O objetivo deste artigo é responder uma dúvida que surgiu recentemente no mercado: “Com a chegada de módulos cada vez mais potentes, como ficam os microinversores?”

Um assunto semelhante foi explorado no artigo “Compatibilidade entre módulos bifaciais e otimizadores para energia solar“, que trata da compatibilidade entre módulos bifaciais e otimizadores de potência.

Os módulos bifaciais são mais potentes por causa do ganho da bifacialidade. Compatibilizar módulos cada vez mais potentes, seja pelo número e pelo tamanho das células ou pelo fato de serem bifaciais, é um desafio para o qual a indústria de inversores vai ter que se preparar.

Os microinversores começaram a tornar-se populares no Brasil por volta do ano de 2014, quando a Ecori introduziu no Brasil os inversores da marca APSystems. Antes disso, os poucos microinversores disponíveis no país eram trazidos por curiosos, importados de forma não oficial, e usados em um número reduzido de projetos.

Mais recentemente, surgiram no país os microinversores da fabricante chinesa Hoymiles, que rapidamente ganharam mercado e caíram também no gosto do consumidor. Afinal, o que os microinversores têm de tão especial?

Sua facilidade de instalação certamente é um dos grandes diferenciais em relação aos inversores de parede convencionais. Ainda podemos destacar outros aspectos como a segurança das instalações, pelo não uso de tensões elevadas, com reduzido risco de incêndio, e a facilidade de uso em projetos com módulos em condições não homogêneas de operação – isso é mais evidente em locais com muitas sombras ou em telhados com várias águas e com angulações diferentes.

Os microinversores já não são tão micro assim. Antes destinados ao uso com apenas um módulo fotovoltaico, já são comuns os microinversores com duas ou quatro entradas, para a ligação de até quatro módulos.

Apesar de terem crescido, ainda preservam algumas características em seu “DNA”: são planos, têm dimensões reduzidas e são desenvolvidos especialmente para instalação próxima dos módulos, normalmente acomodados abaixo dos módulos e presos às estruturas metálicas de fixação.

Ambos os microinversores mostrados na figura acima recebem quatro módulos fotovoltaicos em suas entradas. Existe, porém, uma singela diferença entre eles. Os modelos da família MI-1X00 da Hoymiles possuem quatro entradas e 2 MPPTs, enquanto o modelo QS1 da APSystems possui quatro entradas e quatro MPPTs.

A vantagem de um maior número de MPPTs é o fato de permitir o rastreamento da potência independente, individualizado para cada módulo fotovoltaico. Com quatro entradas de MPPT é possível maximizar individualmente a geração de energia de cada um dos módulos, reduzindo o chamado mismatch de potência, que é uma perda de potência que ocorre quando módulos são ligados em série e não têm o seu ponto de máxima potência rastreado individualmente.

Mas vamos voltar ao nosso assunto: os módulos fotovoltaicos estão crescendo. Módulos com mais de 500 W de potência de pico nominal (sem ganho de bifacialidade) já são realidade. Embora não tenham chegado ao Brasil, no exterior já são anunciados módulos com potências que se aproximam de 800 W.

Isso exige que os parâmetros dos microinverores sejam readeaquados, sobretudo a máxima tensão e corrente admissíveis. Neste artigo iremos considerar os módulos da Risen de 500W, RS150-8-500M que já estão disponíveis no Brasil.

Como compatibilizar módulos e inversores

A regra de ouro da compatilidade entre módulos e inversores é sempre respeitar os números mostrados nas folhas de dados. Normalmente, os microinversores são especificados com relação a sua potência nominal, sua máxima tensão admissível e a máxima corrente de curto-circuito do módulo que vai ser conectado.

Respeitando esses três números, não há erro. Você pode pensar em utilizar um determinado módulo cuja potência de pico situa-se ligeiramente acima da potência nominal do inversor – e isso é absolutamente normal, como se sabe, pois nos projetos fotovoltaicos a potência do inversor é geralmente 10% a 20% menor do que a potência de pico dos módulos.

Apesar de ter potência superior, a corrente de curto-circuito e a tensão de circuito aberto do módulo não podem violar as especificações do inversor. Vamos analisar a seguir alguns casos de dimensionamento de módulos de alta potência com microinversores disponíveis no mercado brasileiro.

Exemplo 1: APSystems com quatro módulos de 500 W

Neste exemplo, vamos compatibilizar quatro módulos fotovoltaicos de 500 W com um microinversor de quatro entradas e 4 MPPTs da APSystems. Especificações do projeto:

• 1 microinversor QS1A (1,5 kW);
• 4 módulos RSM150-8-500M (500 Wp).

O resultado da simulação do PVSyst, com o projeto localizado na cidade de Campinas (SP), aponta uma geração de 3269 kWh/ano. A figura abaixo mostra, do lado esquerdo, as características elétricas de entrada do microinversor e do módulo fotovoltaico. Do lado direito vemos o resultado do dimensionamento do projeto no PVSyst.

O gráfico verde, na parte inferior, revela a ocorrência de limitação de geração para potências operacionais a partir de 1,6 kW aproximadamente. A limitação de geração, causada pelo clipping de potência do microinversor, é originada pelo fator de 1,33 encontrado na razão entre a potência do módulo (em STC) e a potência nominal do microinversor.

Ou seja, a potência do módulo está 33% acima da potência do microinversor. Normalmente, isso não é um problema nos projetos, desde que os componentes estejam corretamente compatibilizados e a geração energética seja satisfatória, de acordo com a expectativa do projetista.

