Monitoramento online das entradas de MPPT dos inversores

Confira os principais passos para analisar a tensão e a corrente nas entradas de MPPT de um inversor FV
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Em tempos em que quase todos os dispositivos e pessoas estão conectados, e as empresas mais valiosas do mundo são gigantes da tecnologia que possuem algum equipamento ou produto que os permite estar em constante contato com o usuário, coletando dados ou abastecendo-o de informação, é indiscutível a importância de um sistema de monitoramento eficiente aplicado às usinas fotovoltaicas, independentemente da capacidade de geração dessa instalação, seja ela de pequeno ou grande porte.

Segundo o relatório n.º 19, atualizado em 4 de maio de 2020, da ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica), o Brasil possui mais 228 mil sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede.

Esse grande volume de unidades conectadas representa grande oportunidade para empresas e instaladores que visam entregar um serviço diferenciado e expandir os seus negócios.

Para que isso se concretize são necessários dois requisitos: primeiramente um bom sistema de monitoramento online, capaz de extrair dados e informações essenciais para o funcionamento da instalação. Em segundo lugar é necessário que o responsável pela instalação tenha a capacidade de interpretar os relatórios gerados.

Neste sentido, podemos nos perguntar: quais são as tendências e oportunidades que aparecerão futuramente no mercado fotovoltaico? Abaixo estão destacadas apenas três de muitas que ainda serão descobertas:

  • Serviço proativo: manutenção e conservação de forma preventiva ou preditiva, utilizando conceitos da chamada indústria 4.0. Neste ponto é possível elevar a eficiência do sistema, garantindo maior geração de energia, pois evitam-se paradas da instalação por falhas;
  • Ações comerciais e oferta de novos produtos e serviços: com base em análises de dados e relatórios, é possível encontrar padrões de comportamento da instalação do cliente final e assim propor melhorias de infraestrutura, automatização do sistema ou expansão;
  • Detecção de falhas: monitoramento constante para que em caso de falha o cliente possa ser atendido de forma ágil e a geração de energia seja interrompida pelo menor tempo possível.

Dada a relevância dessas funções e características, fica claro que precisamos apostar em empresas com visão de longo alcance, que façam investimentos relacionados ao gerenciamento desses dados. Conforme Figura 1, o inversor Fronius Primo, assim como toda a linha de inversores Fronius, possui monitoramento integrado ao equipamento.

O sistema de monitoramento Solar.web pode ser acessado de qualquer plataforma PC, smartphone ou tablet. Neste sentido, vamos elaborar neste artigo os passos principais para que seja possível analisar a tensão e a corrente nas entradas de MPPT de um inversor fotovoltaico e quais conclusões podemos obter.

Figura 1 Topologia de conexão do inversor Fronius com o Solar
Figura 1. Topologia de conexão do inversor Fronius com o Solar.web

Dentre os passos necessários, alguns necessitam ser realizados no local da instalação durante o start-up do inversor fotovoltaico e outros podem ser realizados posteriormente por um PC ou smartphone.

Passo 1: Conectar o inversor à rede de internet presente na instalação, sendo que há a possibilidade de a conexão ser realizada via cabo ethernet ou wi-fi.

Passo 2: Configurar a conexão entre inversor e a rede de internet.

Passo 3: Criar uma conta no Solar.web da Fronius. Para isso vamos discutir algumas dicas importantes que podem auxiliar e facilitar bastante o gerenciamento de todos os seus projetos.

  • Da data de publicação deste artigo, e por tempo limitado, a empresa Fronius disponibilizou gratuitamente, apenas para o mercado brasileiro, a versão Premium do Solar.web. Com esse upgrade será possível manter todo o histórico de dados da sua instalação desde o início de funcionamento do inversor, portanto este é um dos pré-requisitos básicos para que o seu monitoramento seja eficiente.
  • Procure manter todas as suas instalações em uma única conta do Solar.web. Como boa prática, é possível criar um e-mail para a sua empresa e assim cadastrar todas as instalações realizadas nesta conta. É importante que você tenha uma visão geral de todos os projetos que você desenvolveu.

Passo 4: Adicionar à sua instalação todos os inversores presentes na usina. Para realizar este passo você necessita estar em posse do número do seu Datamanager/Fonte de dados (240.xxxxxx), que pode ser lido através do display do inversor conforme Figura 2. Além disso, você deve incluir dados de localização da sua instalação, e aqui temos mais uma dica importante.

  • Após o preenchimento dos dados e confirmação, você poderá registrar a extensão de garantia do seu inversor. Para isso, você necessita do número de série do seu equipamento. Após adicionar a instalação, registrar o inversor e emitir o certificado de garantia, de acordo com as políticas da Fronius, você recebe gratuitamente 5 anos adicionais à garantia padrão de 2 anos, totalizando 7 anos de garantia.
Figura 2 Adicionando a Instalação do Solar.web
Figura 2. Adicionando a instalação do Solar.web

Passo 5: Inserir os direitos de usuário à sua instalação. A instalação ficará cadastrada na sua conta, porém é possível conceder direitos de acesso a outros usuários do Solar.web para que eles possam visualizar dados da geração de energia.

