Como escolher o melhor inversor para energia solar

Você já pensou em instalar um sistema solar fotovoltaico para gerar a própria energia? Se a resposta é sim, uma das principais decisões que você precisará tomar é escolher entre se o seu sistema será on grid ou off grid.

Para ser mais claro, você terá que selecionar entre ter um sistema conectado à rede da distribuidora de energia, ou se prefere pagar mais por um sistema completamente independente. Aqui neste artigo, falaremos sobre as diferenças entre esses sistemas, os diferentes tipos de inversores e apresentar as vantagens e desvantagens de cada um. 

INVERSORES

Como sabemos, a maioria dos nossos equipamentos eletroeletrônicos, trabalham em corrente alternada, já os painéis fotovoltaicos produzem energia em corrente contínua. Por isso, torna-se necessário um dispositivo que converta essa corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA). Em outras palavras, o inversor é um adaptador de energia, imprescindível para os sistemas fotovoltaicos.

Os inversores são circuitos estáticos que convertem a energia CC gerada pelos módulos fotovoltaicos em energia CA com frequência ou tensão de saída desejada. O principal papel dos inversores fotovoltaicos nos sistemas de geração distribuída é garantir a segurança do sistema e injetar energia elétrica à rede de distribuição em CA, dentro de padrões de qualidade adequados. Isso requer, principalmente, o mínimo de distorção na forma de onda da corrente resultante na rede, ou seja, o mais aproximo possível da forma senoidal. 

Um inversor típico se constitui por três circuitos: um oscilador, que transforma a tensão contínua pura em tensão contínua pulsante (pulsos de tensão). Os pulsos são essenciais, pois o transformador só opera em correntes variáveis.

Dito isto, o circuito seguinte é o transformador, que irá aumentar os pulsos de baixa tensão do oscilador, fazendo a conversão para corrente alternada por meio do fenômeno conhecido como indução eletromagnética.

E por fim, é necessário um circuito regulador para estabilizar a saída do inversor e garantir a segurança da instalação elétrica contra picos de tensão.

Também podemos destacar que a eficiência do inversor é um fator primordial para viabilizar o projeto solar, além de estar diretamente ligado a produção de energia.

INVERSORES ON GRID ou GRID TIE

O nascimento do sistema fotovoltaico conectado à rede, se deu a partir dos sistemas fotovoltaicos eram do tipo isolado da rede elétrica, ou seja, a energia gerada conectada a um banco de baterias e alimentava os aparelhos consumidores. Após os anos 90, o uso dos inversores foi utilizado em forma de conversão de corrente continua em alternada ligando as placas solares à rede de energia elétrica. Naquela época exigia se condições de segurança para a operação de energia solar, e os inversores eram capazes de gerar o sincronismo eletronicamente, tendo a capacidade de se desligar e religar de forma automática, caso fosse necessário realizar correções na rede elétrica. 

O sistema on grid, sistema fotovoltaico conectado à rede é um conjunto de equipamentos capaz de converter a energia do sol em energia elétrica, é composto pelos módulos fotovoltaicos e pelo inversor interativo. Estes inversores, além de produzir uma onda senoidal pura, precisam sincronizar a frequência com a rede elétrica.  

Essa geração de energia fotovoltaica não é destinada a carga especifica, abastece toda a estrutura juntamente com a rede elétrica, quando acontece que a geração fotovoltaica é superior à demanda, o sistema devolve a energia para a rede. Esse controle é feito pelo medidor bidirecional, mede a entrada e a saída de energia.

Os inversores têm a finalidade de transformar uma corrente contínua em corrente alternada, mudando a sua forma de onda. São utilizados, por exemplo, quando se quer alimentar uma carga CA através de uma fonte CC. Como módulos fotovoltaicos geram tensão sob a forma de corrente contínua, para utilizar equipamentos como TV’s, rádios, motores ou qualquer outro tipo de carga que opere em corrente alternada, deve-se utilizar um conversor CC/CA. Em um sistema on grid o inversor serve para adequar as características da energia gerada pelos módulos às características da rede elétrica convencional. Os inversores utilizados em sistemas on grid tem como principais funções: 

• Rastreamento do Ponto de Máximo de Potência (MPPT – Maximum Power Point Tracking) – Através do controle da corrente e tensão, esse sistema é capaz de fazer ajustes para manter os módulos fotovoltaicos operando perto do seu ponto de maior potência, que varia de acordo com a radiação solar incidente. 

• Converter a corrente CC gerada pelo painel fotovoltaico em CA: Como a corrente gerada através do efeito fotovoltaico apresenta-se na forma contínua, o inversor deve criar uma forma de onda alternada. O nível de semelhança com a forma de onda senoidal deve ser alto (pouca distorção). 