A folha de dados da fabricante APSystems especifica que o modelo QS1A é preparado para operar com módulos fotovoltaicos de 250 Wp até 525 Wp. Se o clipping (ou a limitação de potência) não é um problema para o projetista, ou seja, se a geração energética é satisfatória com a combinação módulo-microinversor escolhida, o projeto pode seguir normalmente.

As folhas de dados do módulo e do microinversor QS1A mostram que os dois componentes são tecnicamente compatíveis. A corrente máxima suportada pelo QS1A é de 13,3 A em cada entrada, enquanto a corrente máxima (de curto-circuito) do módulo fotovoltaico é de 12,46 A.

Conclusão: é possível usar o módulo RS150-8-500M com o microinversor QS1A sem qualquer tipo de preocupação. Observação: para realizar este estudo no PVSyst foi necessário importar o arquivo .OND com as definições do microinversor QS1A, pois este modelo não estava ainda listado na versão 7.0.11 do PVSyst (revisão 17793, atualizada em 15/09). Este arquivo foi gentilmente fornecido pela Ecori.

Exemplo 2: Hoymiles com quatro módulos de 500 W

Neste exemplo estamos tentando compatibilizar quatro módulos fotovoltaicos de 500 W com um microinversor de quatro entradas e dois MPPTs da Hoymiles. Especificações do projeto:

• 1 microinversor MI-1500 (1,5 kW);
• 4 módulos RSM150-8-500M (500 Wp).

O resultado da simulação do PVSyst, com o projeto localizado na cidade de Campinas-SP, aponta uma geração de 3255 kWh/ano, inferior à obtida no caso anterior – o que se explica provavelmente pelo menor número de MPPTs desse equipamento em relação ao anterior.

A figura abaixo mostra, do lado esquerdo, as características elétricas de entrada do microinversor e do módulo fotovoltaico. Do lado direito vemos o resultado do dimensionamento do projeto no PVSyst.

Novamente, como no caso anterior, existe limitação de geração causada pelo clipping de potência do inversor. Também aqui encontramos o fator de 1,33 na razão entre a potência do módulo (em STC) e a potência nominal do microinversor.

Ou seja, a potência do módulo está 33% acima da potência do microinversor. Como afirmado anteriormente, isso não é um problema nos projetos desde que os componentes estejam corretamente compatibilizados e a geração energética seja satisfatória, de acordo com a expectativa do projetista.

A simulação roda normalmente com essa configuração, mas um detalhe chama a atenção: a máxima corrente suportada pelo inversor é de 11,5 A em sua entrada, enquanto a corrente de curto-circuito e a corrente de máxima potência do módulo são, respectivamente, 12,46 A e 11,68 A. Ou seja, as correntes do módulo são superiores à máxima corrente especificada para o microinversor.

Tecnicamente essa combinação módulo-microinversor pode funcionar, pois a corrente do microinversor é limitada eletronicamente durante seu funcionamento, mas o fabricante do microinversor deve ser consultado sobre a possibilidade de se usar esta potência de módulo, uma vez que a violaçao do limite de corrente especificado no catálogo pode acarretar a perda da garantia do produto.

O Canal Solar consultou a Hoymiles e obteve o seguinte posicionamento.

“O microinversor MI-1500 aceita módulos de até 506,25 W sem a perda da garantia, que pode ser estendida até 25 anos por um custo adicional. Com potências acima de 506,25 W a garantia não poderá ser estendida. A tensão de circuito aberto dos módulos, em nenhum caso, pode exceder a máxima tensão admissível do microinversor, que é de 60 V. Em nenhum caso a potência do módulo pode ser superior a 135% da potência nominal do microinversor. Quanto à corrente, o limite de 11,5 A encontrado na folha de dados não é um problema. O microinversor, mesmo sobrecarregado com um módulo de 500 W, não atingirá a corrente máxima do módulo, então o equipamento vai trabalhar sem problemas com o limite de 11,5 A existente na folha de dados”.

Conclusões

Os módulos fotovoltaicos estão crescendo e os microinversores precisam acompanhar essa evolução. Dois modelos de microinversores presentes no mercado brasileiro foram analisados. Os dois equipamentos são especificados para operar com módulos de no máximo 525 W e 506,25 W.

Módulos muito acima de 500 W vão exigir microinversores com especificações ampliadas. As especificações dos microinversores e dos módulos devem ser sempre analisadas para verificar sua compatibilidade. No primeiro caso analisado verificou-se que a combinação de módulo de 500 W e microinversor funciona sem qualquer restrição.

A folha de dados do QS1A aponta que a corrente máxima do módulo Risen RS150-8-500M é suportada por ele, indicando que a operação pode ocorrer de forma segura e sem o risco de perda da garantia. Em resumo, o microinversor QS1A aceita o módulo de 500 W.

No segundo caso estudado verificou-se que tecnicamente o microinversor MI-1500 é adequado para trabalhar com o módulo RS150-8-500M, mas o fabricante precisou ser consultado. A folha de dados do equipamento aponta que o limite de corrente é inferior à corrente operacional (em STC) do módulo fotovoltaico escolhido.

O fabricante, entretanto, afirmou que seu produto suporta módulos de até 506,25 W sem perda de garantia. Nos dois casos analisados a potência dos módulos está 33% acima da potência do microinversor. Para melhorar o desempenho do projeto fotovoltaico seria recomendável o uso de microinversores de maior potência.

Todavia, como já foi afirmado, se a combinação módulo-inversor atende a expectativa de geração do projetista do sistema fotovoltaico, a limitação de potência imposta pelo clipping do inversor não é tecnicamente um problema.