MICROINVERSORES vs. INVERSORES STRING

Os microinversores apresentam uma série de vantagens em relação às topologias tradicionais de sistemas com inversores string.

A seguir os benefícios serão detalhados e as diferenças entre cada tipo, esclarecidas. Ao final as vantagens ficarão evidentes e temos certeza de que você passará a encarar os projetos fotovoltaicos que utilizam microinversores de uma outra maneira e com muito mais segurança para colocá-los em seu gerador!

Afinal, a escolha pelo tipo de inversor é a decisão mais importante a ser tomada na seleção de um sistema fotovoltaico, pois é quem garante a conversão de energia. E ao longo da operação mínima de 25 anos, o microinversor se caracteriza por não precisar de substituição, enquanto que os de string devem ser trocados entre 10 e 15 anos do início de funcionamento, representando um custo considerável a mais.

Dispositivos MLPE

Dentre os equipamentos de sistemas fotovoltaicos existe um segmento, do qual os microinversores fazem parte, que se utiliza de um conceito bem específico: a abordagem MLPE - “Module Level Power Electronics”, isto é, Eletrônica de Potência em Nível de Módulo. Como o próprio nome sugere, esta prática traz uma perspectiva de atuação direcionada a cada módulo em específico, passando a tratá-los de maneira individual, e não como um grande conjunto composto por placas semelhantes entre si e associadas em série.

Apesar de sua utilização em larga escala ser mais recente do que a dos inversores tradicionais, que encaram as associações de painéis, eles existem desde o começo da indústria fotovoltaica, sendo desenvolvidos e aprimorados desde então. Abaixo as principais características destes dispositivos (e que não estão presentes nos inversores string) são listadas.

1

Tempo real

Por permitirem o monitoramento em tempo real e particular de cada módulo, é possível detectar de imediato painéis que estejam com produção baixa, comparando os desempenhos individuais entre si.

Feito o diagnóstico, cabe a investigação do eventual problema referente ao módulo em questão. Além de se acompanhar a geração de energia por módulo e seu histórico através da plataforma web, outra ferramenta de monitoramento é o controle automático através da implantação de alarmes para situações indesejadas e o aviso de ocorrências por e-mail.

2

MPPT individual

O mecanismo de MPPT (sigla em inglês para Seguidor do Ponto de Máxima Potência) foi incorporado também de maneira individual.

Criado originalmente para se aumentar a eficiência da conversão de energia através da utilização da máxima potência de uma sequência de painéis pelo maior tempo possível, tornou-se também individual. Ou seja, com a utilização de microinversores, é obtido de cada módulo o seu máximo por mais tempo, independentemente da produção dos outros, o que acaba aumentando a produção como um todo.

No caso de utilização dos inversores string, não é possível que cada painel tenha um tratamento específico pois os inversores enxergam um arranjo em série como uma sequência única, ignorando as particularidades de cada peça. Por mais que todas as placas sejam iguais, sempre há alguma distinção entre elas causada pelo processo de fabricação, matéria-prima, transporte, armazenamento, condições climáticas, dentre outros fatores. Já com os microinversores ocorre exatamente o oposto: as características particulares, que tornam cada painel único, são levadas em conta, já que a máxima potência individual é buscada constantemente.

3

Mismatch

Painéis idênticos, mas performances diferentes.

Ainda no campo do desempenho dos módulos, as diferenças entre eles para unidades do mesmo modelo, compradas e instaladas juntas, é conhecida por um termo em inglês, o “mismatch”, que se traduz pela divergência na eficiência dos painéis em conjunto. A identificação deste comportamento no sistema, assim como de outras questões na operação diária, só é possível graças ao tratamento individual da geração de energia.

Comparativo Comparativo

Benefícios da utilização de microinversores em relação aos inversores string

Grande redução dos efeitos de sombreamento e mismatch

Sejam sombras por alguma edificação próxima, folhas, sujeiras ou simplesmente um dia nublado, obstruções ocorrem em qualquer sistema, a todo tempo.

Com o uso de microinversores somente o módulo que está condicionado a estas particularidades do ambiente é afetado, enquanto todos os outros permanecem operando com o máximo de desempenho. O mesmo ocorre para os casos de divergência entre os painéis, que por serem tratados de maneira individualizada, trabalham de acordo com sua própria eficiência e não restritos à performance de seus pares. Ao final do dia o sistema produz mais energia solar, oferecendo maior economia financeira a partir do mesmo conjunto de módulos.

