Diagrama de Conexiones del Sistema Híbrido

Este diagrama esquemático simplificado muestra los tipos de cables principales necesarios para conectar un sistema solar híbrido típico.

Explicación de cada elemento:

1. AC cable (Cable de Corriente Alterna / CA):
   • Función: Conecta componentes que operan con corriente alterna (la que usa la casa y la red).
   • Conexiones típicas: Entre el inversor híbrido y el cuadro eléctrico, hacia la red pública (Grid), y hacia las cargas (Load).
   • Importante: Debe tener la sección (grosor) adecuada para la potencia del sistema.
2. DC cable (Cable de Corriente Continua / CC):
   • Función: Conecta componentes que operan con corriente continua.
   • Conexiones típicas: Desde los paneles solares (Solar) hasta el inversor híbrido, y desde el banco de baterías (Battery) hasta el inversor híbrido.
   • Seguridad: Estos cables manejan alto voltaje (de los paneles) y alta corriente (de las baterías). Deben ser de calidad solar, aislados para intemperie y correctamente dimensionados.
3. COM cable (Cable de Comunicación):
   • Función: Permite la comunicación de datos entre dispositivos.
   • Conexiones típicas: Entre el inversor híbrido y la pantalla de monitoreo (HMI), el BMS de la batería, medidores externos (CT meter), o entre múltiples inversores en paralelo.
   • Protocolos comunes: CAN bus, RS485, Ethernet. Es crucial para el monitoreo y control inteligente del sistema.
4. Backup Load (Carga de Respaldo):
   • Los circuitos esenciales de la casa (ej: nevera, iluminación, puerta de garaje) conectados directamente al puerto de salida "Load" (Backup) del inversor híbrido.
   • Estos circuitos siempre tendrán energía durante un corte de red, alimentados por la batería y los paneles solares.
5. On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa):
   • Todos los demás electrodomésticos y circuitos de la vivienda que no están en el circuito crítico de respaldo.
   • Se conectan al cuadro eléctrico general y pueden ser alimentados por la red, el inversor híbrido o una combinación, dependiendo del modo de operación configurado.
6. Solar (Paneles Solares): La fuente de energía renovable principal, que genera electricidad en corriente continua (DC).
7. Battery (Batería): El sistema de almacenamiento de energía (banco de baterías) que almacena el excedente solar para su uso posterior.
8. Grid (Red Eléctrica): La red eléctrica pública. Actúa como respaldo cuando la energía solar y la batería son insuficientes, y puede recibir excedentes en algunos modos de operación.

Flujo de Conexión (Conceptual):

1. Los paneles solares (Solar) y la batería se conectan al inversor híbrido mediante cables DC.
2. El inversor híbrido se conecta al cuadro eléctrico mediante cables AC. De allí se derivan los circuitos de Backup Load y On-Grid Home Load.
3. El inversor híbrido también se conecta a la red pública (Grid) mediante cables AC.
4. Los cables COM interconectan los dispositivos para la gestión inteligente.
Este diagrama enfatiza la importancia de usar el tipo correcto de cable para cada función (potencia CA, potencia CC, señal de datos) en una instalación segura y eficiente.

Modo II: Configuración con Generador

Este diagrama muestra la configuración de un sistema solar híbrido cuando se integra un generador eléctrico (generalmente diésel, gasolina o gas) como fuente de respaldo adicional.

Explicación de cada elemento:

