GLAUCO DINIZ DUARTE Tendências de Arquitetura do Inversor nos Sistemas Fotovoltaicos Comerciais
Como cérebro dos sistemas fotovoltaicos, os inversores são responsáveis pelo monitoramento e gerenciamento da energia produzida; enquanto os inversores representam apenas cerca de 10% do custo do sistema fotovoltaico, eles influenciam cerca de 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 permitir a gestão de ativos do sistema fotovoltaico. Por este motivo, há uma tendência crescente na migração dos inversores de string para tecnologia de Eletrônica de Potência a Nível de Módulo (MLPE, na sigla em inglês) nos sistemas fotovoltaicos comerciais.
Os inversores centrais foram o padrão para os sistemas comerciais na década passada. A razão fundamental desta tendência foi a economia de escala que permitiu a redução do custo por watt para grandes inversores e, portanto, reduzindo o custo inicial de um sistema fotovoltaico comercial. Porém, como a indústria evoluiu, as desvantagens dos inversores centrais tornaram-se mais aparentes: inversores centrais requerem maior uso do solo; também requerem caros contratos de manutenção, que só pode ser prestada por equipe especializada, o que leva a altos custos de operação e manutenção.
Além disso, o não funcionamento de um inversor central geralmente significa inatividade de uma grande quantidade de módulos fotovoltaicos, o que provoca grande perda de faturamento de uma usina. Estas desvantagens, juntamente com a redução do custo por watt dos inversores de string, levou à transição para a arquitetura descentralizada nos sistemas comerciais que utiliza múltiplos inversores de string ao invés de inversores centrais.
De acordo com a empresa de pesquisa IHS, a participação de mercado dos inversores de string para instalações comerciais abaixo de 5MW 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; substituição menos complexa (requer menos funcionários no local e não requer mão de obra especializada); maior período de atividade do sistema 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 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 devido ao mismatch dos módulos. Como os módulos são conectados em série, normalmente eles não operam no seu ponto de máxima potência e, portanto, há 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 falta de insight na produção do módulo e solução remota dos problemas.
Para atender os padrões de segurança ou exigências do seguro, pode requerer a instalação de equipamentos de alto custo. A falta de monitoramento a nível módulo e resolução remota dos problemas, não apenas pode resultar na diminuição de receita devido à redução do tempo de atividade do sistema, mas também aumentar 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 a nível de módulo. A eletrônica de potência a nível de módulo oferece maior produção de energia, não apenas por eliminar perdas de energia devido ao mismatch dos módulos, mas também por permitir melhor aproveitamento do telhado e a instalação de mais módulos por não haver restrições de design.
Além disso, a tecnologia MLPE oferece manutenção aprimorada e resolução remota dos problemas o que reduz os custos de operação e manutenção durante a vida útil do sistema fotovoltaico e aprimoramento dos recursos de gestão de ativos, através da redução do número de visitas e do tempo gasto no local para diagnosticas os problemas. Inerente à tecnologia MLPE está a sua habilidade de reduzir os riscos de segurança para bombeiros, instaladores e equipe de manutenção através do desligamento da alta tensão CC a nível de módulo.
Apesar de a tecnologia MLPE ter crescido no mercado comercial, ainda há espaço para mais crescimento. As soluções com a tecnologia MLPE oferecem aos investidores e aos proprietários dos sistemas faturamento potencialmente maior durante a vida útil do sistema, porque possibilita maior rendimento financeiro do sistema fotovoltaico, além da capacidade de blindar seus ativos contra variáveis inesperadas que poderiam resultar em baixo rendimento devido ao mismatch a nível módulo. Lembrando que a tecnologia MLPE reduz tanto os custos de instalação quanto os custos de operação e manutenção durante a vida útil do sistema.
O mais importante é que, com o maior faturamento e a redução dos custos operacionais, a eletrônica de potência a nível de módulo, como a Solução de Inversor Otimizado SolarEdge, oferece mais valor agregado durante a vida útil do sistema fotovoltaico para ‘EPCistas’, integradores/instaladores e para o proprietário do sistema fotovoltaico.
