Tipos de inversores de almacenamiento de energía Ruta de la tecnología de inversores de almacenamiento de energía: hay dos rutas principales de acoplamiento de CC y acoplamiento de CA Sistema de almacenamiento fotovoltaico, que incluye módulos solares, controladores, inversores, baterías de litio para uso doméstico, cargas y otros equipos. Actualmente,inversores de almacenamiento de energíaExisten principalmente dos rutas técnicas: el acoplamiento de CC y el acoplamiento de CA. El acoplamiento de CA o CC se refiere a la forma en que los paneles solares se acoplan o conectan al sistema de almacenamiento o batería. La conexión entre los módulos solares y las baterías puede ser de CA o CC. La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan CC: el módulo solar genera CC y la batería la almacena; sin embargo, la mayoría de los electrodomésticos funcionan con CA. 
Sistema solar híbrido + sistema de almacenamiento de energía Sistemas híbridos de inversor solar + almacenamiento de energía, donde la energía de CC de los módulos fotovoltaicos se almacena, a través de un controlador, en unbanco de baterías de litio para el hogarLa red también puede cargar la batería mediante un convertidor CC-CA bidireccional. El punto de convergencia de la energía se encuentra en el lado de la batería de CC. Durante el día, la energía fotovoltaica se suministra primero a la carga, y luego la batería de litio doméstica se carga mediante el controlador MPPT. El sistema de almacenamiento de energía se conecta a la red, de modo que el exceso de energía se puede conectar a la red; por la noche, la batería se descarga a la carga y la red repone el exceso. Cuando la red está fuera de servicio, la energía fotovoltaica y la batería de litio doméstica solo se suministran a la carga fuera de la red, y la carga en el extremo de la red no se puede utilizar. Cuando la potencia de la carga es mayor que la energía fotovoltaica, la red y la energía fotovoltaica pueden suministrar energía a la carga al mismo tiempo. Dado que ni la energía fotovoltaica ni la potencia de la carga son estables, depende de la batería de litio doméstica para equilibrar la energía del sistema. Además, el sistema también permite al usuario configurar el tiempo de carga y descarga para satisfacer la demanda de electricidad del usuario. Principio de funcionamiento del sistema de acoplamiento de CC 
El inversor híbrido cuenta con una función integrada para funcionar fuera de la red eléctrica, lo que mejora la eficiencia de carga. Los inversores conectados a la red eléctrica desconectan automáticamente la alimentación del sistema de paneles solares durante un corte de suministro eléctrico por razones de seguridad. Los inversores híbridos, por otro lado, permiten a los usuarios disfrutar de funcionalidades tanto fuera de la red eléctrica como conectadas a ella, de modo que la energía esté disponible incluso durante cortes de suministro. Los inversores híbridos simplifican la monitorización energética, permitiendo consultar datos importantes como el rendimiento y la producción de energía a través del panel del inversor o de dispositivos inteligentes conectados. Si el sistema cuenta con dos inversores, deben monitorizarse por separado. El acoplamiento de CC reduce las pérdidas en la conversión de CA a CC. La eficiencia de carga de la batería es de aproximadamente el 95-99 %, mientras que el acoplamiento de CA es del 90 %. Los inversores híbridos son económicos, compactos y fáciles de instalar. Instalar un nuevo inversor híbrido con baterías acopladas a CC puede resultar más económico que modernizar un sistema existente con baterías acopladas a CA, ya que el controlador es algo más económico que un inversor conectado a la red, el interruptor de conmutación es algo más económico que un armario de distribución y la solución acoplada a CC puede convertirse en un inversor de control integral, lo que ahorra costes de equipo e instalación. Especialmente para sistemas aislados de pequeña y mediana potencia, los sistemas acoplados a CC son extremadamente rentables. El inversor híbrido es altamente modular y facilita la incorporación de nuevos componentes y controladores, además de la posibilidad de añadir componentes adicionales mediante controladores solares de CC de bajo coste. Los inversores híbridos están diseñados para integrar almacenamiento en cualquier momento, lo que facilita la incorporación de bancos de baterías. El sistema de inversor híbrido es más compacto y utiliza celdas de alto voltaje, con cables de menor tamaño y menores pérdidas. 
Composición del sistema de acoplamiento de CC 
Composición del sistema de acoplamiento de CA Sin embargo, los inversores solares híbridos no son adecuados para actualizar sistemas solares existentes y su instalación es más costosa en sistemas de mayor potencia. Si un cliente desea actualizar un sistema solar existente para incluir una batería doméstica de litio, optar por un inversor solar híbrido puede complicar la situación. Por el contrario, un inversor de batería puede ser más rentable, ya que instalar un inversor solar híbrido requeriría una remodelación completa y costosa de todo el sistema de paneles solares. Los sistemas de mayor potencia son más complejos de instalar y pueden ser más costosos debido a la necesidad de más controladores de alto voltaje. Si se consume más energía durante el día, se produce una ligera disminución de la eficiencia debido a la conversión de CC (fotovoltaica) a CC (batería) a CA. 
