Características de un inversor solar idóneo para alimentar ascensores residenciales con energía solar

En el artículo anterior de esta serie, dejamos listo el terreno para abordar un caso práctico y real: El ascensor de mi edificio está alimentado actualmente desde la red eléctrica local. ¿Qué pasos debo dar si deseo utilizar energía solar para prescindir, parcial o totalmente, de la empresa de servicio eléctrico?

En el mismo artículo anterior presentamos, muy superficialmente, el inversor CONEXT TL 15000 E, de la reconocida marca Schneider Electric. A pesar de que en el mercado mundial se disponen de modelos similares, este inversor tiene buenas prestaciones, y funciona conectado a la red trifásica de distribución de cualquier compañía eléctrica local: Es decir, está diseñado para conexión a la red eléctrica.

Hay que aclarar en este punto que los inversores de conexión a red, a diferencia de los inversores para aplicaciones aisladas o autónomas, obtienen la energía del campo fotovoltaico (paneles), únicamente mientras la producción fotovoltaica sea suficiente para alimentar las cargas conectadas (motores, equipos electrónicos, electrodomésticos, lámparas); en caso contrario, durante las horas nocturnas o un día con baja radiación, las cargas que no puedan ser alimentadas con los paneles solares , por ser su potencia de funcionamiento superior a la producción fotovoltaica en un momento dado, tomarán la energía directamente la red eléctrica local.

Dicho de otro modo: Los inversores solares para conexión a red prescinden del banco de baterías al que aludimos en artículos previos cuando nos referíamos a inversores aislados; y en horas de escasa o nula radiación, toman la energía de la red eléctrica , ya que las baterías no se emplean para esta clase específica de inversores.

Inversor para conexión a red trifásica Conext TL 15000 E; Salida 15 KVA. Ver ”Ficha de Producto”.

De la misma forma, en otros artículos previos habíamos mencionado ya la estandarización de la industria eléctrica, entre otros aspectos en cuanto a su forma de onda y sus niveles de voltaje de distribución. El hecho de que las redes de distribución urbana de cualquier ciudad suministren 230 VAC trifásicos (con la posibilidad de tener también 120 VAC entre fase y neutro para cargas que requieran este voltaje), facilita la utilización, en cualquier edificación, de este inversor, cuya salida de voltaje AC senoidal tendrá una forma de onda, frecuencia, y valores medio y eficaz, iguales a los suministrados por las empresas de servicio eléctrico; lo cual garantiza que las cargas conectadas a un inversor con estas prestaciones funcionarán sin ningún tipo de problemas.

Mientras que este inversor solar Conext TL 15000 E tiene como ventajas, entre otras, su precio competitivo, una garantía amplia de 5 años, y una frecuencia en Hertz específicamente adecuada al mercado europeo (50 Hz, consultar ficha de producto anexa), presenta como desventaja el hecho de que no nos permite independizarnos completamente de la compañía de servicio eléctrico.

Existe aún una tercera opción a la hora de decidir si nuestra instalación solar fotovoltaica será autónoma (en cuyo caso particular se utilizan baterías, que son cargadas desde los paneles, como la única manera de obtener energía en horas de escasa radiación), o si será de conexión a red: Existen también los inversores híbridos, de los cuales el inversor trifásico de la marca Infinisolar, como el de la imagen a continuación, es un ejemplo.

Inversor trifásico híbrido marca Infinisolar de 10 KVA.

En un inversor híbrido es factible, por estar alimentado con baterías pero también con la red eléctrica, gestionar la carga de baterías y la potencia de salida en una forma inteligente. En caso de que haya excedente de energía, ésta se almacenará en las baterías, mientras que si es necesaria más energía de la que se puede captar del sol, se recurre a las baterías o bien a una entrada trifásica auxiliar, que puede ser la red eléctrica local, o un generador trifásico.

Nótese que tanto en el inversor Conext TL 15000 como en el híbrido Infinisolar de la imagen superior, la potencia aparente trifásica es al menos 10 KVA. Esto garantiza una potencia suficiente para alimentar un motor de ascensor, empleado para mover una cabina de unos 6 pasajeros a una velocidad algo superior a 1 metro por segundo; esto cubre la casi totalidad de los casos para un ascensor residencial de unos 16 pisos en promedio.

