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Energia solar fotovoltaica – Fator de dimensionamento do inversor (FDI)

 

O fator de dimensionamento do inversor é um tema que diverge muito entre os profissionais da área. Opiniões e pontos de vista diferentes geram discussões sadias e que têm relevância para todos.

Indo ao tema deste artigo, o FDI é definido pela razão entre a potência máxima de saída do inversor e a potência total dos módulos, ou seja:

Exemplificando para melhor entendimento, vamos levar em conta uma situação onde temos 6kWp de módulos instalados e um inversor com potência máxima de saída 4kW:

Ou seja, a potência de saída do inversor corresponde à 67% da potência dos módulos fotovoltaicos.

 

Portanto, o FDI de um sistema nos diz quanto a potência máxima de saída do inversor representa em relação à potência dos módulos. Quando esse FDI fica entre 0 e 1, significa que este inversor está “sobrecarregado” ou com “oversizing”, o que implica em consequências que veremos a seguir. Quando fica maior do que 1, significa que este inversor está “subcarregado”.

Nos Datasheets dos fabricantes de inversores fotovoltaicos, existe um dado chamado geralmente de “potência máxima CC” ou “potência máxima de entrada” que define o máximo de potência de módulos que pode ser instalada na entrada deste inversor. Existe no mercado inversores que por exemplo tem como potência máxima de saída, 4kW e como potência máxima de entrada (de módulos) 6,4kW.

Ainda não há um consenso entre os projetistas de sistemas fotovoltaicos quanto ao famoso FDI. Alguns dizem em 1.0, outros dizem que utilizam 0.7 sem problemas e até 0.5 já presenciei em projetos. Cabe aqui dizer, que este fator deve ser levado em conta em cada projeto, pois este pode depender da localização do projeto, dos equipamentos escolhidos, das condições onde o projeto será executado, entre outros. Bom, mas quais são as causas e consequências de se utilizar o FDI X ou Y?

 

Quanto à produção de energia

 

É importante levantar algumas questões relevantes sobre este assunto. Vamos lá.

Começando pelo FDI entre 0 e 1:

Figura 1 – Produção de energia com FDI entre 0 e 1

 

Podemos observar o que ocorre quando se dimensiona um inversor com “oversizing” (FDI entre 0 e 1) na Figura “1”. Tomando como base um dia ensolarado (curva em forma de sino perfeita), percebe-se um alargamento da curva de geração de energia nos momentos da manhã e da tarde, fazendo com que se tenha um aumento na geração média de energia.

Por outro lado, percebe-se o efeito do “clipping” ou “ceifamento” da curva no seu momento de máxima geração, significando que no momento de máxima geração haverá um “desperdício” de energia, pois o inversor limitará a produção na sua máxima potência de saída.

Nota-se que para as condições da Figura 1, se forem comparadas estas curvas com curvas de geração com inversores de FDI = 1, a maior área de geração média de energia se dará no sistema com inversor “sobrecarregado”, pois a perda por “clipping” na maioria dos casos que acompanho, são menores do que os ganhos devido ao alargamento das curvas. Ou seja, para o inversor com sobrecarregamento, a produção de energia aumenta, e isso acontece na maioria dos casos. Ressalta-se que esta análise deve ser feita caso a caso para que se compare os resultados deste sobrecarregamento!

*Por que o “clipping” ocorre?

Os inversores tem uma máxima potência de saída, foi para essa potência que eles foram projetados e desenvolvidos. Se esta potência for ultrapassada, os componentes internos destes inversores serão danificados. Portanto, quando atingida essa máxima potência, a maioria dos inversores utiliza seus próprios buscadores de máxima potência (MPPT) para fugir deste ponto, reduzindo a potência processada pelo inversor e mantendo dentro da faixa que este suporta, mesmo tendo irradiância suficiente para processar mais. Porém, analisando cases de sistemas instalados, essa perda não supera o ganho de energia produzida pelo oversizing.

 

Índices/Figuras de mérito

 

Analisando as figuras de mérito de sistemas com oversizing de inversores (comparando com sistemas com FDI = 1), pode-se claramente perceber:

   – Diminuição do Yield (produtividade)

   – Diminuição do PR (performance ratio)

Portanto, mesmo havendo um aumento na energia média gerada, para quem se preocupa com as figuras ou índices de mérito de um sistema fotovoltaico, o oversizing não é uma boa alternativa.

Agora, partindo para FDI maior que 1:

    – Eficiência do inversor:

Figura 2 – Curvas de eficiência de inversor

 

A Figura 2 traz a curva de eficiência de um inversor. Percebe-se facilmente que a máxima eficiência do inversor se dá por dois fatores: tensão ótima de funcionamento (curva vermelha) e carregamento do inversor. Com isso, sabe-se que para conseguir a eficiência máxima deste inversor tem-se que trabalhar o mais próximo da tensão de 710 V e entre 60% e 80% de carregamento.

Mesmo que pelo carregamento tenha a sensação de que se utilizar um inversor com potência superior à dos módulos seja uma boa prática, geralmente quando esse subdimensionamento do inversor ocorre, a tensão da(s) string(s) diminui, “pulando” para uma curva de tensão mais baixa e assim a eficiência final também diminui.

Com esta informação, já se nota que este subdimensionamento do inversor não é vantajoso para a produção de energia do sistema, pois não há praticamente nenhum ganho de produção de energia e ainda há perda de eficiência do sistema, reduzindo o Yield e também o PR da planta.

Finalizando por aqui, ressalta-se que esse FDI deve ser analisado caso a caso, sistema a sistema, e após todas as análises feitas e explicitadas ao cliente, uma decisão conjunta deve ser tomada!

Obrigado e abraços a todos!

 

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Por | 2019-10-19T21:16:08-03:00 março 20th, 2019|Energia solar fotovoltaica|

Sobre o autor:

João Haluche
Engenheiro Eletricista | Especialista em Energias Renováveis Sócio fundador da empresa ENEPRO Engenharia. Possui forte atuação nas áreas de projeto de energia solar fotovoltaica e gerenciamento de obras de pequeno a grande porte nessa área, além do desenvolvimento de projetos de baixa é média tensão de grande complexidade. Blogueiro e convidado especial desta página, atuando como colaborador técnico na geração de conteúdos voltados a segurança e economia com energia elétrica.

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