Sistema solar acoplado + sistema de almacenamiento de energía El sistema fotovoltaico acoplado con almacenamiento, también conocido como sistema fotovoltaico con almacenamiento de CA, permite convertir la energía de CC emitida por los módulos fotovoltaicos en CA mediante un inversor conectado a la red, y luego el exceso de energía se convierte en CC y se almacena en la batería mediante un inversor de almacenamiento acoplado a CA. El punto de convergencia energética se encuentra en el extremo de CA. Incluye un sistema de suministro de energía fotovoltaica y un sistema de suministro de energía con baterías de litio para el hogar. El sistema fotovoltaico consta de un conjunto fotovoltaico y un inversor conectado a la red, mientras que el sistema de baterías de litio para el hogar consta de un banco de baterías y un inversor bidireccional. Estos dos sistemas pueden operar de forma independiente sin interferir entre sí o pueden separarse de la red para formar un sistema de microrred. Principio de funcionamiento del sistema de acoplamiento de CA 
Los sistemas acoplados a CA son totalmente compatibles con la red eléctrica, fáciles de instalar y ampliar. Disponemos de componentes estándar para la instalación doméstica, e incluso sistemas relativamente grandes (de 2 kW a MW) son fácilmente ampliables para su uso en combinación con grupos electrógenos conectados a la red y autónomos (grupos diésel, aerogeneradores, etc.). La mayoría de los inversores solares de cadena de más de 3 kW tienen dos entradas MPPT, lo que permite montar paneles de cadena largos con diferentes orientaciones y ángulos de inclinación. A tensiones de CC más altas, el acoplamiento a CA facilita y simplifica la instalación de sistemas grandes que los sistemas acoplados a CC, que requieren varios controladores de carga MPPT, y por lo tanto, resulta más económico. El acoplamiento de CA es adecuado para la modernización de sistemas y ofrece una mayor eficiencia durante el día con cargas de CA. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica pueden transformarse en sistemas de almacenamiento de energía con bajos costes de entrada. Proporcionan energía segura a los usuarios cuando la red eléctrica falla. Son compatibles con sistemas fotovoltaicos conectados a la red de diferentes fabricantes. Los sistemas avanzados de acoplamiento de CA se utilizan generalmente para sistemas aislados a gran escala y utilizan inversores solares de cadena en combinación con inversores multimodo avanzados o inversores/cargadores para gestionar las baterías y la red/generadores. Aunque son relativamente sencillos y potentes de instalar, su eficiencia de carga de baterías es ligeramente inferior (90-94 %) a la de los sistemas de acoplamiento de CC (98 %). Sin embargo, estos sistemas son más eficientes al alimentar altas cargas de CA durante el día, alcanzando el 97 % o más, y algunos pueden ampliarse con varios inversores solares para formar microrredes. La carga acoplada a CA es mucho menos eficiente y más cara para sistemas más pequeños. La energía que entra en la batería en el acoplamiento de CA debe convertirse dos veces, y cuando el usuario empieza a usarla, debe convertirse de nuevo, lo que añade más pérdidas al sistema. Como resultado, la eficiencia del acoplamiento de CA se reduce al 85-90 % cuando se utiliza un sistema de batería. Los inversores acoplados a CA son más caros para sistemas más pequeños. 