En cuanto a la forma de lograr la velocidad variable del motor, la cual es necesaria en los ascensores residenciales de varios pisos, nos encontramos con el posible caso de que el motor sea de doble devanado (o sea, dos velocidades), y su circuito de potencia emplee contactores para seleccionar las velocidades rápida y lenta e invertir su sentido de giro; los inversores considerados en este artículo pueden alimentar sin ninguna novedad los devanados del motor, y lograr un desempeño plenamente satisfactorio.

Si por el contrario el motor es de un solo devanado, y se emplea un variador de frecuencia para arrancar en los instantes iniciales a plena velocidad, manteniéndola en el funcionamiento normal, para disminuirla luego en las aproximaciones a los pisos de destino antes de detenerse, nos encontramos que la casi totalidad de los fabricantes de estos equipos (independientemente de la marca o modelo), exigen una señal AC senoidal pura en los bornes entrada del variador. De nuevo, al observar las fichas de producto de los inversores aquí tratados, constatamos su idoneidad para esta clase de aplicaciones.

En lo relativo al tablero eléctrico de la sala de máquinas del ascensor, nos hemos referido hasta ahora solo al circuito de potencia, el que tiene que ver con la alimentación de los devanados del motor. Pero sucede que en dicho tablero coexiste, junto con el circuito de fuerza (o de alto amperaje) del motor, el circuito eléctrico o electrónico que controla la lógica del ascensor: es decir, el circuito de baja potencia que toma las decisiones relativas a si la cabina sube o baja (dependiendo de su posición y las llamadas efectuadas), y decide el momento de detener el ascensor o de disminuir su velocidad, la apertura y cierre de puertas, y otras maniobras similares.

Típico tablero eléctrico trifásico en sala de máquinas de un ascensor. En el cuadrante superior derecho se aprecia el circuito impreso que controla la lógica de funcionamiento de la cabina. Los cuatro elementos de forma cuadrada, blancos y azules, que se observan a la izquierda (un poco debajo de la linea central) son los contactores que controlan los devanados trifásicos del motor eléctrico (en este caso no se usa variador de frecuencia). El transformador para alimentación del circuito de control es el elemento color amarillo, abajo a la derecha, cuyo devanado primario es alimentado en 230 V AC, monofásicos.

Este circuito de control consume poca corriente, normalmente es un circuito electrónico micro-procesado o micro-controlado, y que requiere de distintos niveles de voltaje para el funcionamiento del ascensor; pero con una característica en común para todos los cuadros eléctricos de maniobra,   independientemente de la marca o tecnología que se utilice: El tablero emplea para la alimentación general del circuito de control, un transformador cuyo primario es energizado en 230 V corriente alterna (monofásico) , por lo que es fácilmente alimentable desde dos bornes cualesquiera de la salida del inversor solar; así que esta necesidad de voltaje está igualmente cubierta.

Conclusiones

A estas alturas, debemos concluir entonces que en principio, todo ascensor residencial es potencial candidato para ser alimentado eléctricamente a partir de una instalación solar fotovoltaica. Igual conclusión es válida a la hora de alimentar por ejemplo, un tablero para una instalación hidroneumática de agua potable, o los motores de bombas contra incendios.

Teniendo ahora un panorama más claro acerca de las posibilidades y oportunidades que existen a fin de contribuir a la mejora de nuestro ambiente y procurar la reducción a largo plazo de costos por consumos eléctricos invirtiendo en instalaciones fotovoltaicas para edificaciones residenciales, debemos en primer lugar definir el grado de independencia que deseamos tener con respecto a la empresa de servicio eléctrico; y debemos considerar también que una instalación autónoma, pero con respaldo eléctrico de la red urbana, requerirá de una inversión mayor en baterías de ciclo profundo e inversores híbridos, los cuales son más costosos que los inversores aislados y los de conexión a red.

Si por el contrario nos decidimos por prescindir de la red urbana solo parcialmente, aprovechando las horas de mayor irradiación solar, buscando una reducción parcial de costos en la facturación eléctrica y ejecutando una inversión no muy alta al prescindir de las baterías de ciclo profundo, la adquisición un inversor asequible como el Conext TL de Schneider sería una buena opción.

Con este artículo damos por terminada la serie relativa a energía solar para ascensores de edificaciones residenciales. Les animamos a explorar las posibilidades de ésta y otras formas de energía no contaminante, para preservar nuestro castigado planeta.