Por Pedro Almeida, da Solis Brasil
Introdução
O mercado de energia fotovoltaica (FV) apresenta forte crescimento em nível mundial, principalmente, em países com histórico uso de fontes poluentes. Essa tendência é explicada por um conjunto de fatores envolvendo questões climáticas, transição para uma matriz energética renovável e sustentável, redução no preço dos módulos e inversores, independência energética, tarifas de energia elevadas etc.
A evolução do mercado solar parece não parar mesmo com os freios impostos por períodos de crises. Constantemente são anunciados módulos FV de maior potência, eficiência e novas tecnologias de fabricação. Em 2021, o mercado brasileiro começou a adotar em larga escala módulos de potência acima de 600W e eficiência ultrapassando os 21%.
No entanto, a atualização dos inversores FV possui um ritmo diferente e mais devagar quando comparada aos módulos. Esse processo é natural pois os inversores são equipamentos mais complexos e necessitam de mais tempo de pesquisa, desenvolvimento e testes. É comum surgirem no mercado módulos de maior potência primeiro e em seguida os fabricantes de inversores atualizarem seus produtos para serem compatíveis com aquela nova tecnologia.
Tendências Para o Mercado de Módulos Fotovoltaicos
Para entendermos a evolução no mercado de inversores fotovoltaicos é preciso analisarmos o mercado de módulos e suas perspectivas futuras. Com o objetivo de reduzir custo, o mercado busca por equipamento mais eficientes e que gerem mais energia em uma área menor.
A otimização da eficiência e potência requer que os fabricantes invistam e busquem sucessivos progressos a nível de célula e do módulo. Sendo que nos últimos anos, avanços tecnológicos combinados com reduções nos custos de fabricação, resultaram em evoluções nos padrões utilizados para as células FV – Figura 1.
Figura 1: Expectativa de mercado para o percentual comercializado de células FV. Fonte: InfoLink.
A expectativa do mercado é que ainda no início dessa década as células do tipo M10 (182 mm) e G12 (210 mm) sejam predominantemente utilizadas nas novas instalações. Células de dimensões menores deixarão de ser utilizadas à medida que as instalações mais antigas têm sua operação encerrada.
Ainda segundo o estudo exibido na Figura 1, 80% do volume de módulos comercializados no ano de 2022 será com módulos de 182mm e 210mm. Um ponto importante é que o tamanho do módulo é diretamente associado à sua potência. Portanto, a perspectiva futura do mercado é o aumento da potência dos módulos e padronização no tamanho das células FV.
Compatibilidade entre Módulo de Alta Potência e Inversores
Como a corrente de saída dos módulos é proporcional a sua área, quanto maior a célula utilizada, maior a corrente de saída. Por exemplo, um módulo de 182mm e 530W terá uma corrente menor que 15A, sob condições normais de operação em campo. O mesmo módulo pode atingir correntes próximas a 15A em condições de alta irradiância.
Para o caso de um módulo de 210 mm os parâmetros de operação serão diferentes dos anteriores, principalmente, em termos da corrente e tensão de operação. Um módulo de 210mm pode chegar a correntes de curto-circuito maiores que 18A, sob condições ideais de geração.
Observar-se que tanto a corrente de operação quanto a de curto-circuito dos módulos de 182 mm e 210 mm podem atingir valor elevados durante a sua operação. Assim é essencial que os inversores desenvolvidos para uso com módulos de alta potência sejam selecionados ao projetar um sistema com esses tipos de módulos.
A seleção correta do inversor para cada tipo de módulo utilizado é importante pois o lado de corrente contínua dos inversores possuem restrições da corrente de operação. Para inversores tradicionais encontrados no mercado, a corrente de operação tende a ser por volta de 12A por string. Na maioria dos casos um módulo com potência abaixo de 500W, operando sob condições normais, atende esse requisito.
O problema ocorre quando se utiliza um módulo de 182mm ou 210 mm sob condições de irradiância acima de 800W/m2. Nessas condições, a corrente de operação do módulo vai ser maior que a restrição de corrente do inversor tradicional. Nesse caso, haverá uma perda de eficiência do sistema pois o inversor não será capaz de absorver toda a potência disponibilidade pelo módulo.
Pensando nas próximas tendências do mercado de módulos FV e em aplicações onde são utilizados módulos de alta potência, a Solis vem atualizando toda a sua linha
de inversores do tipo string. Toda a linha de produtos, de pequenas residências ao comercial de grande porte, estar sendo remodelada para se adaptar a maiores correntes de operação por string e sobrecarga.
Figura 2: Linha de inversores S5/S6 para módulos de alta potência. Fonte: Solis.
A nova linha de inversores S5/S6 da Solis traz equipamentos modernizados e com até 16A de corrente de entrada. Prontos para uso com módulos monofácias ou bifácias de potência acima de 500W. Além disso, todos os modelos monofásicos da linha S6 contam com uma sobrecarga máxima de até 70%. Isso significa que, por exemplo, o inversor de potência nominal de 5kW suporta uma potência máxima de entrada de até 8,5kWp, permitindo maximizar a geração do sistema FV.
Além disso, a nova linha de inversores conta com grau de proteção IP 66, permitindo o seu uso em ambientes com condições extremas de instalação. Outros requisitos fundamentais em termos de segurança e desempenho também estão presentes, como é o caso de varredura de curva I/V, detecção de arcos elétricos e sistemas de monitoramento em português.
Resumo
Nos próximos anos mais de 80% dos módulos comercializados serão de células de 182mm ou 210mm. Esses novos tipos de células trazem modificações importantes nos parâmetros de operação dos módulos. Com isso é fundamental entender essas alterações e seus impactos para todo o sistema fotovoltaico, principalmente, na corrente de operação dos inversores.
Um módulo com corrente de operação levemente superior a corrente máxima de operação do inversor possui um efeito positivo, gerando energia adicional quando o inversor não estiver operando em sua potência máxima. Porém, um valor muito discrepante entre a corrente do módulo e a corrente de operação pode aumentar as perdas por limitação de corrente, principalmente, em situações de baixa sobrecarga. Assim, é importante escolher um inversor que seja adequado para a aplicação e tipo de módulo adotado.