Sistema solar fuera de la red + sistema de almacenamiento de energía Sistema solar fuera de la redLos sistemas de almacenamiento suelen constar de módulos fotovoltaicos, baterías de litio domésticas, inversores de almacenamiento aislados, carga y generador diésel. El sistema puede cargar directamente la batería mediante energía fotovoltaica mediante conversión CC-CC o bidireccional CC-CA para la carga y descarga de la batería. Durante el día, la energía fotovoltaica se suministra primero a la carga y, a continuación, se carga la batería; por la noche, la batería se descarga a la carga y, cuando la batería es insuficiente, se suministra el generador diésel. Puede satisfacer la demanda eléctrica diaria en zonas sin red eléctrica. Puede combinarse con generadores diésel para alimentar cargas o cargar baterías. La mayoría de los inversores de almacenamiento de energía aislados no están certificados para su conexión a la red eléctrica; incluso si el sistema cuenta con ella, no pueden conectarse a ella. Escenarios aplicables de los inversores de almacenamiento de energía Los inversores de almacenamiento de energía desempeñan tres funciones principales: la regulación de picos de demanda, la energía en modo de espera y la energía independiente. Por regiones, la demanda de picos de demanda en Europa es mayor. Por ejemplo, en Alemania, el precio de la electricidad alcanzó los 0,46 $/kWh en 2023, ocupando el primer lugar a nivel mundial. En los últimos años, los precios de la electricidad en Alemania han seguido subiendo, y el coste nivelado de la energía (LCOE) de la energía fotovoltaica y el almacenamiento fotovoltaico es de tan solo 10,2/15,5 céntimos por grado, un 78 %/66 % inferior al de la electricidad residencial. La diferencia entre los precios de la electricidad residencial y el coste del almacenamiento fotovoltaico seguirá aumentando. Los sistemas domésticos de distribución y almacenamiento fotovoltaico pueden reducir el coste de la electricidad, por lo que en zonas con precios elevados los usuarios tienen un fuerte incentivo para instalar sistemas de almacenamiento domésticos. En el mercado de picos de demanda, los usuarios tienden a optar por inversores híbridos y sistemas de baterías acopladas a CA, que son más rentables y fáciles de fabricar. Los cargadores de baterías con inversores aislados de la red eléctrica, con transformadores de alta resistencia, son más caros, mientras que los inversores híbridos y los sistemas de baterías acopladas a CA utilizan inversores sin transformador con transistores de conmutación. Estos inversores compactos y ligeros tienen menores valores nominales de potencia de salida durante picos de tensión y picos de tensión, pero son más rentables, económicos y fáciles de fabricar. En Estados Unidos y Japón se necesita energía de respaldo, y la energía autónoma es justo lo que el mercado necesita, incluso en regiones como Sudáfrica. Según la EIA, el tiempo promedio de corte de energía en Estados Unidos en 2020 fue de más de 8 horas, principalmente por los residentes estadounidenses que viven dispersos, parte de la red obsoleta y desastres naturales. La aplicación de sistemas domésticos de distribución y almacenamiento fotovoltaico puede reducir la dependencia de la red y aumentar la confiabilidad del suministro eléctrico del lado del cliente. El sistema de almacenamiento fotovoltaico estadounidense es más grande y está equipado con más baterías, debido a la necesidad de almacenar energía en respuesta a desastres naturales. El suministro de energía independiente es la demanda inmediata del mercado, Sudáfrica, Pakistán, Líbano, Filipinas, Vietnam y otros países en tensión en la cadena de suministro global, la infraestructura del país no es suficiente para abastecer a la población con electricidad, por lo que los usuarios deben estar equipados con un sistema de almacenamiento fotovoltaico doméstico. Los inversores híbridos como fuente de alimentación de respaldo presentan limitaciones. En comparación con los inversores de batería dedicados para instalaciones aisladas de la red, los inversores híbridos presentan algunas limitaciones, principalmente una potencia de salida limitada en caso de cortes de energía. Además, algunos inversores híbridos no tienen capacidad de energía de respaldo o esta es limitada, por lo que solo cargas pequeñas o esenciales, como iluminación y circuitos de energía básicos, pueden respaldarse durante un corte de energía. Muchos sistemas experimentan un retraso de 3 a 5 segundos durante un corte de energía. Los inversores aislados de la red, por otro lado, proporcionan una potencia de salida muy alta, tanto en picos como en picos, y pueden manejar cargas inductivas elevadas. Si el usuario planea alimentar dispositivos con alta potencia de salida, como bombas, compresores, lavadoras y herramientas eléctricas, el inversor debe ser capaz de manejar cargas de sobretensión de alta inductancia. Inversores híbridos acoplados a CC La industria está utilizando actualmente más sistemas de almacenamiento fotovoltaico con acoplamiento de CC para lograr un diseño de almacenamiento fotovoltaico integrado, especialmente en sistemas nuevos donde los inversores híbridos son fáciles y menos costosos de instalar. Al agregar nuevos sistemas, el uso de inversores híbridos para el almacenamiento de energía fotovoltaica puede reducir los costos de los equipos y los costos de instalación, porque un inversor de almacenamiento puede lograr la integración del inversor de control. El controlador y el interruptor de conmutación en sistemas acoplados a CC son menos costosos que los inversores conectados a la red y los gabinetes de distribución en sistemas acoplados a CA, por lo que las soluciones acopladas a CC son menos costosas que las soluciones acopladas a CA. El controlador, la batería y el inversor en el sistema acoplado a CC son en serie, están conectados más estrechamente y son menos flexibles. Para el sistema recién instalado, el sistema fotovoltaico, la batería y el inversor están diseñados de acuerdo con la potencia de carga y el consumo de energía del usuario, por lo que es más adecuado para el inversor híbrido acoplado a CC. 
