2 de dezembro de 2021
solar
No Brasil Hoje

Potencia GC SolarGC 4.47GW

No Brasil Hoje

Potencia GD SolarGD 7,33GW

Solução de nobreak solar para retrofit de sistemas fotovoltaicos

Saiba mais como é o funcionamento da solução de retrofit em sistemas fotovoltaicos

Autor: 29 de outubro de 2021novembro 5th, 2021Artigos técnicos
Solução de nobreak solar para retrofit de sistemas fotovoltaicos

Sistemas híbridos já se tornaram uma realidade no mercado de energia fotovoltaica. O que parecia distante, deu passos largos em seu desenvolvimento para atender a demanda do armazenamento de energia sem abrir mão das redes das distribuidoras.

Diante dos recentes riscos de quedas de energia devido à escassez de recursos hidrelétricos, soluções para manter aparelhos prioritários e que dependem de energia elétrica para operar é o principal foco de pesquisa e para onde os olhos dos investidores estão virados.    

Por isso, no segmento fotovoltaico, operamos com sistemas híbridos, que em determinadas configurações são os responsáveis por fornecer energia quando a rede da distribuidora não está disponível.

Modo de operação 

Como ainda não existe regulamentação que permita a injeção na rede elétrica da energia armazenada nas baterias, os sistemas híbridos com baterias devem funcionar conforme ilustrado na figura a seguir – ou seja, apenas retirando energia da rede, sem fazer injeção, operando como uma carga do ponto de vista da rede elétrica:

Figura 1 - Modo de operação de um sistema com baterias, sem a realização de injeção de energia na rede elétrica. (PHB Solar)

Figura 1 – Modo de operação de um sistema com baterias, sem a realização de injeção de energia na rede elétrica. Fonte: PHB Solar

Os benefícios do sistema on-grid já são conhecidos, como os créditos gerados e a redução no consumo de energia da distribuidora, o que possibilita uma conta de energia mais barata. Porém, uma grande desvantagem do sistema fotovoltaico on-grid puro é o fato de precisar estar sempre conectado à rede elétrica, o que torna impossível sua operação se por algum motivo a rede CA tornar-se indisponível. 

A impossibilidade de operar o sistema on-grid sem a rede elétrica constitui um certo desperdício, pois os módulos fotovoltaicos poderiam gerar energia durante o dia e pelo menos alimentar uma parte das cargas presentes na instalação.

Por outro lado, um sistema puramente off-grid, por conter um banco de baterias, pode operar totalmente independente da rede elétrica. Entretanto, os bancos de baterias geralmente precisam ser grandes e têm um custo elevado, dependendo da quantidade de energia a ser armazenada.

Na solução de retrofit realiza-se a junção dos dois tipos de sistemas, fazendo com que um sistema de nobreak seja acionado quando a rede elétrica tornar-se indisponível, permitindo a alimentação seletiva das cargas locais simultaneamente com energia das baterias e dos módulos fotovoltaicos. Isso confere maior autonomia ao sistema e amplia a vida útil das baterias.

No caso da rede CA ausente, o sistema de anti-ilhamento do inversor on-grid é acionado e se desconecta da rede, fazendo com que as cargas não prioritárias sejam desligadas e as prioritárias passem a ser alimentadas pelo inversor off-grid, utilizando os módulos fotovoltaicos que antes estavam conectados ao inversor on-grid através do Seletor FV.

Na figura a seguir é demonstrado o funcionamento da solução de retrofit quando a rede elétrica está ausente.

Figura 2 - Esquema de operação do sistema sem rede CA e com módulos fotovoltaicos.  Fonte: PHB Solar

Figura 2 – Esquema de operação do sistema sem rede CA e com módulos fotovoltaicos. Fonte: PHB Solar

Quando a rede CA está em operação, o inversor on-grid injeta energia na rede e as cargas prioritárias e não prioritárias são alimentadas pela rede normalmente, como em qualquer sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica. 

Através do seletor FV os módulos são direcionados para o inversor on-grid e o banco de baterias é carregado pela rede da distribuidora, como podemos verificar na figura abaixo:

Figura 3 - Curva de potência por temperatura do inversor SAJ R5-3K, mostrando a ocorrência de derating a partir de 74°C durante o processo de aumento acelerado da temperatura ambiente.

Figura 3 – Esquema de operação do sistema com rede CA e com módulos fotovoltaicos. Fonte: PHB Solar

Além dos dois modos de operação, existe um terceiro em que o sistema opera sem energia da rede CA e sem os módulos FV, sendo a energia provida apenas das baterias. 

Saiba mais como é o funcionamento da solução de retrofit em sistemas fotovoltaicos

Figura 4 – Esquema de operação do sistema sem rede CA e sem módulos fotovoltaicos. Fonte: PHB Solar

Seletor FV

O seletor FV atua como um direcionador da energia gerada pelos módulos fotovoltaicos. Quando a rede CA está operante, ele tem a função de direcionar para o inversor on-grid.

Quando a rede CA não está disponível, a energia dos módulos fotovoltaicos é direcionada para o inversor off-grid, que continua a utilizar a energia dos módulos e evita o “desperdício” mencionado no começo do artigo.

Figura 5 – Seletor FV usado para redirecionar a energia dos módulos fotovoltaicos para o inversor on-grid ou para o inversor off-grid, conforme o modo de operação do sistema. Fonte: PHB Solar

Instalação do seletor FV

Cada seletor pode receber apenas uma string de módulos fotovoltaicos. A tensão de circuito aberto (Voc) da string deve ser inferior a 500 V. Se já houver uma stringbox presente no sistema, o seletor deve estar conectado entre a stringbox e o inversor, conforme as imagens a seguir.

Figura 6 – Esquema de instalação do seletor FV com uma string de módulos fotovoltaicos. Fonte: PHB Solar

Figura 7 – Esquema de instalação do seletor FV com duas strings de módulos fotovoltaicos. Fonte: PHB Solar

Vantagens

A solução de nobreak solar com solução retrofit se torna um recurso prático por permitir um upgrade de um sistema fotovoltaico já existente, tornando o sistema híbrido e com um backup (nobreak) que aproveita a geração dos módulos FV quando a rede CA se encontra inoperante. 

Um sistema com o nobreak pode se tornar um pouco mais caro em relação a um sistema sem baterias. Porém, os benefícios que a solução apresenta tanto diretamente quanto indiretamente devem ser citados.

Um benefício direto a ser citado são todas as vantagens que um sistema on-grid oferece, além da segurança de não ter uma parada de produção ou de perdas de produtos que precisam ser permanentemente refrigerados, por exemplo.

Como benefício indireto temos o conforto de poder utilizar energia elétrica a qualquer hora, com segurança e confiabilidade, sem exposição aos riscos de apagão ou aos aumentos das tarifas de energia elétrica. Saiba mais sobre a solução da PHB.

Lucas Andrade

Lucas Andrade

Formado em Engenharia Elétrica/Eletrônica pela Universidade de Taubaté (UNITAU) com especialização em energia solar pela UNICAMP e cursando Pós Graduação Latus Senso em energia solar pela Universidade Federal de Viçosa - UFV.

Comentar