1. Solar (Paneles Solares): La fuente de energía renovable principal del sistema, conectada al inversor híbrido.
2. Battery (Batería): El banco de baterías para almacenar el excedente de energía solar.
3. AC cable (Cable de Corriente Alterna): Cableado que interconecta todos los componentes de CA: inversor híbrido, cuadro eléctrico, cargas, red y generador.
4. DC cable (Cable de Corriente Continua): Cableado que conecta los paneles solares y la batería al inversor híbrido.
5. Backup Load (Carga de Respaldo): Los circuitos críticos de la casa conectados directamente a la salida protegida "Load" del inversor híbrido.
6. On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa): El resto de los circuitos y electrodomésticos de la vivienda.
7. CT (Transformador de Corriente): Sensor instalado en la línea de conexión a la red. Mide el flujo de energía para permitir modos como "Cero Exportación". Su función sigue siendo crucial incluso con generador.
8. Generator (Generador): La nueva y clave adición en este modo. Es una máquina (diésel, gasolina, etc.) que produce electricidad en CA.
   • Conexión típica: Se conecta al puerto de entrada dedicado "Gen" o "Generator" del inversor híbrido.
   • Función 1 - Respaldo de emergencia: En caso de corte prolongado de red (off-grid) y con la batería baja, el inversor puede arrancarlo automáticamente para cargar la batería y/o alimentar las cargas.
   • Función 2 - Carga programada: Se puede configurar para que funcione en horarios específicos (ej: tarifa nocturna baja) para cargar la batería de forma económica si no hay suficiente sol.
   • Función 3 - Pico de potencia: Puede asistir si hay una demanda de carga muy alta que supera la capacidad del inversor y la batería.

Flujo de Energía y Rol del Generador:

En esta configuración, el sistema prioriza el uso de energía solar. El generador actúa como un respaldo "en la tercera línea":
Jerarquía de fuentes (típica): 1. Energía Solar (Solar) -> para cargas y cargar batería. 2. Batería (Battery) -> cuando no hay sol. 3. Red Eléctrica (Grid) -> si la batería está baja (en modos on-grid). 4. Generador (Generator) -> si la red está ausente y la batería está por debajo de un umbral crítico, o según programación horaria.

Ventaja: Proporciona autonomía energética total y seguridad de suministro incluso durante cortes de red prolongados o periodos de baja radiación solar.

Configuración importante: En el menú "Gen Port Use" del inversor se configuran parámetros como la potencia nominal del generador, los umbrales de SOC para arranque/parada, y el comportamiento de la "carga inteligente" (Smart Load), que también puede ser alimentada por el generador en ciertas condiciones.

Modo III: Configuración con Carga Inteligente (Smart Load)

Este diagrama muestra una configuración clave del sistema híbrido donde se utiliza la función de "Carga Inteligente" (Smart Load). Es una de las formas más comunes de maximizar el autoconsumo y evitar el desperdicio de energía solar.

Explicación de cada elemento:

1. AC cable / DC cable: La infraestructura de cableado para corriente alterna y continua que interconecta todos los componentes.
2. Solar (Paneles Solares): La fuente de generación de energía principal.
3. Backup Load (Carga de Respaldo): Circuitos críticos conectados al puerto de respaldo del inversor.
4. On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa): Todos los demás electrodomésticos de la vivienda.
5. CT (Transformador de Corriente): Sensor esencial para medir el flujo de energía hacia/desde la red, permitiendo modos de "Cero Exportación".
6. Grid (Red Eléctrica): La red pública, utilizada como respaldo.
7. Battery (Batería): Sistema de almacenamiento de energía.
8. Smart Load (Carga Inteligente): El elemento central de este modo.
   • ¿Qué es físicamente? Es típicamente el mismo puerto de entrada "Gen" (Generador) del inversor, pero configurado para funcionar como una salida controlada.
   • ¿Qué se conecta a ella? Un electrodoméstico útil de alto consumo que pueda funcionar de forma intermitente sin problemas. Ejemplos clásicos: un calentador de agua eléctrico (boiler), una bomba de calor para piscina, un sistema de climatización, una estufa eléctrica o un punto de carga lenta para vehículo eléctrico.
   • Icono típico: Suele representarse con una tetera o calentador, simbolizando una carga resistiva que convierte el excedente de energía en calor útil.

¿Cómo funciona la Carga Inteligente (Smart Load)?

Su lógica de control se configura en el menú "Gen Port Use" o "Advanced Function". El inversor la activa automáticamente sólo cuando se cumplen dos condiciones simultáneas:

1. La potencia generada por los paneles solares (PV) excede un umbral mínimo configurado (ej: 500W).
2. El Estado de Carga (SOC) de la batería está por encima de un umbral alto (ej: 95% o 100%).

