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Microinversores e painéis solares AC: o futuro da energia solar?


(Os microinversores são apenas uma forma do que é conhecido como "PLO" - Panel Level Optimization.

Inicialmente, os painéis solares produziam eletricidade na forma de Corrente Contínua (DC) – o mesmo tipo de eletricidade encontrada nas baterias.

Para tornar esta eletricidade utilizável para alimentar aparelhos ou conectá-la à rede, ela precisava ser convertida em corrente alternada (CA) usando uma grande caixa eletrônica conhecida como inversor.

Em sistemas conectados à rede, os painéis solares foram conectados em série (conhecidos como strings) para gerar tensão CC mais alta, o que ajuda a reduzir perdas. No entanto, esta abordagem também causou alguns problemas.

É aí que entram os microinversores.

Microinversores

Um microinversor é essencialmente um inversor miniaturizado projetado para ser compatível com painéis solares individuais, em vez de uma série de painéis.

Embora não seja um conceito novo - eles apareceram pela primeira vez no final da década de 1990 - os microinversores apresentavam problemas de confiabilidade e eram bastante caros. No entanto, nos últimos anos, eles voltaram e estão ganhando força significativa.

Existem pelo menos 21 marcas diferentes de microinversores em todo o mundo, mas Enphase é de longe a marca mais comum (e a única que eu recomendo) na Austrália.

Aqui está a aparência de um desses pequeninos em comparação com sua alternativa convencional, um grande e poderoso inversor de string.

Painéis solares CA

Um painel solar AC é essencialmente um painel solar equipado com um microinversor, permitindo produzir Corrente Alternada em vez de Corrente Contínua.

Uma matriz típica de "Series String"

Atualmente, a maioria dos painéis solares instalados na Austrália são configurados desta maneira, com um único grande inversor e alta tensão CC. Se houver um arco no nível de 600 Vcc, isso poderá resultar em um estrondo! e potencialmente um incêndio (é por isso que você nunca deve comprometer os custos de instalação).




O que há de bom nos painéis AC e microinversores?

Há uma série de complexidades causadas pela maneira tradicional de conectar painéis solares (em uma série) que os Microinversores podem ajudar a superar, incluindo:


CC de alta tensão

A CC de alta tensão produzida por um sistema de energia solar em série pode criar um risco de arco elétrico em temperatura muito alta e potencialmente incêndio. Como os microinversores convertem para 240 Vca, o potencial para que isso ocorra é bastante minimizado.


Comutador

A CC de alta tensão requer interruptores e fusíveis de proteção relativamente caros. Ao usar CA, o painel está mais comumente disponível e, portanto, mais barato.


Sombreamento

Para tornar tudo isso um pouco mais divertido, criei um vídeo discutindo sombreamento e painéis solares. Se você não quiser assistir, fique à vontade para pular e apenas ler o resumo abaixo.


Quando os painéis solares são conectados em uma série, sombrear apenas um deles pode afetar dramaticamente todo o conjunto (como se estivesse sobre uma mangueira).

Por exemplo: aqui está um conjunto de 3 painéis solares conectados a um inversor central convencional. Um dos painéis foi cocô de um pássaro, o que poderia facilmente reduzir sua produção em 50%. No entanto, também reduzirá a produção de todos os outros painéis na mesma proporção: 


Mas por ter um microinversor em cada painel solar, as saídas são completamente independentes umas das outras. Então aquele cocô de pássaro só vai afetar o painel sujo:



De acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, este efeito pode produzir até 12% mais energia ao longo de um ano. 

Mas – o que tem sido o pensamento convencional ao longo dos anos pode precisar ser revisitado à medida que a tecnologia de inversores de string evolui. Em um teste de campo em 2021 que comparou um inversor string Fronius Gen 24 com microinversores En*, houve muito pouca diferença em como ambos lidaram com vários graus de sombra em um único painel.

 

Ainda não se sabe se esta descoberta se aplicará a todos os níveis, mas um relatório sobre um estudo de 200 sistemas solares em França, publicado no final de 2001, concluiu que não havia vantagem de desempenho nos microinversores em relação aos inversores string em geral.

 

Incompatibilidade do painel solar

Quando os painéis solares são fabricados, os mesmos podem apresentar pequenas variações em suas características elétricas devido às tolerâncias de fabricação. Isso resulta em um fenômeno chamado “incompatibilidade” quando você os conecta em uma sequência em série. Porém, os microinversores podem se adaptar às características individuais de cada painel, eliminando essa incompatibilidade.

 

Rastreamento máximo de Power Point

Diferentes características elétricas de cada painel também levam a diferentes Pontos de Potência Máxima. O Ponto de Potência Máxima é o ponto ideal para extrair a potência máxima de um painel solar, e microinversores conectados a painéis individuais podem atingir melhor esse ponto.