Como uma referência detalhada de cada um dos passos mencionados, há duas sugestões aos instaladores. A primeira é o download do aplicativo Fronius – Suporte e Instalação para Android e IOS, onde o usuário poderá encontrar a documentação e os procedimentos detalhados para configurar o monitoramento. A segunda sugestão é o acesso ao canal FroniusSolar no YouTube, com apresentações completas sobre o Solar.web.

Seguindo a execução de todos os passos, ao final o inversor estará online enviando dados ao Solar.web. Na Figura 3 temos a tela inicial do aplicativo, onde é possível verificar os dados gerais da instalação como potência atual do inversor, nas cargas e o excedente.

O “balanço energético hoje”, demonstra a quantidade de energia diária consumida (em vermelho), e gerada (em verde), além de informações sobre rendimento, previsões climáticas e uma imagem da instalação.

Figura 3 Tela Inicial Solar.Web
Figura 3. Tela inicial Solar.Web

Na tela inicial podemos selecionar a aba “análise” e em seguida “histórico” para visualizar os gráficos atuais ou o histórico de dados. Ao adentrar este ambiente é possível selecionar o inversor da instalação, caso haja múltiplos, que desejamos acessar. A Figura 4 demonstra a interface da tela “histórico”, utilizando como exemplo a instalação do escritório Fronius em Madrid.

Podemos selecionar através da barra de ferramentas lateral quais variáveis serão transportadas para o gráfico, de acordo com a data escolhida. Vale ressaltar a quantidade de medições que o inversor é capaz de executar, o que é uma vantagem dependendo da informação que você precisará para sanar alguma dificuldade na instalação.

Figura 4 Histórico de Dados e Seleção de Variáveis
Figura 4. Histórico de dados e seleção de variáveis

Para exibir o gráfico de corrente na MPPT 1 e a potência, basta selecionar estas opções na lista (Corrente CC MPP1 e Potência Total). As Figura 5 e Figura 6 demonstram ambas as variáveis em dias distintos.

Figura 5 Corrente CC MPP1 e Potência Total Dia 1
Figura 5. Corrente CC MPP1 e potência total (Dia 1)

Observando a Figura 5 do Dia 1, é possível identificar um comportamento parabólico quase “perfeito”, onde corrente e potência seguem o padrão esperado para um sistema fotovoltaico.

Figura 6 Corrente CC MPP1 e Potência Total Dia 2
Figura 6. Corrente CC MPP1 e potência total (Dia 2)

Na Figura 6 do Dia 2 o comportamento foi oposto ao Dia 1, onde é possível identificar uma intensa oscilação nos níveis de potência e corrente ao longo do dia. A primeira conclusão possível é que provavelmente o Dia 2 teve uma condição climática ruim com nebulosidade e sombreamento sobre os módulos, podendo ser comparada com a previsão meteorológica indicada na tela inicial.

A segunda, é como os gráficos são distintos em comportamento e não é possível encontrar padrões de oscilação, tanto para potência quanto para corrente, o sombreamento é causado de forma aleatória, ou seja, essa instalação não deve possuir uma sombra em decorrência de algum objeto ou estrutura próxima aos módulos.

Quando a tensão é levada em consideração, a mesma análise pode ser realizada. A Figura 7 demonstra a curva de potência e a tensão aplicada na entrada MPPT1. Observando o período entre 17:00 – 18:00h, a potência do inversor é reduzida a zero e a tensão fica oscilando no limite de funcionamento do equipamento com base nas informações de datasheet do inversor Primo.

Este comportamento indica de que houve uma desconexão, mesmo que parcial do arranjo, ou até mesmo o desligamento do inversor devido a uma oscilação de tensão por parte da conexão alternada (CA).

Obviamente a análise gráfica apenas nos direciona para uma possível elucidação da falha, faz-se necessário observar outros indicativos como os próprios Status do inversor. Em posse dessas informações, o instalador estará habilitado a pró-ativamente propor soluções e serviços aos clientes, conforme oportunidades mencionadas no início do texto.

Figura 7 Tensão CC MPP1 e Potência Total
Figura 7 – Tensão CC MPP1 e potência total

Conclusão

Neste artigo argumentamos sobre a importância de um sistema de monitoramento eficiente e mostramos as tendências e oportunidades que serão fruto do aumento do volume de sistemas e empresas que possuem a capacidade de monitorar e gerenciar dados de forma remota.

Além disso, fica exemplificado como uma rápida análise gráfica pode trazer algumas informações e direcionamentos que evitem a perda de eficiência por interrupção na geração de energia ou custos adicionais por deslocamento e serviços, sem uma estratégia com base em dados e comportamento do sistema.

Cabe ao instalador buscar conhecimento sobre temas de comunicação e protocolos de rede, saber como isso é aplicado dentro de uma usina fotovoltaica e conhecer a importância das técnicas vinculadas à automação de sistemas.

Para mais detalhes e informações, recomendamos o acesso ao canal do YouTube da Fronius, na playlist Brasil e o acesso ao ambiente de demonstração do site.

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Vitor Voni
Engenheiro de controle e automação na Fronius do Brasil, especialista em produtos e aplicações com inversor solar para projetos de geração fotovoltaica.

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