Traducción práctica: La Smart Load sólo se enciende cuando hay un excedente real de energía solar que, de otro modo, se inyectaría a la red o se desperdiciaría (porque la batería ya está llena).

Flujo de Energía en este Modo:

1. La energía solar alimenta primero las cargas de la casa (Backup y Home Load).
2. El excedente carga la batería.
3. Cuando la batería está llena (SOC alto) y todavía hay excedente solar, el inversor activa la Smart Load, derivando ese exceso hacia el aparato conectado (ej: calentar agua gratis).
4. Si la producción solar cae o la batería se descarga por debajo del umbral, la Smart Load se apaga automáticamente.
5. El CT asegura que, en modos de "Cero Exportación", ni siquiera un pequeño excedente llegue a la red.

Objetivo y Beneficio:

Maximizar el autoconsumo y la eficiencia económica. Convierte el excedente solar que no se puede almacenar ni usar en cargas normales en un servicio útil (agua caliente, calor), aumentando el ahorro en la factura eléctrica y evitando inyecciones a la red que podrían no ser remuneradas o estar reguladas.

Es una función esencial para sistemas con batería de tamaño limitado o en lugares con políticas de inyección a red (feed-in) poco ventajosas.

Modo IV: Acoplamiento CA (AC Couple) - Configuración "On-Gen+AC Couple"

Este diagrama ilustra una configuración avanzada y particular de Acoplamiento CA (AC Couple), donde la integración de un sistema solar existente se realiza a través del puerto del generador (Gen port) del inversor híbrido. Es una opción para reutilizar un inversor en red antiguo de una manera específica.

Explicación de cada elemento:

• Solar (Paneles Solares): Se refiere al campo fotovoltaico principal conectado al inversor híbrido (vía DC).
• Battery (Batería): Banco de baterías conectado al inversor híbrido.
• On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa): Todos los circuitos generales de la vivienda.
• CT (Transformador de Corriente): Sensor en la conexión principal a la red, para control de flujo de energía.
• Grid (Red Eléctrica): Red pública.
• Backup Load (Carga de Respaldo): Circuitos críticos conectados al puerto "Load" del inversor híbrido.
• AC cable (Cable de CA - Línea Roja): Conexiones de corriente alterna.
• DC cable (Cable de CC - Línea Azul): Conexiones de corriente continua.

La Clave: "On-Gen+AC Couple"

El título "On-Gen+AC Couple" indica que el inversor en red existente (no dibujado explícitamente, pero implícito en "AC Couple") se conecta al sistema a través del puerto de entrada del Generador (Gen Input) del inversor híbrido.

¿Cómo funciona esta configuración?

1. Un inversor solar en red (string inverter) preexistente tiene sus propios paneles solares.
2. La salida de CA de ese inversor antiguo se conecta, no a la red o al cuadro principal directamente, sino al puerto "GEN" o "Generator Input" del nuevo inversor híbrido.
3. El inversor híbrido trata la energía entrante por el puerto GEN como si viniera de un generador, pero en realidad es energía solar de otro sistema.
4. El inversor híbrido puede entonces:
   • Usar esa energía para alimentar las cargas de la casa (Home Load y Backup Load).
   • Usarla para cargar la batería.
   • Gestionar y limitar su funcionamiento. Por ejemplo, puede elevar la frecuencia en el puerto GEN (activando la función "AC Couple Fre High") para forzar al inversor antiguo a apagarse cuando la batería esté llena y no se necesite más energía, evitando así la inyección a la red.

Ventajas y Consideraciones:

Ventaja principal: Permite integrar y controlar un sistema solar antiguo (on-grid) dentro de un nuevo sistema híbrido con batería, sin tener que reemplazar el inversor antiguo ni re-cablear sus paneles.

