Primeiramente, você já ouviu falar de mismatching (descasamento) e sabe as variantes que podem provocar? Isso é um assunto para ser detalhado em outro texto, mas influencia na produtividade de todos os sistemas fotovoltaicos. Nenhum módulo sai de fábrica perfeitamente igual ao outro e isso é comprovado pelos próprios datasheets que apresentam possibilidade de variação nas potências declaradas em até 5%. Outros fatores como transporte e instalação podem provocar micro danos nas células. A sujidade nunca é homogênea, ou você acha que o nível de poeira vai ser igual, ou até que o passarinho vai fazer coco da mesma forma em todos os módulos? E é claro, o sombreamento. “Mas Toniangelo, meu sistema não tem sombras!!!” Ah tá!!! Você acha que a irradiação vai ser sempre a mesma? As nuvens em cima do seu sistema devem ficar sempre homogêneas bloqueando mesmo índice de irradiação para todos os módulos!!!
Mas vamos ao assunto principal.
Eu tenho dados práticos em estudo apresentado durante minha pós graduação em Energias Renováveis na UFMG que comprovam a maior produtividade de sistemas com otimizadores SolarEdge e microinversores Apsystems. O estudo demonstrou a evolução das tecnologias de micro/mini sistemas fotovoltaicos e de avaliou o comportamento de diversos sistemas fotovoltaicos diferentes, com inversores e módulos FV diferentes analisando e comparando as respectivas Produtividades (Yf) e Taxas de Desempenho (TD). Dentre os sistemas avaliados, sistemas com Otimizadores SolarEdge tiveram, em média, produtividade 11% superior ao melhor inversor tradicional (string) e 14% superior aos dados de produtividade apresentados pelo Atlas Solarimétrico da Cemig.
A Eletrônica de Potência ao Nível do Módulo (Module Level Power Electronics – MLPE) é uma topologia de conversores estáticos denominados de microinversores e também de inversores que utilizam otimizadores c.c. -c.c. e são um dos segmentos que mais cresce no mercado de energia solar NREL (2015).
Tal fato se deve por estes pequenos equipamentos possuírem uma série de benefícios, e assim, obterem maior geração de energia. Como exemplo, um maior número de SPMPs (MPPTs), ou seja, cada módulo FV possui o seu próprio conversor estático, com seu próprio SPMP, portanto, uma otimização da geração de energia para cada módulo FV, podendo assim, melhorar a eficiência de todo o sistema FV. A Figura 1 apresenta uma comparação gráfica entre a tecnologia convencional (string) e tecnologia de microinversores.
Figura 1 – Comparativo inversor string e microinversor
Fonte: ECORI, 2018
Com relação ao monitoramento, para um inversor tradicional, monitora-se o sistema como um todo, enquanto, com um microinversor ou sistema com otimizadores c.c. -c.c., monitora-se cada módulo FV individualmente. A Figura 2 apresenta uma comparação entre a forma de monitoração de um inversor string convencional e conversores estáticos que operam de acordo com a filosofia MLPE.
Figura 2 – Comparação do monitoramento tradicional com o individual 
Fonte: ECORI, 2018
Conforme apresentado na Figura 2, esses sistemas com monitoramento individual apresentam algumas vantagens enumeradas a seguir:
– Maior segurança;
– Maior geração de energia;
– Menores custos de operação e manutenção;
– Design flexível.
Com relação à segurança, isso é feito por meio de um dispositivo de seccionamento rápido (RSD – Rapid Shut Down) que, além de interromper o fluxo de corrente como fazem os inversores tradicionais, também reduz a tensão a uma tensão segura dentro de um intervalo de 180s (para otimizadores c.c. -c.c.). Além disso, possuem interrupção de circuito de falta à terra, proteção e interrupção de arco elétrico e redução de energia de arco.
Com relação a maior geração de energia, os sistemas fotovoltaicos podem incluir, à nível de módulo, microinversores ou otimizadores c.c. -c.c. para aumentar a quantidade de SPMPs, o que melhora o desempenho sob condições de descasamento (mismatching), por exemplo. É importante mencionar que a quantidade de energia “extra” obtida através da tecnologia MLPE vai depender de cada projeto.
Para validar a informação de que módulos fotovoltaicos de mesma potência e fabricante, instalados em condições semelhantes podem apresentar diferentes resultados, a Figura 3 apresenta um caso real dessa situação. Veja que a quantidade de energia gerada de um módulo FV pode ser diferente do outro ao seu lado.
Figura 3 – Monitoramento através de otimizadores SolarEdge e diferenças energéticas entre cada módulo FV
Fonte: Monitoramento SFV com Inversor SolarEdge. Adaptado pelo Autor. (2019)
Agora vamos pegar o mesmo sistema, com a informação de geração de energia após, aproximadamente, 21 meses em operação:
Figura 4 – Monitoramento através de otimizadores SolarEdge e diferenças energéticas entre cada módulo FV
Fonte: Monitoramento SFV com Inversor SolarEdge. Adaptado pelo Autor. (2021)
Na figura 4 observa-se uma diferença de até 10% entre os módulos no mesmo sistema e de 7% para módulos vizinhos na produtividade dos mesmos. Isso para módulos de mesma potência e fabricante.
A Figura 5 apresenta esquema de ligação com otimizadores c.c. -c.c.
Figura 5 – Exemplo de sistema com otimizadores
Fonte: Evoluindo para a Otimização de Potência a Nível de Módulo (SolarEdge, 2019)
A Figura 6 apresenta dados elétricos de um módulo fotovoltaico, o qual apresenta uma possibilidade de variação de 10W, aproximadamente, ou seja, podendo sair de fábrica com variação de potência de 3%.
Figura 6 – Exemplo de sistema com otimizadores
Fonte: CANADIAN SOLAR – Datasheet HiDM_CS1U-MS_EN
Os otimizadores c.c. -c.c. de potência ajustam a corrente e tensão do módulo fotovoltaico para captar a sua máxima energia individualmente, eliminando qualquer interdependência entre os módulos de um arranjo FV e são escolhas seguras para o seu investimento. Aqui apresento dados técnicos sobre a tecnologia e um pouco de opinião devido à experiencia que adquiri acompanhando/instalando mais de mil sistemas fotovoltaicos, mas é claro que existem bons inversores string (tradicionais), sendo que sua escolha vai depender das suas prioridades e da viabilidade técnica/financeira do equipamento escolhido. Da mesma forma que um veículo elétrico como o Tesla te leva de um ponto A ao B, um Gol também vai te levar, mas talvez com menos conforto, segurança, rapidez…
Toniangelo Vieira, Engenheiro Eletricista.
