MOTIVOS PARA VOCÊ UTILIZAR A TECNOLOGIA MLPE NOS PROJETOS FOTOVOLTAICOS

ENTENDA AS VANTAGENS E BENEFÍCIOS DA TECNOLOGIA MLPE (MICROINVERSORES E OTIMIZADORES DE POTÊNCIA) NOS PROJETOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

1 INTRODUÇÃO

Muitos são os desafios enfrentados pelo projetista na busca pela melhor solução em um sistema de geração de energia solar fotovoltaica. Através dos otimizadores de potência e microinversores, faz-se importante considerar o uso da tecnologia MLPE. Nos últimos anos esta tecnologia teve grandes avanços e vem crescendo rapidamente em popularidade no nosso mercado. Temos bons motivos para isso!

O uso desses equipamentos oferece diversas vantagens e benefícios no desenvolvimento e design dos projetos de geração fotovoltaica.

Nesse artigo vamos conceituar a tecnologia MLPE e mostrar os diferenciais, com exemplos reais e práticos em projetos já desenvolvidos e executados.

Figura 1. Exemplo clássico muito comum em casas de condomínio fechado: área limitada em função do aquecedor solar já existente. Necessário utilizar as outras águas do telhado com diferentes orientações. Solução utilizada: MLPE – microinversores Hoymiles. Empresa responsável pelo projeto: SMARTSET

2 O QUE SIGNIFICA MLPE (MODULE LEVEL POWER ELECTRONICS)?

Numa tradução literal, MLPE significa eletrônica de potência a nível de módulo. São equipamentos utilizados em um sistema de geração de energia fotovoltaica, que melhoram o desempenho de geração em diversas condições, além de benefícios relacionados ao projeto e instalação como um todo.

Nessa categoria de MLPE estão os otimizadores de potência e os microinversores. Esses equipamentos desempenham as mesmas funções de um inversor string convencional. O grande diferencial é que são conectados diretamente aos módulos fotovoltaicos, e não em série como nos inversores string, oferecendo assim recursos adicionais com a sua utilização.

3 POR QUE UTILIZAR MLPE?

Como mencionado anteriormente, são inúmeros os recursos ofertados pelo uso da tecnologia MLPE. Dentre eles, temos uma melhor eficiência na produção de energia do sistema, pois ajuda a mitigar as perdas de produção por diversos fatores como sombreamento, perdas por orientações e inclinações distintas, perdas por incompatibilidade de módulos (mismatch), perdas por sujeiras ou outras razões. Estudos comprovam que o uso de MLPE pode reduzir de 10 a 30% as perdas de energia devido a um sombreamento, por exemplo, além de eliminar completamente as perdas devido a incompatibilidade de orientação e inclinação dos módulos, oferecendo assim mais flexibilidade no design dos projetos.

Os benefícios adicionais do MLPE incluem principalmente o quesito segurança, reduzindo os riscos elétricos, uma vez que trabalham com baixas tensões em corrente contínua CC. Garantias tipicamente maiores do que os inversores string convencionais, podendo estender para até 25 anos, trazem uma maior confiabilidade ao sistema.

Além disso, há também a redução ou eliminação total de cabeamento e proteções CC, reduzindo custos de materiais e tempo de mão de obra na execução das instalações. O monitoramento de grandezas a nível de módulo e funcionalidades de diagnóstico também possibilitam identificar questões pontuais, relevantes em termos da operação e manutenção do sistema.

4 COMO O MLPE MELHORA O DESEMPENHO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO?

O MLPE melhora a produção de energia de um sistema fotovoltaico realizando o rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT: maximum power point tracking) a níveis de módulos, diferente dos inversores string que realizam a níveis de arranjos com os módulos em série.

O MPPT refere-se a como os inversores controlam os módulos ou o arranjo, com uma combinação específica de corrente e tensão que busca maximizar a potência e a consequente geração de energia.

Em um sistema com um inversor string e sem MLPE, no caso de sombreamento ocorrido por nuvens ou sujeiras em um único módulo, por exemplo, há uma diminuição da potência de saída de todo o arranjo. Isso acontece porque todo o arranjo fotovoltaico em série é tratado como um único bloco, sendo que a corrente do arranjo é limitada à corrente do módulo de menor valor. Diferentemente dos sistemas com otimizadores ou microinversores com funcionalidades do MPPT, onde os módulos produzem em níveis máximo independentemente.

5 OTIMIZADORES DE POTÊNCIA

Os otimizadores de potência são conversores CC/CC que são conectados diretamente aos módulos fotovoltaicos. Esses dispositivos maximizam a produção de energia em corrente contínua de cada módulo antes que a energia seja convertida em corrente alternada pelo inversor. Como discutido acima, fornecem MPPT a níveis de módulos, para que cada módulo produza em seu nível máximo independentemente.

