La temperatura de trabajo del inversor, un factor clave

La calidad de los componentes y una disposición estratégica dentro del equipo garantizarán una buena disipación.

Una de las mayores preocupaciones en la proyección de cualquier equipo electrónico es un diseño térmico que mantenga los componentes dentro de los márgenes óptimos de trabajo, evitando así su envejecimiento prematuro. Los componentes que trabajan en su zona de confort son más eficientes. Un equipo mal refrigerado puede derivar en una zona de temperaturas extremas en los componentes electrónicos y, en función de su calidad, esto puede provocar diferentes problemas. Uno de ellos es la deformación de los materiales, lo que genera cambios en la forma o el tamaño del componente que pueden generar pérdida de contacto. También fallas térmicas, que ocurren cuando un componente electrónico se calienta demasiado y provoca un cortocircuito, o fatiga térmica, cuando por cambios repetidos de temperatura un componente se calienta y enfría repetidamente y sus materiales se expanden y contraen. Trabajar por encima del límite reduce significativamente la vida de las partes y, por extensión, de todo el equipo.

Cualquier dispositivo electrónico con un buen diseño debe incorporar componentes con materiales adecuados y bien dimensionados en el conjunto del equipo, además de correctamente ubicados, para evitar la acumulación de calor en un área específica. La circulación de aire debe ser continua y los sistemas de enfriamiento más comunes son ventiladores, disipadores de calor o intercambiadores.

En el caso que nos refiere, los inversores solares, como dispositivos que convierten la corriente continua generada por los paneles solares en alterna, contienen una serie de componentes que trabajan juntos para llevar a cabo esta transformación: el puente rectificador convierte la AC de entrada de la red eléctrica en DC para su procesamiento en el inversor. El filtro reduce los armónicos y el ruido en la corriente de entrada. Por otra parte, el interruptor de potencia controla el flujo de energía en el inversor, el convertidor DC-DC se utiliza para ajustar la tensión de la DC de entrada a la tensión requerida para el inversor y el convertidor DC-AC es el componente clave, porque convierte a AC la producción solar. El microcontrolador vigila el funcionamiento del inversor y realiza ajustes en tiempo real para garantizar una operación eficiente. En un equipo híbrido, el controlador de carga monitoriza la carga de la batería y ajusta su corriente en consecuencia y el transformador ajusta la tensión de salida del inversor para cumplir con los requisitos del sistema eléctrico al que está conectado.

Todos estos procesos generan un riesgo de sobrecalentamiento muy importante, especialmente el del ondulador, que realiza la mayor parte del trabajo de conversión de energía, y que disipa el residual como calor.

Qué tener en cuenta en una instalación solar
Visto su funcionamiento, el mejor diseño de un inversor fotovoltaico es en formato horizontal, donde la superficie es la misma pero el recorrido del aire es menor, por lo que la eficiencia de disipación es mucho mayor. Los componentes con mayor carga térmica se sitúan en la parte superior, de forma que el aire entra por la zona inferior del equipo, regulando la temperatura de los de menor calentamiento, y llegando a la zona más crítica lo suficientemente frío.

Asimismo, es conveniente elegir equipos que no rompan el puente térmico, incorporando por ejemplo un moldeo de aletas de disipación en la carcasa en vez de un disipador acoplado, siendo más eficiente. Si su estructura evita los ventiladores, no solamente se ahorra en consumo: hay menos mantenimiento y menos posibilidad de fallo.

Cuando hablamos de componentes debemos tener en cuenta cuáles son sus materiales, semiconductores de banda ancha: el carburo de silicio es de los mejores, con una banda prohibida con gran resistencia a altas temperaturas y voltajes y también una alta eficiencia de conmutación que lo hace adecuado para aplicaciones en electrónica de potencia.

Evidentemente, también es importante seleccionar el inversor adecuado para el tamaño y la capacidad del sistema fotovoltaico. Un inversor sobredimensionado en comparación con los paneles solares puede generar más calor del necesario y, por lo tanto, aumentar el riesgo de sobrecalentamiento. Con un inversor subdimensionado, trabajando en su capacidad máxima de forma continua, el sobrecalentamiento se producirá inevitablemente.