Já um sistema com inversores string, por trabalhar com sequências em série de módulos fotovoltaicos (as strings propriamente ditas), apresenta certas limitações, a começar por sua própria estrutura, que implica na nivelação de desempenho de todo o conjunto. Isso ocorre como forma de prevenção de problemas, pois se evita a produção distinta de energia e, consequentemente, de corrente.

Imaginemos uma situação hipotética, na qual um painel apresenta uma geração abaixo dos demais. A corrente produzida por eles, superior a do primeiro, certamente causaria algum dano, já que o painel em questão passaria a consumir uma parte da energia ao invés de gerá-la conforme os outros integrantes do conjunto. É por esta razão que ocorre um nivelamento entre eles de modo a garantir que um sistema composto por inversor de string opere segundo o painel com a menor taxa de performance, obrigando os demais a se comportarem como ele.

Portanto, se um sombreamento ou algumas folhas diminuírem o desempenho de um módulo, ou qualquer um apresentar um mínimo defeito, todos os outros painéis trabalharão sob a mesma capacidade reduzida. O que significa que um simples e pequeno obstáculo terá um grande impacto na geração de energia e possivelmente levará um tempo razoável até ser descoberto, visto que não existe acompanhamento específico, apenas o referente à produção geral, além de afetar a economia que seria obtida.

Tal situação não ocorre com microinversores, e dentro de uma perspectiva de ao menos 25 anos de vida útil para os sistemas fotovoltaicos, a energia e a economia geradas pelo simples fato de a operação não estar atrelada ao desempenho de qualquer módulo serão bastante significativas, representando um grande diferencial para esta tecnologia.

Inexistência de ponto único de falha

Cada conjunto de microinversor e painel forma um pequeno gerador individual.

Em projetos com inversores convencionais, quando um painel falha, toda a string correspondente fica inoperante; se isso acontece com o inversor, todo o sistema passa a não funcionar. Para ambos os casos, a geração de energia é altamente impactada, podendo chegar ao ponto de parar. E foi visto também que se a eficiência de um módulo diminui, ele acaba levando todos os outros para o mesmo caminho, reduzindo toda a performance. Portanto, para tais sistemas, existem pontos únicos de falha, uma vez que um eventual problema compromete todo o conjunto.

Por outro lado, nas instalações em que cada módulo está conectado a um microinversor, isto não acontece, uma vez que cada conjunto opera de forma independente e única. Assim, não importa o que aconteça com algum painel ou microinversor, o restante do sistema continua produzindo em seu máximo, não apresentando falha em ponto único.

Mais eficiência e maior vida útil

Inversores de string devem ser substituídos pelo menos uma vez durante toda a operação. Para os microinversores, isso não é necessário.

Pelo fato de sistemas com microinversores não estarem limitados ao desempenho de um equipamento em específico, é de se esperar que a performance total do conjunto seja maior, produzindo mais energia do que instalações com inversores tradicionais. Aliado a isso existe o próprio rendimento dos componentes e estrutura auxiliar, que é superior para os primeiros.

Analisando agora todo o horizonte de funcionamento de um sistema fotovoltaico, de 25 anos no mínimo, os microinversores possuem vida útil maior, inclusive não sendo necessário trocá-los no período, ao contrário dos inversores string, que deverão ser substituídos ao menos uma vez durante este tempo. Tal fato é justificado pela própria constituição e condições de operação dos microinversores: design mais arrojado, menos elementos, maior resistência e grau de proteção (expostos ao ambiente externo) e trabalho permanente em baixa potência, evitando a necessidade de grandes transformadores, muitos componentes e mecanismos de ventilação.

Baixa tensão em corrente contínua e concepção apenas para o lado em corrente alternada

Mais simplicidade e segurança para o seu projeto.

Os microinversores conectam-se diretamente à saída dos módulos fotovoltaicos, em um encaixe simples; pronto, este é o circuito em corrente contínua presente em tais sistemas. Nada mais é necessário para a parte CC, uma vez que a transmissão após o microinversor passa a ser em corrente alternada, exigindo daí as proteções e cuidados convencionais destinados ao lado CA.

A conversão CC/CA ocorre no nível do módulo, então nunca haverá uma tensão de alta voltagem sendo transmitida pelo sistema. Com microinversores, ela não passa de 80 V em corrente contínua, um valor considerado baixo e bem seguro. Dessa forma, você não precisa se preocupar com potenciais ameaças em seu telhado ou na instalação em solo.