Figura 2. Otimizador de potência SolarEdge

Figura 3. Inversor SolarEdge

Possui recurso integrado de segurança desenvolvido para reduzir a tensão em corrente contínua dos módulos automaticamente para uma tensão segura sempre que o inversor ou a rede elétrica estiverem desligados, porém mantendo os altos níveis de tensão CC quando em operação.

Ao usar os otimizadores de potência, ainda é necessário o inversor de string para converter toda a energia produzida em corrente contínua para corrente alternada.

6 MICROINVERSORES

Os microinversores são semelhantes aos inversores convencionais, porém são conectados diretamente aos módulos ao invés de um conjunto de vários módulos em série conectados a um inversor de string.

Como no inversor string, eles convertem a energia CC produzida pelos módulos em energia CA e realizam o rastreamento MPPT em um único equipamento, diferentemente dos otimizadores CC em que esses equipamentos são individualizados. Funcionam com baixas tensões em corrente contínua quando em operação, trazendo segurança extra ao cliente.

Atualmente os modelos mais comuns de microinversores possuem duas ou quatro entradas independentes para os módulos fotovoltaicos.

Figura 4. Microinversor Hoymiles MI-500 (02 entradas / 02 MPPT’s)

Figura 5. Microinversor Hoymiles MI-1500 (04 entradas / 02 MPPT’s em paralelo)

A expansão do sistema de geração é uma das flexibilidades de projeto beneficiadas pelo uso dos microinversores. Diversos clientes alteram o perfil de consumo ao longo do tempo, sendo necessária a ampliação do sistema de geração para atender o aumento de consumo. Enquanto os inversores string e os inversores dos otimizadores possuem requisitos específicos na quantidade de módulos, essas considerações são evitadas em sistemas com microinversores. Além disso, embora não seja algo que normalmente consideramos, os microinversores facilitam que diferentes tipos de módulos sejam usados ​​no mesmo sistema.

7 Configuração de sistemas MLPE

Os microinversores e otimizadores de potência são conectados diretamente aos módulos fotovoltaicos. No caso dos microinversores, não será necessário o inversor de string para o sistema. A conversão CC/CA ocorre no próprio microinversor próximo aos módulos. Já no caso dos otimizadores de potência CC, os módulos fotovoltaicos serão conectados em série através dos otimizadores a um inversor de string. As figuras abaixo exemplificam e comparam as configurações de instalação para sistemas com otimizadores e microinversores.

Figura 6. Configuração de sistema fotovoltaico com otimizadores de potência Fonte: SolarEdge

Figura 7. Configuração de sistema fotovoltaico com microinversores Fonte: Hoymiles

Segue link com vídeo explicativo sobre a instalação dos microinversores Hoymiles: https://youtu.be/AnOdSgw-csQ

8 Exemplos práticos e considerações finais sobre o uso da tecnologia MLPE

Abaixo temos exemplos reais de projetos executados, destacando as situações já enfrentadas em que a melhor solução foi encontrada na utilização da tecnologia MLPE – Microinversores.

Figura 8 – 9. Exemplo de sombreamento por antena, área restrita e telhado com orientações distintas. Solução utilizada: MLPE – microinversores Hoymiles. Empresa responsável pelo projeto: SMARTSET

Figura 10 – 11. Exemplos de área restrita pela existência do aquecedor solar e utilização de telhados com orientações distintas. Solução utilizada: MLPE – microinversores Hoymiles. Empresa responsável pelo projeto: SMARTSET

Figura 12. Exemplo de aproveitamento máximo da área disponível em orientações e inclinações distintas. Solução utilizada: MLPE – microinversores Hoymiles. Empresa responsável pelo projeto: SMARTSET

Conheça outros projetos desenvolvidos pela SMARTSET:

Encontrar o design ideal do sistema fotovoltaico para o cliente pode ser uma tarefa desafiadora. Estar ciente dos diversos benefícios e das diferentes tecnologias é de grande importância para qualquer projetista. Soluções MLPE são úteis e recomendadas em diversas situações. Importante também ressaltar que utilizar softwares e ferramentas adequadas para simular as perdas por sombreamento, por exemplo, são fundamentais para quantificar o desempenho do sistema de geração e garantir as melhores escolhas de projeto.

A próxima vez que você enfrentar desafios no projeto de um sistema solar, seja por sombreamentos, necessidade de módulos em diferentes águas do telhado, ou a previsão de futura expansão do sistema, considere a tecnologia MLPE como uma excelente opção. Além de maximizar o desempenho e permitir maior flexibilidade de design, os benefícios como segurança, confiabilidade, modularidade e monitoramento, agregam grandes diferencias e valor ao sistema oferecido para o cliente.

Eng. Eletricista Adelmo Werner | Sócio Fundador SMARTSET

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