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Conheça as tendências de arquitetura dos inversores solares comerciais

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Os inversores são responsáveis pelo monitoramento e gerenciamento da energia produzida pelos sistemas fotovoltaicos. Eles representam cerca de 10% do custo do sistema fotovoltaico, porém influenciam aproximadamente 20% do custo total (inversor, componentes de integração do sistema, mão de obra etc.), gerenciam 100% da energia produzida e definem os custos de operação e manutenção ao permitirem a gestão de ativos do sistema. Por este motivo, há uma tendência crescente na migração dos inversores de string para tecnologia MLPE (module-level power electronics ou, em português, eletrônica de potência em nível de módulo) nos sistemas fotovoltaicos comerciais.

Na década passada, os inversores centrais eram considerados o padrão para sistemas comerciais. A razão fundamental desta tendência foi a economia de escala que permitiu a redução do custo por watt para grandes inversores e, consequentemente, do custo inicial de um sistema fotovoltaico comercial. No entanto, com a evolução da indústria, as desvantagens dos inversores centrais tornaram-se mais evidentes, quais sejam: maior uso do solo e altos custos de operação e manutenção (prestada somente por equipe especializada).

Além do mais, a falta de funcionamento de um inversor central geralmente significa inatividade de uma grande quantidade de módulos fotovoltaicos, o que gera grande perda de faturamento de uma usina. Estas desvantagens, juntamente com a redução do custo por watt dos inversores de string, levaram à transição para a arquitetura descentralizada nos sistemas comerciais que utilizam múltiplos inversores de string em vez de inversores centrais.

Segundo a empresa de pesquisa IHS Markit, a participação de mercado dos inversores de string para instalações comerciais abaixo de 5 MW cresceu de 76%, em 2017, para 82%, em 2018, enquanto a participação de mercado dos inversores centrais caiu de 24% para 18% no mesmo período.

Os principais motivos dessa tendência são: facilidade de operação e manutenção, menos complexidade na substituição (requer menos funcionários no local e não necessita de mão de obra especializada), maior período de atividade do sistema fotovoltaico e menor uso do solo. Um benefício adicional dos inversores de string em relação aos inversores centrais é que eles fornecem múltiplos MPPTs (maximum power point tracking ou, em português, rastreador do ponto de máxima potência) e monitoramento em alta resolução, mas ainda há espaço para aperfeiçoamento.

Por estas razões, a arquitetura descentralizada está ganhando cada vez mais espaço no mercado; porém, a topologia dos inversores de string convencionais, que é utilizada na maioria das instalações comerciais, ainda tem um número significativo de desvantagens.
Em sistemas comerciais que utilizam os inversores de string convencionais, a saída de energia é limitada em consequência do mismatch (descasamento) dos módulos. Como os módulos são conectados em série, normalmente eles não operam no seu ponto de máxima potência, ocasionando, portanto, perdas de energia.

Esta topologia também possui limitações de projeto (por exemplo: as strings precisam ser do mesmo comprimento, usarem o mesmo tipo de módulos e estarem posicionadas na mesma inclinação/orientação). As condições de instalação mais comuns, especialmente em sistemas fotovoltaicos instalados em telhados, levam a desperdício de espaço ou duplicidade de gastos desnecessários com insumos. Outras desvantagens dizem respeito à segurança e à falta de insight na produção do módulo e solução remota dos problemas.

Para atender os padrões de segurança ou exigências do seguro, pode ser requerida a instalação de equipamentos de alto custo. A falta de monitoramento em nível de módulo e a resolução remota dos problemas não apenas podem resultar na diminuição de receita em virtude da redução do tempo de atividade do sistema, como também aumentam os custos de operação e manutenção.

Por estas desvantagens, a mesma tendência que está mudando o layout do mercado comercial para inversores de string continua a avançar em direção à otimização em nível de módulo. A eletrônica de potência em nível de módulo oferece maior produção de energia, não apenas por eliminar perdas de energia em razão do mismatch dos módulos, mas também por permitir melhor aproveitamento do telhado e a instalação de mais módulos, por motivo de não haver restrições de design.

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