Consideraciones:

• El inversor híbrido debe soportar la función de "Micro Inv Input" o "AC Couple" en el puerto GEN (ver menú Advanced Function).
• La potencia del inversor antiguo debe ser compatible con la capacidad del puerto GEN del inversor híbrido.
• Se necesita configuración precisa (umbrales de SOC, frecuencia) para que el control funcione correctamente.

Flujo de energía (según líneas de color):

Las líneas azules (DC) conectan los paneles y batería propios al inversor híbrido.
Las líneas rojas (AC) muestran cómo el inversor híbrido distribuye la energía (de sus propios paneles, de la batería y de la entrada GEN) a las cargas y a la red, mientras el CT monitorea el punto de conexión con la red pública.

Esta configuración es una solución ingeniosa para modernizar instalaciones existentes, otorgándoles respaldo con batería y control sobre la exportación a la red.

Configuración: On-Load + AC Couple (Acoplamiento CA en Lado de Carga)

Este diagrama muestra una de las configuraciones más comunes y prácticas para integrar un sistema solar antiguo (inversor en red) con un nuevo sistema híbrido con batería. La clave es que el inversor en red se conecta al lado de la carga (Load side) del inversor híbrido.

Explicación de cada elemento:

1. AC cable / DC cable: Infraestructura de cableado para corriente alterna y continua.
2. Solar (Paneles Solares): Representa los paneles conectados directamente al inversor híbrido (entrada DC).
3. Battery (Batería): Banco de baterías del sistema híbrido.
4. Smart Load (Carga Inteligente): Salida controlada (normalmente el puerto GEN) utilizada para consumir excedentes de energía (ej: calentador de agua).
5. On-Grid Inverter (Inversor en Red): Es el inversor solar tradicional preexistente. En esta configuración, su salida de CA se conecta al puerto "Load" (carga) del inversor híbrido. Esto significa que la energía que produce pasa primero por el inversor híbrido antes de llegar a la casa.
6. Backup Load (Carga de Respaldo): Los circuitos críticos de la casa, que están conectados también al puerto "Load" del inversor híbrido. Por lo tanto, el puerto "Load" del híbrido alimenta tanto a estos circuitos como al inversor en red antiguo (que a su vez alimenta a su parte de la casa).
7. On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa): Se refiere al resto de la instalación eléctrica de la vivienda. En este esquema, parte de esta carga puede ser alimentada directamente por la salida del inversor en red antiguo (que a su vez recibe energía del inversor híbrido).
8. CT (Transformador de Corriente): Instalado en la conexión principal a la red pública. Es fundamental para que el inversor híbrido mida el flujo neto de energía en ese punto y pueda aplicar modos como "Cero Exportación".
9. Grid (Red Eléctrica): La red pública, que actúa como respaldo y referencia.

¿Cómo funciona este acoplamiento?

El inversor híbrido actúa como el "centro de gestión" de toda la energía:

1. Fuentes de energía: Tiene dos fuentes de energía solar: la de sus propios paneles (DC) y la del inversor en red antiguo (que llega como AC a su puerto Load).
2. Prioridades: Gestiona ambas fuentes para:
   • Alimentar primero todas las cargas de la casa (las conectadas directamente a él y las que alimenta a través del inversor antiguo).
   • Cargar la batería con cualquier excedente.
   • Activar la Smart Load si aún hay exceso y la batería está llena.
3. Control de exportación: El CT mide si hay algún flujo de energía hacia la red. Si lo detecta (en modos "Zero Export"), el inversor híbrido puede reducir la potencia que toma del inversor en red antiguo o de sus propios paneles para evitarlo. Para esto, a veces utiliza el método de elevar ligeramente la frecuencia en su salida, lo que hace que el inversor en red antiguo reduzca su producción.

Ventajas de esta configuración (On-Load side AC Couple):

• Reutiliza la infraestructura existente: No es necesario cambiar el cableado de los paneles del sistema antiguo.
• Protege las cargas críticas: Las cargas de respaldo (Backup Load) siempre tienen prioridad y están protegidas por la batería.
• Control total: El inversor híbrido puede gestionar y limitar la contribución del sistema antiguo, integrando toda la energía solar bajo un único control inteligente.
• Monitorización unificada: La producción del inversor antiguo puede ser monitoreada en la pantalla del inversor híbrido si se instala un medidor adicional ("Grid Side INV Meter2").

