Corriente continua a corriente alterna

¿Qué es la corriente continua y la corriente alterna?

¿Qué es un inversor y cómo funciona?

1. Introducción

La corriente continua y la corriente alterna son las dos principales formas de carga que alimentan nuestro mundo eléctrico y electrónico. Si no recordamos los nombres CC y AC, este artículo será muy útil para repasar los conceptos básicos sobre estas fuentes de energía.

Diferencias entre CC y CA

La CC trabaja con una intensidad constante, con movimientos continuos y en un mismo sentido, mientras que la CA, su corriente, tiene un flujo de electrones que va y viene en ciclos o intervalos regulares.  Repaso.

Los paneles solares fotovoltaicos que generan corriente continua o directa de 12 a 24 voltios no pueden hacer trabajar directamente a los equipos de mayor voltaje; se requiere de un componente adicional llamado inversor.

2. Identificar las corrientes. 

La corriente eléctrica (I) es el flujo de electrones que en un mínimo instante se transporta por la sección transversal de un conductor gracias a una “fuerza externa” llamada voltaje (V). 

El resultado de la acción del voltaje en relación estrecha con la cantidad de corriente eléctrica es lo que se conoce como potencia eléctrica (P).

Es esta potencia la cantidad de energía que se usa para accionar, para mover, para hacer trabajar a los artefactos, equipos, aparatos o utensilios eléctricos mencionados.

3. La relación entre estos tres campos se encadena como P = V x I.

La potencia eléctrica depende de la calidad y cantidad de la corriente eléctrica (I). Una clase de corriente eléctrica puede generar baja o alta potencia. Sabremos escoger cuál de las corrientes conviene utilizar: Corriente continua o corriente alterna de acuerdo con la potencia de cada equipo.

4. Demanda de potencia

Mayormente, los equipos, aparatos y artefactos eléctricos trabajan con corriente alterna y, como sabemos, los paneles solares fotovoltaicos y las baterías generan solo la corriente continua (CC) y no pueden poner en marcha directamente a estos aparatos de AC. Por ejemplo, una cocina de 100 W, nevera de 12 pies de 300 W o un simple radioemisor de 70 V.

Es posible usar un panel fotovoltaico directamente con equipos de corriente continua cuya potencia es relativamente baja, como una lámpara de 15 W o un ventilador de CC de 25 W (Fig. 1).

Si deseamos usar equipos y artefactos que operen con corriente alterna haciendo uso de los paneles o módulos fotovoltaicos, tendríamos que disponer de este componente, INVERSOR, como parte del sistema de instalación solar fotovoltaica.

Casi todos los electrodomésticos funcionan con corriente alterna. Hoy existen equipos que trabajan con corriente alterna, pero dentro de su instalación (interior del inversor) llevan un mecanismo que la estabiliza por medio de condensadores y puente de diodos que hacen que esta se convierta en corriente continua.

Estamos facilitando la tendencia de convertir la corriente continua a corriente alterna, gracias al inversor.

5. ¿Qué es un inversor y cómo funciona?

La finalidad del inversor es la de transformar la corriente continua proveniente de los acumuladores en corriente alterna para el uso doméstico.

Toma la energía almacenada en baterías o generada por paneles solares y la convierte en una forma de electricidad compatible con la red doméstica.

Este proceso se realiza mediante circuitos electrónicos que modifican la señal eléctrica hasta obtener una onda alterna adecuada para alimentar diferentes tipos de equipos.

El inversor o convertidor es uno de los cuatro componentes de un sistema solar fotovoltaico, también como conversor o elevador de voltaje. 

Se necesita convertir la energía de 12 V, 24 V, 48 V a 110 a 240 V. Para esto justamente están los “inversores” (Fig. 2 y Fig. 3).

• Reiteramos, un panel solar fotovoltaico genera ‘corriente continua’, denominada también ‘corriente directa (CD)’.
• Por otro lado, la mayoría de los equipos, electrodomésticos o aparatos trabajan con corriente alterna de 110, 220 V, 50 Hz, 60 Hz; para ello está el inversor, que toma la electricidad de corriente continua y la entrega en su salida en forma de corriente alterna (Fig. 2).
• La mayoría de los inversores de batería están diseñados para trabajar con un banco de baterías de una tensión nominal específica de 12 V, 24 V o 48 V; esta energía se puede usar directamente en los artefactos (Fig. 1).
• Para sistemas conectados a la red, no se instalan baterías. (Fig. 3).

6. Partes del inversor

Fuente de corriente continua: Proporciona la energía desde baterías o paneles solares.