• Desconexão e isolamento: O inversor deve desconectar o arranjo fotovoltaico da rede caso os níveis de corrente, tensão e frequência não estejam dentro da faixa aceitável dos padrões da rede elétrica ou também do lado CC. O inversor deve ainda isolar o gerador fotovoltaico da rede quando a mesma não estiver energizada, seja por falhas ou operações de manutenção, evitando possíveis acidentes com operadores. 

• Relatório de Status – Os inversores podem apresentar um painel de informação (display) com parâmetros de entrada e armazenamento das informações em computador no qual podem ser registrados, por exemplo, grandezas elétricas como a tensão CC e CA, corrente CC e CA, potência CA, energia CA diária, energia CA acumulada entregue à rede, frequência, e os parâmetros meteorológicos e térmicos, como irradiância no plano dos geradores e a temperatura de operação dos módulos.

De forma geral, esse tipo de sistema, dispõe de um inversor que tem como necessidade reconhecer a tensão e a frequência para que ele consiga inserir a energia na rede, ou seja, isso quer dizer que ele precisa estar conectado à rede para operar. 

Outra característica importante desses inversores, é a de possuir um mecanismo chamado “anti-ilhamento”, responsável por garantir que o sistema não energize a rede quando for desligada, possibilitando a manutenção sem eletrocutar as pessoas durante procedimento

É valido citar que este é um sistema que trabalha pela ideia de compensação. Como assim? Bom, se durante o dia o sistema está produzindo energia, cuja qual você não está utilizando em tempo real, ela é armazenada na rede elétrica. Já no período da noite, quando não há Sol para a geração da mesma, a concessionária irá te fornecer. Isso quer dizer que o cliente nunca fica sem energia, e dispõe de um sistema em que um dos elementos oferece suporte ao outro.

Por isso, quando você calcula esse sistema de forma equilibrada, torna-se possível chegar a uma conta na qual apenas o valor de disponibilidade precisa ser quitado.

É relevante dizer que, por causa desta relação entre o uso da rede da concessionária e o sistema, caso essa pare de disponibilizar energia, o sistema em si também interrompe a injeção de energia na rede.

O principal motivo disso acontecer, é por segurança. No instante que se desconfia ter algum problema na concessionária, e alguém precisar realizar uma manutenção, se você estiver gerando energia e a depositando, há riscos de ocorrer algum acidente com esse funcionário.

Entretanto, para a maior parte dos projetos é mais eficaz se conectar à rede e utilizar a compensação de consumo de energia. Pois, a rede da distribuidora atua como um meio de armazenamento sem manutenção e 100% eficiente, além de fornecer energia ilimitada sob demanda em casos de necessidade. 

Vantagens gerais:

• Menor custo
• Não necessita da utilização de sistema de cargas e baterias; 
• Mais eficiente;
• Sistema de compensação;
• Projeto mais equilibrado;
• Possibilidade de consumir os créditos em outra unidade, desde que ambas sejam do mesmo proprietário;
• Possui riscos técnicos menores por contar com a rede da Concessionária.

Desvantagens gerais:

• Não é 100% independente;
• Possui um pagamento do custo de disponibilidade (o mínimo pelo uso da rede).

INVERSOR STRING

Sendo um dos tipos de inversor mais usados no mercado de energia solar, string, cuja tradução literal significa linha/corda, é na verdade um arranjo alternativo, no qual inversores são conectados em série, formando um linha de módulos fotovoltaicos que se portam como um grande e único painel. Alguns inversores possibilitam interligar só uma única linha, enquanto outros toleram que duas ou mais linhas independentes sejam conectadas num mesmo inversor.

MICRO INVERSOR

O micro inversor é um tipo de inversor grid tie que tem sido cada vez mais utilizado. Este foi criado para operar com uma única placa solar ou um par delas. O micro inversor transforma a energia de CC de cada painel para CA. Sem o uso de um inversor central, cada micro inversor é conectado a um único painel solar. 

O micro inversor cumpre as mesmas funções que o clássico inversor solar: converte a energia elétrica gerada pelos painéis solares de CC para CA, e sincroniza o sistema fotovoltaico com a rede elétrica da propriedade de uma forma confiável e segura. O micro inversor não é novidade, o primeiro micro inversor fotovoltaico surgiu lá atrás, no fim da década de 90.

Possui as mesmas proteções e apresentam algumas vantagens sobre os inversores convencionais, com uma melhor eficiência, maior vida útil, facilidade de instalação, facilidade de manutenção e a possibilidade de operar de forma independente cada painel. Isto possibilita a aplicação dos painéis em telhados com diversas inclinações e/ou pontos de sombreamentos críticos. 

