Inversores trifásicos de última geração para redes de 220 V ou 380 V

A GD (geração distribuída) vem se popularizando no mercado nacional e corresponde à geração de energia a partir de geradores perto do centro de consumo, descentralizados e de baixa potência.

Nos últimos anos a GD vem se fortalecendo principalmente através da fonte solar fotovoltaica e apresenta enormes benefícios para clientes de pequeno, médio e grande portes.

No Brasil, a GD é dividida entre microgeradores com potência de até 75 kW e minigeradores para fontes não despacháveis de até 3 MW (limite introduzido recentemente pela Lei 14.300). A diferença no intervalo de potência instalada entre essas classificações reflete na sua respectiva complexidade.

Instalações de minigeração requerem estudos mais completos de proteção e podem demandar melhorias ou reforços na rede da concessionária. Por outro lado, a microgeração é mais simples e rápida para ser instalada e avaliada pela concessionária.

Com o objetivo de otimizar a produção de consumidores na microgeração, a Solis foi um dos primeiros fabricantes a trazer para o mercado brasileiro os inversores com potência nominal de 75 kW.

Os inversores Solis-75kW-5G contam com 9 MPPTs (Maximum Power Point Tracking) e 18 entradas e são amplamente utilizados em projetos de médio a grande portes, por exemplo, na redução de faturamento de energia de indústrias.

A linha S5 da Solis novamente traz avanços tecnológicos para o mercado brasileiro. Os inversores S5 estão entre os mais modernos na categoria inversores de string, unindo a confiabilidade proporcionada por componentes eletrônicos de alta qualidade e segurança de projeto inovador.

Dentro dessa nova linha podemos destacar os inversores S5-GC37,5K e S5-GC37,5K-LV para aplicações que requerem flexibilidade e alta produtividade – Figura 1. As principais características desses dois modelos de inversores são apresentadas abaixo.

Flexibilidade no projeto para instalações em 220 V e 380 V

As redes de distribuição de energia no Brasil são extensas, complexas, possuem níveis de qualidade de energia variáveis e são disponibilizadas pelas concessionárias em diversos níveis de tensão.

Pensando nas características das redes elétricas brasileiras, os inversores com potência de 37,5 kW foram lançados em duas versões: S5-GC37,5k e S5-GC37,5k-LV.

A versão S5-GC 37,5k corresponde aos equipamentos para redes em 380 V. Já a versão S5-GC37,5k-LV foi projetada para redes em 220 V – Figura 2. Assim, é importante que o nível de tensão da instalação seja compatível com o utilizado pelo inversor para o seu correto funcionamento.

Também vale notar que a corrente de saída do inversor S5-GC37,5k-LV (98,4A) é maior que a sua versão em 380 V (57 A), devido à menor tensão de operação e sendo mantidas as mesmas potências de saída.

Um dos grandes diferenciais proporcionados pelos modelos apresentados é a possibilidade de construção de um sistema de 75 kW de acordo com as necessidades do projetista.

Uma vez que essa configuração permite unir dois inversores de potências menores com o objetivo de atingir a potência total de 75 kW, com nível de tensão de 220 V ou 380 V, e trazendo mais flexibilidade para o projeto.

Utilizar um conjunto com dois inversores de 37,5 kW no lugar de um único inversor de 75 kW pode ser vantajoso de acordo com a demanda técnica local. Conforme mencionado, o nível de tensão fornecido ao consumidor varia conforme a região de atendimento da concessionária.

Caso a tensão do inversor e da instalação sejam diferentes, então, deve-se fazer a adequação no nível de tensão através de um transformador.

Por exemplo, uma instalação com tensão de fornecimento de 220 V onde seja instalado um inversor com tensão nominal de 380 V precisará de um transformador 220 V/380 V, igualando os níveis de operação. Porém, o uso do transformador pode trazer impactos na confiabilidade e nas perdas totais da instalação.

Os transformadores são equipamentos eficientes e robustos, sendo amplamente utilizados em aplicações no setor energético. Entretanto, como todo equipamento elétrico, estes apresentam perdas elétricas que podem representar entre 1% e 2% da geração de energia local.

Além disso, esses equipamentos precisam de manutenção periódica e podem representar um novo ponto de falha na instalação.

Portanto, o uso de dois inversores S5-GC37,5k-LV no lugar de um único inversor Solis-75kW-5G com transformador pode apresentar pontos positivos e atraentes ao projetista.

Nesse caso, tem-se maior confiabilidade e redundância na geração de energia (dois inversores operando em paralelo), além de maior geração de energia, pois as perdas no transformador são eliminadas do sistema.