 

Monitoramento e detecção de falhas

Embora a maioria dos inversores ofereça algum nível de monitoramento e detecção de falhas, eles só podem monitorar a saída combinada de todos os painéis em uma sequência em série. Por outro lado, os microinversores podem monitorar cada painel individualmente, permitindo uma identificação mais rápida e fácil de problemas.

 

Instalado de fábrica

Alguns fabricantes de painéis solares agora montam microinversores na fábrica, criando painéis AC. Esta montagem em ambiente controlado pode economizar tempo e dinheiro.

 

Redundância

Se um inversor string em série falhar, todo o painel solar para de produzir energia. Contudo, se um microinversor falhar, as unidades restantes podem continuar a funcionar, resultando num sistema mais confiável.

 

Modularidade

Os inversores string em série têm limitações quanto ao número de painéis que podem aceitar, tornando difícil adicionar mais painéis posteriormente. Em contraste, os painéis solares AC podem ser facilmente adicionados porque são independentes uns dos outros, embora a adição de alguns painéis a um conjunto existente possa acarretar custos adicionais.

 

Orientação

Em uma sequência em série, todos os painéis solares devem ser conectados na mesma orientação para um alinhamento de tensão adequado. Os painéis solares AC, por outro lado, podem ser orientados em qualquer direção sem afetar o funcionamento de outros painéis.

 

Desvantagens dos painéis AC e microinversores

No entanto, os painéis CA e microinversores também apresentam algumas desvantagens:

 

Acessibilidade no telhado

Em caso de falha do microinversor, alguém precisa subir no telhado para desconectá-lo de baixo do painel solar. Isso aumenta tempo e custo em comparação com a remoção de um inversor string em série da parede.

 

Impactos climáticos

Estar no telhado expõe os microinversores a condições climáticas mais extremas, incluindo calor, frio e umidade. Isto requer uma construção cuidadosa e o uso de componentes eletrônicos robustos para garantir a confiabilidade.

 

Eficiência

Embora os microinversores estejam melhorando, eles ainda não atingiram os mesmos níveis de eficiência dos inversores string em série. Isso significa que eles podem não converter tanta energia solar em energia elétrica.

 

Preço

Os sistemas de microinversores normalmente adicionam cerca de 20-30% mais ao custo de um sistema de energia solar em comparação com sistemas que usam inversores de string convencionais.

 

Mas o microinversor BWN POWER pode ser instalado facilmente em qualquer lugar. Não há restrições quanto ao local de instalação, pode ser colocado em qualquer canto, não sendo necessário combiná-lo com painéis fotovoltaicos. O microinversor Tentek pode realizar a função de armazenamento de energia doméstica, e a eficiência de conversão também é próxima à dos inversores tradicionais.

 

Quando um painel solar AC ou microinversor é a melhor escolha?

Como você pode ver, há uma série de vantagens nos painéis solares AC que usam microinversores. A razão mais comum pela qual as pessoas os escolhem é porque eles têm sombreamento ou precisam usar orientações diferentes em seu telhado para gerar a energia necessária.

Um número crescente de pessoas também está escolhendo microinversores porque estão preparados para pagar um prêmio para evitar incompatibilidades, aumentar sua redundância e permitir expansões futuras. Os outros benefícios descritos tendem a fortalecer o caso e algumas pessoas simplesmente adoram a ideia de ter a tecnologia mais recente.

Claramente, se você tiver sombreamento ou orientação abaixo do ideal, os microinversores são a escolha ideal e podem acabar sendo mais baratos no longo prazo porque produzirão mais energia.

Além disso, os microinversores tornam-se uma escolha pessoal sobre quanto você está preparado para pagar em relação aos recursos e vantagens extras.

 

Quem vende painéis solares AC e microinversores?

 

Existem vários fabricantes em todo o mundo que oferecem microinversores. Além disso, um número cada vez maior de distribuidores e revendedores tem acesso a microinversores e pode instalá-los em diversos painéis solares de sua escolha. Porém, se você procura um microinversor com função de armazenamento, atualmente apenas Enphase e BWN POWER oferecem tais opções.

 

A última palavra

 

Alguns leitores perguntaram se os inversores CA podem ser uma opção “faça você mesmo” (faça você mesmo), e a resposta é não, embora esteja chegando perto. Por se tratar de alimentação 240V AC, ainda é necessário ter um eletricista licenciado para fazer a instalação e, para descontos ou tarifas feed-in (FITs), também é necessário um instalador credenciado.

 

A quota de mercado dos painéis solares AC equipados com microinversores ainda não foi determinada, mas uma coisa é certa: eles abordam eficazmente certas questões complexas e têm um futuro promissor. Se o seu custo puder ser ainda mais reduzido, poderão tornar-se a tecnologia dominante de inversores solares, tornando os grandes inversores centralizados tão obsoletos como os computadores mainframe no grande ferro-velho electrónico no céu.



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