Alta Tensão em corrente contínua (CC)

Normalmente, os sistemas que utilizam o inversor grid tie central necessitam de uma alta tensão para ter um bom funcionamento, com uma taxa de variação entre 300 V até 800 V. O micro inversor grid tie funciona com 110V ou 220V, sendo assim, traz um menor risco para o instalador.

Produção individual de energia

Nos casos de painéis solares conectados em série, quando qualquer tipo de sombra atinge algum deles, toda a matriz de painéis pode ser drasticamente afetada, o que reduz muito a energia gerada por todo o sistema fotovoltaico. O que não é problema com os microinversores, justamente por seu funcionamento independente.

Rastreamento de falhas e monitoramento

Praticamente todos os inversores possuem alguma espécie de detecção e monitoramento de falhas, porém, eles só podem monitorar a “string” como um todo. Mas no caso do micro inversor, este consegue monitorar cada placa fotovoltaica de forma individual, assim permitindo a identificação exata do que está ocorrendo em cada um dos painéis solares no seu telhado.

Caso surja alguma espécie de falha em seu inversor central, raramente acontece, o sistema fotovoltaico inteiro suspende sua operação até que essa falha seja resolvida. Mas caso surja algum erro em um micro inversor, os demais microinversores continuam a operar de forma independente. Ou seja, se ocorre uma falha em algum micro inversor, a produção de energia de somente 1 painel solar perde seu funcionamento até que esse micro inversor seja arrumado.

Incompatibilidade entre os Painéis Solares

Painéis solares de modelos e marcas diferentes têm características elétricas diferentes. Caso você conecte diferentes painéis solares em série, você irá criar uma “incompatibilidade”, e nisso o sistema fotovoltaico inteiro é “nivelado” pelo painel menos eficiente em produção de energia. Exemplificando, caso você conecte 5 painéis solares de 260 Watts em série, e 1 painel de 250 Watts, todos terão a mesma produção de energia que o painel de 250 Watts, causando perda de eficiência. No micro inversor grid tie, é inexistente essa incompatibilidade, devido ao funcionamento independente de cada painel.

Modularidade

Cada modelo de inversor é capaz de suportar um número pré-estabelecido de painéis solares conectados em série, devido a isso, a adição de painéis solares no futuro nem sempre é possível. No caso do micro inversor, há a possibilidade de adicionar quantos painéis extras você preferir.

Orientação dos Painéis Solares

Quando os painéis são interligados em série, todos necessitam ser instalados com uma orientação igual para gerarem a tensão correta e, simultaneamente, para que o inversor funcione de forma correta. Quando você tem um inversor com 2 entradas independentes, você pode ter duas séries de painel solar conectadas em cada entrada e, sendo assim, cada série pode ter os painéis virados para duas direções diferentes. Mas no caso dos microinversores, é possível ter painéis com orientações diversas sem que um painel prejudique a geração de energia do outro.

Mas e aí? Existe alguma desvantagem de se utilizar o micro inversor?

Assim como os outros tipos de inversores, os microinversores também têm algumas desvantagens, como por exemplo:

Eles estão no telhado

Ao contrário da manutenção em um inversor tradicional, caso seu micro inversor desenvolva alguma falha, haverá uma complicação a mais para arrumá-lo, pois eles se encontram no telhado, enquanto os tradicionais ficam em locais de melhor acesso.

Eficiência

Embora eles estejam muito próximos, os microinversores ainda não alcançaram os mesmos níveis de eficiência dos inversores grid tie tradicionais.

Micro Inversor ou Inversor Tradicional

Apesar das vantagens, nunca será mais viável economicamente construir uma usina de solo com a utilização de micro inversores, ou uma grande usina em telhado, ao invés de utilizar inversores strings nesses casos.

Por fim procure especialistas do setor que irão te ajudar a escolher o melhor tipo de inversor para sua situação.

OFF GRID

Off grid traduz-se literalmente por “fora da rede”, como o nome indica um sistema off grid compreende uma rede privada desligada do resto da rede elétrica, isto pode ser feito intencionalmente ou devido à localização remota da rede que se pretende alimentar. Um outro nome para este tipo de sistema será rede autônoma. Com custos superiores do que os sistemas on grid, os sistemas isolados possuem como característica não serem conectados à rede elétrica, ou seja, o sistema se autossustenta por meio do uso de baterias.

Sendo assim, é possível afirmar que esse sistema é completo, e inclui todos os componentes citados acima, sendo possível dividi-los em três blocos:

• Bloco de armazenamento: baterias.
• Bloco gerador: painéis solares; estrutura de suporte; cabos.
• Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga.

O sistema off grid é usado principalmente para finalidades locais específicos, como, por exemplo, eletrificação de postes de luz, de cercas, bombeamento de água, etc.