Conclusión: Esta es una solución excelente para agregar baterías y respaldo a una instalación solar existente, creando un sistema híbrido integral sin desperdiciar el equipo ya instalado.

Configuración: On-Grid + AC Couple (Acoplamiento CA en Lado de Red)

Este diagrama muestra una configuración alternativa para integrar un inversor solar en red existente con un nuevo sistema híbrido. En este caso, la salida del inversor antiguo se conecta al lado de la red (Grid side) del inversor híbrido, es decir, entre el inversor híbrido y el medidor CT/red pública.

Explicación de cada elemento:

1. AC cable / DC cable: Cableado de corriente alterna y continua.
2. Backup Load (Carga de Respaldo): Circuitos críticos conectados directamente al puerto "Load" del inversor híbrido.
3. Solar (Paneles Solares): Paneles conectados directamente al inversor híbrido (entrada DC).
4. Battery (Batería): Banco de baterías del sistema híbrido.
5. Smart Load (Carga Inteligente): Salida controlada para uso de excedentes energéticos.
6. On-Grid Inverter (Inversor en Red): El inversor solar tradicional preexistente. Su salida de CA se conecta directamente al mismo punto donde el inversor híbrido se conecta a la red, pero después del inversor híbrido y antes del medidor CT y la red pública. Esto significa que ambos inversores (híbrido y en red) están "en paralelo" en su conexión hacia la casa y la red.
7. On-Grid Home Load (Carga Principal de la Casa): Representa la totalidad de la instalación eléctrica de la vivienda. En este esquema, la casa se alimenta desde el punto común donde convergen las salidas del inversor híbrido y del inversor en red antiguo.
8. CT (Transformador de Corriente): Instalado en el cable que va hacia la red pública, después del punto donde se conecta el inversor en red antiguo. Por lo tanto, mide el flujo neto combinado de ambos sistemas inversores hacia la red.
9. Grid (Red Eléctrica): La red eléctrica pública.

¿Cómo funciona este acoplamiento?

Esta configuración coloca al inversor en red antiguo y al inversor híbrido en una relación de "paralelo" frente a las cargas y la red:

1. Dos fuentes en paralelo: Tanto el inversor híbrido (con sus paneles y batería) como el inversor en red (con sus paneles) pueden alimentar simultáneamente las cargas de la casa.
2. Gestión mediante CT: El CT es crucial. Mide la suma de la energía que ambos sistemas intentan inyectar a la red (o toman de ella). El inversor híbrido utiliza esta lectura para ajustar su propia producción y, en algunos casos, puede intentar influir en la del inversor antiguo (por ejemplo, mediante control de frecuencia) para lograr el objetivo deseado (como "Cero Exportación").
3. Control del flujo: Para evitar la exportación, el inversor híbrido puede:
   • Reducir su propia producción.
   • Intentar aumentar ligeramente la frecuencia de la red local, lo que puede hacer que el inversor en red reduzca su potencia (si es sensible a la frecuencia).
   • Usar el excedente para cargar la batería o activar la Smart Load.
4. Respaldo: En caso de corte de red, el inversor híbrido entra en modo isla. El inversor en red antiguo, al detectar la falta de red (o un voltaje/frecuencia fuera de rango), normalmente se apagará, y solo el sistema híbrido alimentará las cargas de respaldo (Backup Load).

Ventajas y Consideraciones de esta configuración:

Ventajas:

• Instalación sencilla: La conexión del inversor antiguo es directa al cuadro principal, a menudo sin necesidad de modificar circuitos críticos.
• Independencia operativa parcial: El inversor en red puede seguir funcionando de forma relativamente independiente cuando la red está presente.

