Anteriormente hemos explicado la manera en que funcionan los sistemas fotovoltaicos, en esta ocasión toca el turno de uno de los componentes fundamentales de estos sistemas, sin el cual el proceso de conversión de energía solar en electricidad se vería trunco: los inversores solares.
Los sistemas fotovoltaicos son capaces de generar electricidad a partir de la radiación solar, esto a través de la manera en que están configuradas las celdas solares que los conforman. Las celdas solares fotovoltaicas se fabrican de silicio cristalino o de arsenurio de galio y presentan dos capas, cada una de ellas con un dopaje distinto, es decir, una positiva y la otra negativa, lo que crea un campo eléctrico permanente. El dopaje de las celdas solares las convierte en semiconductoras que al momento de captar la radiación del sol inician una cadena de flujo de electrones, responsable de la creación de la diferencia de potencial. Este flujo de electrones entre dos puntos con diferente dopaje genera corriente eléctrica continua, que se caracteriza porque las cargas eléctricas siguen siempre la misma dirección cuando circulan.
Es bien sabido que la mayoría de los aparatos eléctricos necesitan energía alterna y por ello, para que un sistema fotovoltaico sea funcional necesita estar equipado con un elemento que se encargue de transformar la corriente eléctrica continua que producen las celdas solares en corriente alterna. Son los inversores solares los que cumplen tan importante papel y éstos, dependiendo de la potencia del sistema eléctrico, pueden llevar la corriente eléctrica directamente a la red de baja tensión, o bien, conectarse con un transformador que posteriormente inyecte la corriente a la red eléctrica de tensión media.
Un inversor solar se compone de un transistor que interrumpe la corriente continua, de onda rectangular, para suavizarla y transformarla en una onda senoidal, propia de la corriente eléctrica alterna. El transistor que interrumpe el flujo de corriente se controla mediante un oscilador de onda en los inversores más simples pero existen otros tipos de inversores que se clasifican según la configuración del sistema, su número de fases y número de etapas. De esta manera encontramos inversores monofásicos, utilizados por lo regular para suministrar electricidad a motores de tamaño pequeño, para iluminación y para sistemas de calefacción; la corriente alterna que producen y distribuyen es de una fase y tienen un voltaje de entre 230 y 115 voltios. También existen inversores trifásicos, mayormente utilizados en plantas de energía y en diferentes tipos de industrias; producen y distribuyen energía conformada por tres corrientes monofásicas constantes.
En este punto, la razón por la que los inversores solares son fundamentales en los sistemas fotovoltaicos es obvia: la corriente alterna es la que se utiliza para el consumo en hogares e industrias de todo tipo, ya sea en sistemas monofásicos o trifásicos, dependiendo del voltaje requerido. El motivo por el que la corriente eléctrica alterna es la empleada para el suministro eléctrico tiene que ver con los costos de los procesos mediante los que se transporta la energía: es mucho más económico transportar corriente alterna que corriente continua. Debido a que lo más común es que los sistemas fotovoltaicos se conecten a la red eléctrica y a que los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar con corriente alterna, es necesario utilizar inversores para garantizar el buen funcionamiento de los sistemas, incluso de aquellos tipo isla.
La elección del inversor solar adecuado puede garantizar el buen funcionamiento de un sistema fotovoltaico pues disminuye los riesgos de fallas y defectos en el sistema que representen el corte de energía y pongan en riesgo a los usuarios de las instalaciones o lleguen a dañar el equipo eléctrico. Para elegir el inversor solar se deben considerar las características de la planta ya que ello determinará si se necesita un inversor monofásico o trifásico y su potencia de salida.
Ahora que hemos tocado el punto de las fallas y defectos en los sistemas fotovoltaicos profundizaremos un poco más en el tema. Al igual que lo que ocurre en las redes eléctricas abastecidas con energía de las compañías de luz, la falla más común en un sistema fotovoltaico son los cortocircuitos. Las sobrecargas, variaciones de corriente y sobretensiones también se pueden llegar a presentar, por ello, además de un inversor solar, es necesario equipar el sistema con elementos de protección, como fusibles, interruptores automáticos y varistores. Los fusibles e interruptores automáticos, por su lado, pueden contribuir a disminuir los riesgos de las variaciones de corriente y sobrecargas, mientras que los varistores protegen al sistema de sobretensiones.
A pesar de que las fallas más comunes, como ya mencionamos, se pueden prevenir con ciertos elementos de protección, es importante mencionar que en muchas ocasiones estas fallas se deben a elementos ajenos a la red, como pueden ser descargas eléctricas generadas por rayos, la presencia de animales y vegetación y los cambios atmosféricos, así como una mala operación y errores en la instalación del sistema. Por esta razón es necesario que la instalación del sistema se deje a cargo de un especialista, quien podrá tomar las medidas necesarias para garantizar la seguridad y evitar fallas en el sistema.
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