A energia gerada é também armazenada em baterias, que por sua vez asseguram o funcionamento do sistema em períodos com pouca (ou nula) disponibilidade de luz solar, como dias nublados ou à noite. Ou seja, ao longo do dia, em momentos em que a produção de energia é maior que o consumo, o excedente é enviado ao sistema de baterias para que, à noite, quando o consumo supera a produção, essa energia possa ser usada para abastecer a rede ligada ao sistema.

Por não estarem conectados à rede, em um sistema isolado, não se é possível utilizar mais energia de forma contínua do que aquela que é gerada pelos painéis.

Pelo fato de as baterias serem a única fonte alternativa de energia, quando não há presença da luminosidade solar, é necessário dimensioná-las tendo em mente as características climáticas do local e a demanda de energia sobre o sistema. Isto é, é preciso calcular a quantidade de energia que residência precisará, levando em conta o clima local (pois é possível que a localização possa ser mais propícia a dias chuvosos que ensolarados), para estipular qual a capacidade mínima de armazenamento de energia das baterias, garantindo que o sistema continue operando e evitando que o local fique sem energia.

Sistemas off grid podem ainda ser de grande ou pequeno porte. Os de pequeno porte são aqueles que produzem sua energia em escala menor, mas que ainda independem da energia elétrica convencional, vinda da rede. Algumas das vantagens desse tipo de sistema são:

• Aumento da disponibilidade de energia;
• Redução de custos;
• Redução do consumo de combustíveis fósseis.

Esses sistemas, quando de pequeno porte, geralmente são indicados para o uso em monitoramento de radares, antenas de comunicação, empreendimentos e residências em locais remotos. De forma geral, disponibilizam uma capacidade energética que varia entre 1,5 quilowatt-pico (kWp) e 20 kWp.

Já nos casos dos sistemas off grid de grande porte, estes se encaixam melhor para aqueles consumidores com demandas energéticas elevadas, e que assim como os clientes de pequeno porte, também se localizam em áreas de difícil acesso à rede. Estes locais, geralmente, recebem altos níveis de radiação solar, mas as fontes de energia mais facilmente encontradas como as responsáveis pelo atendimento dessa demanda, são os geradores movidos a diesel ou gasolina. Desta forma, é possível dizer que as vantagens de sistema de grande porte são:

• Diminuição das emissões de gás carbônico;
• Redução da dependência de combustíveis fósseis;
• Diminuição do risco de acidentes.
• Redução de custos com transporte de combustíveis;

Sistemas de grande porte normalmente são mais indicados para fazendas, minerações, empresas, e comunidades isoladas com fábricas em áreas de acesso limitado. No geral, possuem capacidade energética que vai de 1 megawatt-pico (MWp) a 20 MWp.

Alguns outros aspectos relevantes observados para o sistema off grid, são:

• Este tipo de sistema é uma opção viável para locais mais remotos, onde há dificuldade de se obter energia elétrica. Ainda são desenvolvidos projetos e pesquisas para a instalação deste tipo de energia fotovoltaica em aldeias indígenas, tornando possível para essas comunidades o acesso à energia elétrica.
• Fornece a energia de forma ininterrupta e constante.

Além da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não causar danos ao meio ambiente e não gerar resíduos, ela é uma das alternativas renováveis mais promissoras no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a utilização do carbono pelos consumidores.

O tempo de retorno do investimento é proporcional a quantidade de energia que o imóvel demanda. Porém, a vantagem do sistema caseiro é a economia: assim que o tempo de retorno é atingido, a conta de energia não precisará mais ser paga. Energia do sol que se converte em eletricidade “de graça”! Você irá poupar um bom dinheiro, podendo colocá-lo na poupança ou investindo em algo rentável, invés de gastar com sua conta de luz.

Infelizmente, não há muitos incentivos ainda, e linhas de financiamento desse tipo de energia no Brasil, que são ainda pouca aplicabilidade e de difícil acesso. É esperado que, com a aumento do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos incentivos, mais acessíveis e aplicáveis à habitação comum.

Vantagens gerais:

• Uso em regiões mais remotas, já que é um sistema que não depende de uma rede de distribuição local;
• Não é preciso pagar conta de luz;
• Conta com sistema de armazenamento de energia.

Desvantagens gerais:

• necessidade de usar controladores de carga e baterias;
• Custos mais elevados;
• Menor eficiência.

Agora que já sabemos como funcionam as placas solares (se você perdeu esse artigo, clique aqui agora) e os inversores, não perde mais tempo, comece a economizar agora com energia solar fotovoltaica. Solicite um orçamento que nós da Achei Energia Solar teremos o maior prazer em lhe atender.

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