Consideraciones y desafíos:

• Control menos directo: El inversor híbrido tiene un control menos directo sobre la producción del inversor antiguo comparado con la configuración "On-Load". Depende más de la respuesta del inversor antiguo a los cambios de frecuencia.
• Posible necesidad de medidor adicional: Para que el inversor híbrido pueda mostrar correctamente la producción del inversor antiguo en su pantalla, a menudo se requiere instalar un medidor de energía adicional ("Grid Side INV Meter2") específicamente para ese inversor.
• Comportamiento en isla: El inversor en red no funcionará durante un corte de red a menos que sea un modelo especial "híbrido" o se utilice un esquema de acoplamiento CA más complejo que lo mantenga en funcionamiento.

Conclusión: La configuración "On-Grid+AC Couple" es viable y a veces más fácil de instalar, pero requiere que el inversor en red antiguo sea compatible con el control por frecuencia y que el CT esté bien colocado para una medición neta precisa. Es ideal cuando se desea una integración que preserve cierta independencia del sistema antiguo.

Jerarquía de Fuentes de Energía en el Sistema Híbrido

La 1ª prioridad de energía del sistema siempre es la energía fotovoltaica (PV), luego la 2ª y 3ª prioridad serán el banco de baterías o la red eléctrica según la configuración. La última fuente de respaldo será el Generador si está disponible.

Explicación para el usuario:

Tu inversor híbrido sigue siempre un orden lógico y configurable para decidir de dónde saca la energía para alimentar tu casa. Piensa en él como un administrador de recursos muy eficiente:

1. 1ª PRIORIDAD (SIEMPRE): Energía Solar (PV)
   • Lógica: "Es gratis, renovable y la quiero usar primero".
   • Acción: Toda la energía que produzcan tus paneles solares en ese momento se usará antes que cualquier otra fuente.
   • Ejemplo: Si hace sol y tus paneles generan 3kW, y tu casa consume 2kW, esos 2kW saldrán 100% del sol. El excedente de 1kW irá a la batería o a la Smart Load.
2. 2ª y 3ª PRIORIDAD (Configurable): Batería o Red Eléctrica
   • Lógica: "Cuando no hay sol (noche, nublado), ¿de dónde quiero que venga la energía?"
   • Configuración: Tú decides el orden en el menú "System Work Mode" (Modo de Funcionamiento del Sistema).
     • Puedes poner la batería como 2ª prioridad y la red como 3ª (para maximizar el autoconsumo y ahorro).
     • O puedes poner la red como 2ª prioridad y la batería como 3ª (para preservar la batería y usarla solo en cortes de luz).
   • Ejemplo 1 (Batería 2ª): Al anochecer, el inversor pasa a usar la energía almacenada en la batería. Solo cuando la batería esté baja (ej: 20%), pasa a usar la red.
   • Ejemplo 2 (Red 2ª): Al anochecer, el inversor pasa a usar la red eléctrica directamente, preservando la carga de la batería para una eventual emergencia.
3. ÚLTIMO RESORTE: Generador
   • Lógica: "Solo en caso de emergencia extrema o si lo programo específicamente".
   • Condiciones de activación: El generador (diésel, gasolina) se activa automáticamente solo si:
     1. No hay sol (o es insuficiente).
     2. La batería está descargada por debajo de un umbral crítico (ej: 15%).
     3. La red eléctrica pública está cortada (modo isla/off-grid).
     4. O si lo has programado para cargar la batería en un horario específico con combustible barato.
   • Ejemplo: Durante un apagón prolongado de varios días, con poca luz solar y la batería agotada, el inversor arrancará automáticamente el generador para cargar la batería un poco y alimentar las cargas esenciales.

Resumen visual de la jerarquía:
SOL ➜ (BATERÍA o RED) ➜ GENERADOR
Donde el orden entre Batería y Red lo decides tú según tu estrategia de ahorro y seguridad.

Esta jerarquía inteligente garantiza que uses primero la energía más barata y ecológica (solar), luego tus reservas (batería), luego el servicio de respaldo general (red) y, finalmente, el recurso de emergencia más costoso y menos ecológico (generador).