El inversor o convertidor tiene las siguientes partes, que vale la pena señalar: 

6.1.— Oscilador: Encargado de generar los pulsos o ciclos necesarios para que la corriente alterna que provea el inversor sea igual a la corriente alterna que provee la empresa del servicio eléctrico; para unos países es de 50 ciclos y en otros 60 ciclos.

6.2.— Amplificador: Su función es amplificar (aumentar intensidad) los pulsos para excitar a la sección elevadora de voltaje.

6.3.— Elevador de voltaje transformador: Encargado de elevar el voltaje, ejemplo: a 120 V o 220 V, según sea el caso, función que está a cargo de un transformador, que, cuando hay energía externa, se encarga de cargar la batería, apoyado por un circuito electrónico que, al estar completamente cargada la batería, se desconecta automáticamente. Al faltar el suministro de energía pública, el cargador invierte su función y se encarga de elevar el voltaje. Extraordinario para el buen trabajo de los paneles solares.

6.4.— Proveedor de corriente directa: ¿Es el panel o paneles fotovoltaicos o es la batería o baterías propiamente dichas?

6.5.— Proveedor de corriente alterna: Es la que se recibe de la empresa encargada de prestar el servicio eléctrico (Red).

6.6.— Control electrónico: Regula el funcionamiento del sistema.6.6

7. Dimensionamiento

• Los inversores se miden en la corriente alterna. Por ejemplo, si se tiene una carga de 1.0 A y 110 V de corriente alterna, solo se necesita un inversor de 150 vatios.
• Dependiendo del modelo, la salida CA de los inversores puede ser la de onda modificada o sinusoidal pura.

• La onda sinusoidal modificada es adecuada para algunas cargas, excepto aquellas que requieren ondas limpias, como aparatos electrónicos —sistemas de gran fidelidad, TV de gran definición y computadoras. Estos tipos de cargas requieren de una onda sinusoidal pura.
• Algunos inversores incluyen un recargador de batería y selector de transferencia para recargar un banco de baterías cuando hay energía de la red o un generador.
• Una vez recargada la batería, el inversor se desconecta de la fuente y empieza a dar corriente AC de nuevo.
• Una casa completa podría necesitar inversores unidos de 5 500 vatios.
• Hay sistemas fotovoltaicos que usan microinversores, es decir, cada módulo solar con su respectivo microinversor, como el caso de los minirreguladores que vemos en otro artículo.
• Un panel solar con un índice de placa de 3300 watts (3.3 kilovatios) funciona bien con un inversor de 3000 watts, ya que normalmente se pierde hasta un 20 % de la producción de los paneles por muchos factores, entre ellos: caídas de tensión en los cables, suciedad en los paneles solares y durante la conversión de CC a CA.

8. Cómo elegir un inversor según la potencia

Para seleccionar un inversor adecuado, es necesario calcular la potencia total de los equipos que se desean alimentar.

La fórmula básica es:

P = V × I

Donde:
P = potencia (watts)
V = voltaje
I = corriente

Es recomendable elegir un inversor con una capacidad mayor a la suma total de los equipos para evitar sobrecargas.

9. Conclusiones

La conversión de corriente continua a corriente alterna es un proceso fundamental en los sistemas solares fotovoltaicos.

Mientras los paneles generan energía en corriente continua, la mayoría de los equipos del hogar requieren corriente alterna para funcionar correctamente.

El inversor permite realizar esta transformación y aprovechar la energía solar en aplicaciones cotidianas. Elegir el inversor adecuado dependerá de la potencia necesaria y del tipo de equipos que se utilizarán.

Así alineas mejor la estructura con el tema central del artículo, porque hoy el texto abre con “Generador de corrientes eléctricas”, luego entra a “Paneles solares fotovoltaicos”, después “Identificar las corrientes”, “Demanda de potencia”, “Cualidades”, “Partes del inversor” y “Dimensionamiento”. Todo eso existe, pero puede ordenarse mejor alrededor de la intención principal del lector.

Es este componente el que nos asegura la operación de los componentes configurados en una instalación fotovoltaica porque está configurado de acuerdo con las tensiones de entrada al sistema.

Preguntas frecuentes

¿Qué convierte la corriente continua en corriente alterna?
El inversor es el dispositivo encargado de convertir corriente continua en corriente alterna en sistemas solares.

¿Los paneles solares generan corriente continua o alterna?
Los paneles solares generan corriente continua.

¿Cuándo se necesita un inversor solar?
Se necesita cuando se desea usar electrodomésticos o equipos que funcionan con corriente alterna.

¿Cuál es la diferencia entre corriente continua y alterna?
La corriente continua fluye en un solo sentido, mientras que la alterna cambia de dirección constantemente.

¿Qué es mejor, onda modificada o sinusoidal pura?
La onda sinusoidal pura es mejor para equipos electrónicos sensibles.