híbrido La opción elegida puede determinar el alcance de las modificaciones eléctricas necesarias en la vivienda, lo que repercute directamente tanto en el coste como en el plazo de ejecución del proyecto.
Por ejemplo, se puede instalar un inversor híbrido con capacidad de paso a red de 200 A entre el contador de la compañía eléctrica y el cuadro eléctrico principal existente sin necesidad de actualizar este último. En este artículo se explica cómo funciona esta capacidad y por qué es importante para las instalaciones residenciales de energía solar con almacenamiento.
¿Cómo están Inversor híbridos De forma convencional Conectared a los sistemas eléctricos
En una instalación convencional, el inversor híbrido suministra energía al cuadro eléctrico principal de la vivienda a través de su propio interruptor de retroalimentación específico. Esto significa que la barra colectora del cuadro recibe corriente de dos fuentes simultáneamente: la red eléctrica, que pasa por el interruptor principal, y la salida del inversor, que pasa por el interruptor de retroalimentación. Dado que estas dos corrientes se superponen en la misma barra colectora, el Código Eléctrico Nacional establece límites respecto a la intensidad máxima que puede soportar el interruptor de retroalimentación.
El límite que se aplica con mayor frecuencia es la norma NEC 120%, recogida en la sección 705.12(B)(3). Esta norma exige que la suma de la capacidad nominal del interruptor principal y la del interruptor de retroalimentación no supere los 120% de la amperiedad nominal de la barra colectora.
Por ejemplo, en un cuadro eléctrico residencial de 200 A —que es la configuración más habitual en los hogares de Estados Unidos y Canadá—, el cálculo es el siguiente: 200 A × 120% = 240 A, menos el interruptor principal de 200 A, lo que deja un tamaño máximo permitido para el interruptor de retroalimentación de 40 A. Esto significa que el inversor puede devolver como máximo 40 A de energía solar y de la batería a la barra colectora del cuadro eléctrico.
Un sistema solar con almacenamiento de 10 kW tiene una corriente de salida nominal de aproximadamente 42 A a 240 V, y un sistema de 15 kW alcanza aproximadamente los 63 A. Para aprovechar toda la potencia de estos sistemas de mayor tamaño, el propietario debe reducir la capacidad del interruptor principal o realizar una actualización completa del cuadro eléctrico principal (MPU).
Sin embargo, una MPU supone un gasto considerable. En Norteamérica, suele costar entre $2.500 y $5.000 o más. Además, el proceso implica la coordinación con las empresas de servicios públicos, la obtención de permisos, inspecciones y, en ocasiones, el recableado de la entrada de servicio, lo que añade semanas o incluso meses al plazo del proyecto. Para los instaladores, la prolongación de los plazos conlleva un aumento de los costes indirectos y una reducción de los márgenes. Para los propietarios, supone un mayor gasto y una espera más larga.
Además, la arquitectura convencional de los inversores limita la cobertura de la alimentación de reserva. Durante un corte de suministro de la red, el inversor solo debe alimentar los circuitos que hayan sido preinstalados en un subcuadro independiente para cargas críticas, con el fin de garantizar la protección contra la formación de islas. La configuración de este subcuadro requiere que los electricistas identifiquen y reubiquen físicamente cada uno de los circuitos del cuadro principal, lo que aumenta el tiempo de instalación.
¿Qué hay de los inversores híbridos con capacidad de paso a la red de 200 A?
En lugar de conectarse al cuadro principal como una de las dos fuentes de la barra colectora, se puede instalar un inversor híbrido con capacidad de paso a la red en serie entre el contador de la compañía eléctrica y el cuadro principal.
Cuando la red eléctrica está activa, la corriente de la red pasa a través del relé de derivación del inversor híbrido hasta el cuadro eléctrico principal. El algoritmo de control del inversor gestiona de forma dinámica la salida del inversor (energía solar y de la batería), ajustándola en función del estado de carga de la batería, la irradiación solar y la carga doméstica.
Cuando se detecta un corte en la red eléctrica, el conmutador automático de transferencia (ATS) se desconecta de la red de la compañía eléctrica en cuestión de milisegundos. A continuación, el inversor crea una microrred independiente utilizando el cuadro eléctrico principal de la vivienda como punto de distribución.
Dado que la barra colectora se alimenta únicamente a través del interruptor de salida del inversor, la norma 120% del NEC —que aborda específicamente la carga combinada de dos fuentes simultáneas en una misma barra colectora— no es aplicable en este caso. En su lugar, el cuadro de distribución solo tiene que cumplir el requisito normativo de que la capacidad nominal del interruptor de salida no supere la capacidad nominal de la barra colectora.
Como resultado, los propietarios no se ven limitados por la capacidad disponible de las barras colectoras del cuadro eléctrico existente. El sistema solar y de baterías puede dimensionarse en función de las necesidades energéticas reales, lo que permite aumentar la capacidad solar, el almacenamiento en baterías o el aprovechamiento del espacio disponible en el tejado. Esto también significa que la ampliación del cuadro principal (MPU) ya no es un requisito previo para instalar un sistema de ese tamaño.
Serie Kayis: un inversor híbrido de fase dividida con bypass opcional de 200 A
El Serie Kayis Ktech Energy ofrece una gama de inversores híbridos de fase dividida (modelos KE-7K/7K5/8K/10K/12KD6LSUN, con potencias de entre 7 kW y 12 kW) diseñados para la red eléctrica norteamericana.
La serie Kayis ofrece una ruta de corriente de derivación opcional de 200 A (de la red a la carga). El inversor genera de forma nativa una tensión de fase dividida de 120 V/240 V (2L+N+PE). Proporciona un suministro de energía equilibrado compatible con los electrodomésticos y las configuraciones de cuadro eléctrico estándar de Norteamérica.
La serie Kayis admite el funcionamiento conectado a la red y autónomo, permite conectar en paralelo hasta 10 unidades para ampliar el sistema y es compatible con VPP (central eléctrica virtual). Además, incorpora protecciones integradas AFCI, GFCI y RSD, ofrece opciones de comunicación por WiFi, Bluetooth y 4G, y cuenta con un grado de protección IP66, además de las certificaciones UL1741 e IEEE 1547.
Sus funciones integradas de gestión de carga permiten al inversor desconectar dinámicamente las cargas de alta potencia no esenciales durante el funcionamiento en isla, lo que ayuda a proteger la batería de una descarga excesiva al tiempo que se mantiene el suministro eléctrico a los circuitos críticos.
Conclusión
En resumen, un inversor híbrido con capacidad de paso a red de 200 A puede simplificar las instalaciones residenciales de energía solar con almacenamiento. Al colocar el inversor entre el contador de la compañía eléctrica y el cuadro eléctrico principal, se puede reducir la necesidad de ampliar este último, al tiempo que permite utilizar sistemas solares y de baterías de mayor tamaño y garantizar el suministro de emergencia en toda la vivienda.
La serie Kayis de Ktech Energy, con su salida nativa de fase dividida y su capacidad opcional de derivación de 200 A en un único paquete integrado, es un ejemplo de cómo se está incorporando esta funcionalidad en los productos disponibles para el mercado norteamericano.
