Recurso anti-PID nos inversores fotovoltaicos

O PID (potencial induced degradation, degradação induzida por potencial) é um problema que afeta módulos fotovoltaicos principalmente em usinas centralizadas ou de minigeração, que usam strings longas, com muitos módulos em série. O uso de strings longas faz com que os módulos estejam submetidos a potenciais elétricos de grande magnitude em relação à terra, o que pode desencadear o processo de degradação.

Em resumo, a degradação induzida por potencial é um fenômeno que afeta os módulos fotovoltaicos cristalinos e leva à deterioração e à redução gradual da eficiência. A degradação pode chegar a 30% (em relação à potência inicial) ou mais após alguns anos.

Alguns fabricantes de módulos já estão adotando medidas que possam minimizar ou praticamente extinguir o efeito PID nos módulos na maior parte das aplicações.

Mesmo assim, as elevadas tensões CC presentes nas strings de usinas solares de médio e grande portes são um fator que favorece a ocorrência do fenômeno. Paralelamente, alguns fabricantes de inversores estão desenvolvendo recursos anti-PID em seus equipamentos.

Em plantas fotovoltaicas que usam inversores com acoplamento galvânico, o PID pode ser evitado de forma confiável e sem complicações através do aterramento do polo negativo da string. Isso faz com que todos os módulos tenham apenas potencial positivo, ou seja, a diferença de potencial entre qualquer módulo e a terra será sempre positiva – o que evita o efeito PID.

Entretanto, plantas fotovoltaicas que empregam inversores sem transformador (que são a quase totalidade das plantas atualmente) alguns cuidados são necessários para permitir o aterramento do polo negativo da string.

Estes cuidados são, principalmente, a presença de um sistema de detecção de fuga de corrente para a terra, a realização de teste de isolação entre os polos da string e a terra e ausência de conexão do condutor neutro ao transformador (no lado do inversor).

Se não for possível evitar o aterramento do neutro do lado do inversor, é recomendado o uso de um transformador isolador exclusivo para a conexão entre o inversor e o ponto de acoplamento com a rede elétrica.

A solução empregada em alguns inversores mais modernos é um sistema de reversão do efeito PID. Esta solução aplica uma tensão positiva entre a string fotovoltaica e a terra durante o período noturno, permitindo a reparação dos danos causados durante o dia pelo efeito PID.

A vantagem desse método anti-PID é que pode ser usado em qualquer tipo de sistema fotovoltaico, independentemente da forma de conexão com a rede elétrica (com ou sem o condutor neutro).

As figuras abaixo mostram resultados da atuação do sistema anti-PID descrito acima. A primeira figura ilustra um módulo fotovoltaico danificado.

Os danos são percebidos pela ausência de luz na imagem produzida pelo teste da eletroluminescência reversa. A segunda imagem mostra o estado do módulo após 20 dias de regeneração. A terceira figura mostra o módulo recuperado, com o efeito PID revertido.

A tabela a seguir ilustra as características elétricas do módulo fotovoltaico usado no experimento da figura anterior nestas três condições: antes da reparação, após 20 dias e após 40 dias (módulo completamente regenerado).

O sistema de recuperação do efeito PID é importante principalmente em usinas de minigeração ou geração centralizada que possuem strings longas e trabalham com tensões elevadas do lado CC. Em menor grau, o efeito pode ocorrer também em plantas pequenas.

Embora os módulos fotovoltaicos mais recentes sejam vendidos com a promessa de serem anti-PID, a presença de um sistema anti-PID nos inversores é muito importante para evitar ou eliminar de forma definitiva a degradação dos módulos fotovoltaicos ao longo do tempo. A ausência de proteção contra o efeito PID pode causar o envelhecimento precoce dos módulos fotovoltaicos, resultando em perdas econômicas significativas ao longo dos anos.