Os inversores S5-GC37,5k e S5-GC37,5k-LV também são uma solução para consumidores que sejam B optantes. A junção de 3 modelos em paralelo permite formar um sistema com potência total de 112,5 kW e com nível de tensão 220 V ou de 380 V.

Assim, mesmo ultrapassando o limite de 75 kW, o consumidor pode optar por ser tarifado como Grupo B quando estiver gerando energia para consumo local.

Alta capacidade de sobrecarga e compatibilidade com módulos 600 W+

O mercado fotovoltaico vem evoluindo a passos largos quando se trata da potência e eficiência dos módulos. O desenvolvimento de novos materiais, tecnologias e a demanda do mercado para redução no LCOE resultaram no movimento para células de 182 mm e 210 mm.

Na prática, o resultado observado dessa evolução contínua são módulos com maiores potência, eficiência e corrente de operação. Por exemplo, módulos com células de 210 mm ultrapassam os 600 W e apresentam correntes de operação entre 15 A e 18 A – Figura 3.

Caso esse módulo seja bifacial, a corrente será ainda maior devido ao ganho de bifacialidade da parte traseira. Esses módulos são comumente aplicados em instalações de médio e grande portes.

Para otimizar a geração de sistemas que utilizam módulos com células de 182 mm ou 210 mm, toda a linha de inversores S5 da Solis é projetada para trabalhar com correntes de até 32 A por MPPT – Figura 4. Assim, o projetista pode escolher utilizar duas strings com 16 A por entrada ou uma única string com corrente maior, de até 32 A.

Os modelos S5-GC37,5k e S5-GC37,5k-LV foram desenvolvidos especialmente para atender as demandas do mercado brasileiro. Os dois modelos apresentam 4 MPPTs e 8 entradas totais, fornecendo flexibilidade na orientação das strings e arranjos fotovoltaicos.

Isso também implica em redução das perdas por mismatch ou descasamento entre as strings, visto que cada par de strings é rastreado individualmente.

Uma quantidade maior de MPPTs aliada com alta corrente de entrada permite que os inversores trabalhem com um overload (relação CC/CA) superior ao encontrado no mercado.

Os modelos com potência de saída de 37,5 kW, 220 V ou 380V , permitem um overload máximo de até 170% ou 63,8 kWp de módulos instalados por inversor.

Isso não seria possível sem um sistema de dissipação de calor moderno e eficiente. Ainda, os inversores da linha S5 são projetados para operação em ambientes quentes e úmidos através de seu grau de proteção IP66.

Além disso, o sistema de dissipação de calor conta com ventilação passiva (aletas de alumínio) e forçada (ventoinhas controladas eletricamente), permitindo operação contínua em até 60°C de temperatura ambiente.

Proteções integradas e funções de última geração

Segurança, qualidade e confiabilidade são a base para a construção de todos os inversores Solis. Com estes propósitos em vista, a linha S5 de inversores Solis é equipada com todas as proteções exigidas por normas internacionais e nacionais, como a IEC 61727 e a NBR 16149.

Proteções como dispositivos de proteção contra surtos (DPS) tipo II são integradas no projeto do lado CC e do lado CA do inversor, onde cada MPPT possui apenas duas entradas conectadas em paralelo. Isso resulta em uma configuração mais simples e segura, além de evitar a necessidade de fusíveis no projeto.

Os inversores também integram seccionadoras para paradas de manutenção, remanejamento de strings ou emergências. A operação e manutenção  (O&M) do sistema é facilitada com a utilização da plataforma de monitoramento SolisCloud. Essa plataforma contém funções de gerenciamento de produção a nível da planta, do inversor ou da string, além do controle de alarmes na instalação.

Por fim, outras funções ainda não obrigatórias no Brasil também estão integradas nos inversores S5. Este é o caso das funções AFCI e SVG noturno.

A função AFCI funciona como um “seguro” para a instalação fotovoltaica. Em operação normal do sistema fotovoltaico essa função não será acionada. Porém, caso haja o potencial de ocorrência de arcos elétricos no inversor ou na instalação esta função será a responsável pela sua detecção e interrupção.

Seu propósito é evitar incêndios e choques elétricos com potenciais danos à vida humana ou destruição parcial/total de bens materiais do sistema fotovoltaico ou suas adjacências.

A função SVG noturna tem como objetivo a compensação de potência reativa 24 horas por dia de forma dinâmica. Isso significa que os inversores podem consumir ou injetar potência reativa na rede local. Os inversores com essa função podem ajudar a controlar o fator de potência local e evitar multas por excesso de reativo.

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