Em aplicações com inversor string existe uma voltagem bem maior trabalhando no sistema. A depender de sua potência, ela pode chegar facilmente a 1000 V CC, o que acaba trazendo riscos potenciais para os equipamentos, instaladores e usuários, desde a implantação até a operação regular, incluindo arcos voltaicos, curtos, choques e possíveis incêndios.

Instalação mais simples e totalmente modular

É possível ter um projeto inicial menos custoso a partir de pouquíssimos módulos e proceder com uma expansão facilitada.

A instalação é mais simples com os microinversores, já que não há rede CC para implantação (basta "juntar" os conectores), apenas para o lado CA. Sem contar que por serem montados nos trilhos de suporte logo abaixo dos painéis, o tempo depreendido em tal atividade é menor, simplificando mão-de-obra, materiais e atividades adicionais. Para os de string ainda há a necessidade de serem fixados em paredes visíveis e de fácil acesso, impactando o ambiente em questão e dificultando eventuais mudanças em campo.

Além disso, a quantidade mínima para se instalar um sistema com microinversores flutua entre duas e três unidades, podendo ser expandido posteriormente de maneira muito simples e rápida, sem prejudicar a estrutura já existente; basta adicionar mais conjuntos de microinversores e painéis, aumentando a potência e capacidade da rede CA. Já com os de string esta modularidade não se verifica facilmente, pois a quantidade de módulos a serem instalados é limitada para um determinado modelo de inversor, sempre apresentando um mínimo (que geralmente não é tão pequeno quanto no caso anterior) e um máximo. Isto é, caso se queira expandir o sistema atual para além da capacidade do inversor, o equipamento em questão deverá ser trocado ou um novo, adicionado, com as mesmas características limitantes.

Maior liberdade de projeto e instalação

Pelo fato de os microinversores funcionarem apenas de acordo com o módulo ao qual estão conectados, há total liberdade para a constituição do arranjo fotovoltaico, ou seja, a maneira em que os painéis são dispostos na instalação.

Levando-se em conta as condições ideais para fixação, não existem restrições quanto à direção, sentido, angulação e ordem. Enquanto que para os inversores tradicionais os módulos devem estar dispostos sequencialmente em série sob a mesma orientação e inclinação, formando assim uma string, para os microinversores inexistem tais limitações, sendo possível constituir o sistema com painéis voltados para diferentes direções e ângulos.

Tal característica é especialmente importante nos casos em que o local disponível para instalação é composto por distintas faces de telhado, cada uma orientada em uma direção (norte e sul, por exemplo) e com variadas inclinações.

Simplificação de eventuais manutenções

Tanto para o microinversor, como para o módulo.

Com o monitoramento individual do desempenho de cada pequeno conjunto gerador composto por painel e microinversor, o diagnóstico de eventuais problemas se dá de maneira muito mais rápida e assertiva, gastando-se inclusive menos recursos, tanto por parte do consumidor no contato/contratação da prestadora de serviço, como desta segunda, que já consegue identificar a falha à distância, muitas vezes corrigindo-a remotamente.

Para os inversores string será necessária obrigatoriamente a visita de uma empresa habilitada, o que certamente demandará tempo e recursos. E caso algum componente precise ser substituído, a respectiva string ou até mesmo todo o sistema ficará inoperante até que a troca se concretize, algo que não é verificado no primeiro caso, em que o conjunto permanece em perfeito funcionamento independentemente dos dispositivos com problema.

Melhor custo-benefício

Todas as vantagens anteriormente citadas apresentam impacto financeiro, ainda mais analisando o cenário completo de operação de um sistema fotovoltaico de pelo menos 25 anos.

Cada característica de trabalho dos microinversores está atrelada a um aspecto econômico, fazendo com que essa solução apresente melhor custo benefício em comparação com os inversores string. É bom lembrar também que o custo inicial para a instalação de um arranjo é bem flexível, de acordo com a necessidade de cada consumidor. E a partir daí a expansão torna-se bastante simples e viável, respeitando a capacidade financeira do usuário e a sua demanda.

Por fim, o microinversor se caracteriza por não precisar de substituição ao longo da operação mínima de 25 anos, enquanto que os de string devem ser trocados entre 10 e 15 anos do início de funcionamento, representando um elevado custo adicional de manutenção.

Monitoramento completo do sistema

Acompanhamento em tempo real e de maneira individual.

Computa-se a produção de energia e se garante acesso a todo o histórico da geração, assim como alarmes de situações indesejadas para rápida checagem e atuação na correção de falhas, inclusive de maneira remota. Tudo isso só é possível com os microinversores.