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Por que sobredimensionar o arranjo fotovoltaico em relação ao inversor fotovoltaico? Veja os motivos

Atualizado: 14 de abr.

Uma das perguntas que mais recebo de alunos durante os cursos fotovoltaicos é sobre o processo de sobredimensionamento dos módulos fotovoltaicos em relação ao inversor ou no inglês e literatura, processo de “oversizing”.


Antes de tudo, vamos explicar o processo de oversizing para quem não conhece. Oversizing basicamente é a adição de arranjos fotovoltaicos (conjunto de placas) maior que a potência do inversor fotovoltaico. Nesse processo, o inversor limita a potência dos módulos fotovoltaicos na potência que o inversor consegue trabalhar, já que possui um algoritmo de MPPT e controles. Assim, parte da potência não é convertida, e damos a ela o nome de corte, ou como termo técnico o “clipping”.


Vamos ver a Figura 1. Em um sistema com potência de inversor de 5 MWac, e conjunto de módulos fotovoltaicos com 5 MWp, temos uma geração de energia próxima a curva vermelha. Ou seja, no Brasil por volta do meio-dia tem-se a geração máxima de energia. Entretanto, no restante do período a potência de trabalho é muito menor que o limite do inversor.


Dessa forma, para aumentar a geração, quando adicionamos mais módulos fotovoltaicos do que os 5 MWac do inversor temos a curva azul. Na curva azul o inversor trabalha em sua potência máxima (linha pontilhada) por muito mais tempo! Legal né? Mas, observe que nesse cenário temos o clipping, que é a parte da potência que não foi possível aproveitar.

Figura 1. Curva de geração fotovoltaica sem e com clipping.


Matematicamente, podemos chamar a razão da quantidade de módulos fotovoltaicos e da potência máxima que o inversor consegue aproveitar de relação DC/AC.

No Brasil, geralmente o número ótimo, que apresentará viabilidade econômica é de 1.2 até 1.4, entretanto, tudo tem que ser simulado e estudado em softwares como PVsyst.


Ok, meu leitor, agora que você já entendeu o que é, vamos fazer a pergunta do artigo: Por que sobredimensionar inversor solar fotovoltaico?


Como você viu, com o sobredimensionamento (oversizing) foi possível trabalhar mais tempo na potência máxima do inversor. Com o sobredimensionamento então conseguimos o seguinte:


  • Aproveitar o máximo do inversor por mais tempo, aumentando o fator de capacidade do sistema fotovoltaico;

  • Aproveitar a demanda contratada para o sistema quando grupo A, pois você irá contratar uma demanda no limite do inversor;

  • Usar o máximo possível da limitação proposta pelas normas, por exemplo, para microgeração 75 kW, ou para minigeração 5 MW;

  • Reduzir o payback fotovoltaico, e aumentar o lucro durante os anos, se feito corretamente.


Daí pode vir a pergunta, e o clipping? Bem, por esse motivo é importante a simulação e avaliação econômica. Deve-se saber trabalhar com as perdas e até quando elas são aceitáveis.


No Brasil, para sistemas residenciais é comum adotar a potência do inversor como 75% da potência dos módulos fotovoltaicos. Esse número produz geralmente uma quantidade de clipping bem irrelevante.


Todo esse contexto se deve ao fato de o módulo fotovoltaico ter sua potência definida em condições de STC (standard test conditions), ou seja, condições em que ele é submetido a temperatura de 25°C e 1000 W/m². Essas condições na prática não ocorrem o tempo todo, de modo que a potência de trabalho do módulo fotovoltaico geralmente é reduzida.


Uma prova disso é apresentada na simulação do PVsyst nas Figuras 2 e 3, observem uma usina simulada de aproximadamente 1 MWdc, em Petrolina-PE, com relação DC/AC de 1.18, a potência que não é produzida é quase nada, com perda de 0,1%. Posteriormente, na Figura 3, a relação DC/AC é de 1.38, e as perdas foram de 2,2%. Assim, percebe-se que as perdas geralmente não são grandes devido o comportamento do módulo fotovoltaico. Porém, deve-se estudar a parte econômica para saber até que valor de relação DC/AC é viável.



Figura 2. Simulação de inversor com relação DC/AC 1.18

Figura 3. Simulação de inversor com relação DC/AC 1.38


Bem, e a última pergunta, que recebo bastante, e vocês devem ficar curiosos: O inversor tem a vida útil reduzida com o sobredimensionamento?


A resposta é NÃO. Eles são feitos para suportar esse sobredimensionamento, pois é algo sabido pela literatura o comportamento dos módulos fotovoltaicos variando com a irradiância e temperatura. O que não se pode fazer é ultrapassar os limites máximos de corrente e tensão do inversor. A Figura 4 mostra o exemplo de um datasheet de um inversor fronius de 27 kW, e ele aceita 37,8 kWp de módulos.


Figura 4. Inversor Fronius de 27 kW


Considerações Finais


Todo projetista solar fotovoltaico deve entender o processo de sobredimensionar o inversor visando melhores lucros para o seu cliente e para o próprio projetista. Usar valores padrões da literatura como os 75% citado, não é o ótimo para todo projeto. Logo, é importante simular no PVsyst e tentar buscar o valor da relação DC/AC que irá gerar maior rentabilidade.


Quer conhecer mais sobre esse processo e como simular? Veja o nosso curso Imersão em Energia Solar Fotovoltaica.


Referências


[1] J. L. de Souza Silva, K. B. de Melo, T. S. Costa, G. M. Vieira Machado, H. S. Moreira and M. G. Villalva, "Impact of Bifacial Modules on the Inverter Clipping in Distributed Generation Photovoltaic Systems in Brazil," 2021 Brazilian Power Electronics Conference (COBEP), 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/COBEP53665.2021.9684055.

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