Los productos inversores híbridos acoplados a CC son la tendencia principal, BSLBATT también lanzó su propioInversor solar híbrido de 5 kW¡A finales del año pasado, y lanzará inversores solares híbridos de 6kW y 8kW sucesivamente este año! Los principales productos de los fabricantes de inversores para almacenamiento de energía se destinan principalmente a tres mercados principales: Europa, Estados Unidos y Australia. En el mercado europeo, Alemania, Austria, Suiza, Suecia, Países Bajos y otros mercados fotovoltaicos tradicionales se caracterizan por su mayor demanda de sistemas trifásicos, que favorecen la potencia de productos de mayor tamaño. Italia, España y otros países del sur de Europa requieren principalmente sistemas monofásicos de baja tensión. Por su parte, la República Checa, Polonia, Rumanía, Lituania y otros países de Europa del Este demandan principalmente sistemas trifásicos, pero su precio es menor. Estados Unidos cuenta con un sistema de almacenamiento de energía de mayor tamaño y prefiere productos de mayor potencia. El inversor de batería y almacenamiento de tipo split es más popular entre los instaladores, pero la tendencia de desarrollo futuro es el inversor de batería todo en uno. El inversor híbrido para almacenamiento de energía fotovoltaica se divide en inversor híbrido, que se vende por separado, y sistema de almacenamiento de energía de batería (BESS), que vende el inversor y la batería juntos. Actualmente, entre los distribuidores que controlan el canal, cada cliente directo está más concentrado. Los productos de batería e inversor de tipo split son más populares, especialmente fuera de Alemania, principalmente por su fácil instalación y expansión, y la facilidad para reducir los costos de adquisición. La batería o el inversor no requieren un segundo proveedor, lo que garantiza una entrega más segura. La tendencia en Alemania, Estados Unidos y Japón es el uso de equipos todo en uno. Este tipo de equipos puede ahorrar muchos problemas posventa, y existen factores de certificación, como la certificación del sistema contra incendios de Estados Unidos, que debe estar vinculada al inversor. La tendencia tecnológica actual es hacia los equipos todo en uno, pero las ventas de tipo split en el mercado son algo más aceptadas por los instaladores. En sistemas acoplados a CC, los sistemas de baterías de alto voltaje son más eficientes, pero más costosos en caso de escasez de baterías de alto voltaje. En comparación conSistemas de baterías de 48 VLas baterías de alto voltaje operan en el rango de 200 a 500 V CC, presentan menores pérdidas en el cable y mayor eficiencia, ya que los paneles solares suelen operar a 300-600 V, similar al voltaje de la batería. Esto permite el uso de convertidores CC-CC de alta eficiencia con pérdidas muy bajas. Los sistemas de baterías de alto voltaje son más caros que los de bajo voltaje, mientras que los inversores son más económicos. Actualmente, existe una alta demanda de baterías de alto voltaje y escasez de suministro, por lo que es difícil adquirirlas. En caso de escasez, resulta más económico usar un sistema de baterías de bajo voltaje. Acoplamiento de CC entre paneles solares e inversores 
Acoplamiento directo de CC a un inversor híbrido compatible 
Inversores acoplados a CA Los sistemas acoplados a CC no son adecuados para la modernización de sistemas conectados a la red eléctrica. El método de acoplamiento de CC presenta principalmente los siguientes problemas: en primer lugar, el sistema que utiliza acoplamiento de CC presenta problemas de cableado complejo y diseño redundante de módulos al modernizar el sistema conectado a la red eléctrica; en segundo lugar, el retardo en la conmutación entre la red eléctrica y la aislada es prolongado, lo que perjudica la experiencia eléctrica del usuario; en tercer lugar, la función de control inteligente no es lo suficientemente completa y la respuesta del control no es lo suficientemente oportuna, lo que dificulta la implementación de la aplicación de microrredes para el suministro eléctrico de toda la casa. Por lo tanto, algunas empresas, como Rene, han optado por la tecnología de acoplamiento de CA. El sistema de acoplamiento de CA facilita la instalación del producto. ReneSola utiliza el acoplamiento del lado de CA y el sistema fotovoltaico para lograr un flujo de energía bidireccional, eliminando la necesidad de acceder al bus de CC fotovoltaico y simplificando la instalación. Mediante la combinación de control de software en tiempo real y mejoras de diseño de hardware, se logra una conmutación en milisegundos hacia y desde la red. La innovadora combinación del control de salida del inversor de almacenamiento de energía y el diseño del sistema de suministro y distribución de energía permite el suministro de energía a toda la casa bajo el control de la caja de control automática. La aplicación de la caja de control automática en microrredes. La eficiencia de conversión máxima de los productos acoplados a CA es ligeramente inferior a la deinversores híbridosLa eficiencia de conversión máxima de los productos acoplados a CA es del 94-97%, ligeramente inferior a la de los inversores híbridos, principalmente porque los módulos deben convertirse dos veces antes de poder almacenarse en la batería después de la generación de energía, lo que reduce la eficiencia de conversión.
Hora de publicación: 08 de mayo de 2024