Dúvidas, intrigas e por vezes desconfiança em relação aos optimizadores. Sabe como funcionam?

Introdução

Embora sejam cada vez mais comuns e recorrentes nas instalações convencionais, os otimizadores são um equipamento que sempre gerou certas dúvidas, intrigas e, às vezes, desconfiança entre os instaladores. O desconhecimento generalizado perante a tecnologia e a desconfiança frente aos seus resultados cria uma barreira que pode implicar uma rejeição precoce perante a solução. E você? Sabe como funcionam?

Perante as diferentes marcas que existem deste tipo de equipamentos, em seguida, vamos levar a cabo a explicação do funcionamento dos otimizadores Huawei, assim como a comparativa real da reação de uma instalação a funcionar um dia com otimizadores e outro dia sem eles.

Isto se foi possível realizar graças ao nosso gerador didático instalado na Universidade Politécnica de Madrid.

Otimizadores

Como mencionámos anteriormente, em instalações fotovoltaicas, os otimizadores de potência definem-se como dispositivos concebidos para reduzir as perdas de um sistema fotovoltaico, obtendo assim um aumento na eficiência do sistema global.

Neste artigo, centrar-nos-emos nos otimizadores Huawei, pelo que destacamos os dois modos de funcionamento que apresentam.

Modo Bypass

Este modo é utilizado quando o sistema não está a sofrer nenhuma sombra ou efeito adverso que afete a produção de algum dos módulos. É caracterizado por manter as tensões e correntes de saída do módulo são iguais às de saída do otimizador.

Modo Buck

Poderia definir-se como o modo de "ação", já que nesta modalidade o otimizador age segundo os valores do módulo, reduzindo a tensão de saída do próprio otimizador, permitindo assim aumentar a corrente e alcançar o ponto de máxima potência do módulo. Esta é a melhor maneira de minimizar o efeito mismatch.

Efeito Mismatch

Este conhecido efeito, que vulgarmente pode ser chamado "gargalo", tem como base o facto de se um dos módulos de uma mesma string ou cadeia fotovoltaica for afetado e a sua intensidade cair, a corrente de todos os outros também cairá.

Este fenómeno é de alta importância na hora de realizar o design da nossa instalação, já que pode afetar o funcionamento diário da mesma, podendo implicar a perda de uma grande quantidade de energia se não for tido em conta.

É por isso que o equipamento otimizador tem a tarefa de gerar um equilíbrio do módulo perante a string, de forma que, ao reduzir a sua tensão, possa aumentar a corrente e assim as perdas de toda a cadeia sejam muito menores.

Comparativa de produção

Gerador didático

Como já sabem, na Amara Nzero, contamos com um estupendo gerador didático mediante o qual obtemos informação sobre as diferentes tecnologias que dominam o mercado fotovoltaico hoje em dia. Este laboratório está situado na fachada da Universidade Politécnica de Madrid.

Nesta ocasião, vamos realizar uma comparativa de produção do inversor Huawei 3KTL-M1 instalado tanto com otimizadores, como sem eles, analisando o dia prévio e posterior à extração destes equipamentos.

O equipamento trabalha com um campo fotovoltaico composto por módulos JA Solar JAM60S01-315, com uma orientação sudeste e uma inclinação de 25º.

Produção

Tal como mostra a ilustração, a produção é muito similar e, à primeira vista, pode parecer que a produção obtida com o otimizador não é mais do que similar à obtida sem ele, mas se analisamos mais a fundo a ilustração, podemos interpretar e avaliar o seguinte:

No dia prévio à retirada dos otimizadores pode observar-se que, embora o tempo mostre uma grande curva, teve vários momentos de nublar o céu e não chega a mostrar toda a irradiação potencialmente possível, fazendo que os otimizadores amorteçam tudo o que é possível estas quedas originadas pelas sombras pontuais.

Em primeiro lugar, o arranque da instalação com otimizadores é notavelmente superior, de forma que, se se tivesse mantido esta irradiação, poderia ter-se mostrado por diante do dia seguinte, tal como acontece mais adiante.

No ponto de máxima produção, também se pode observar que a opção com otimizadores é minguada e só perto das 14:00 é que chega a mostrar todo o seu potencial de produção. Ao chegar quase às 16:00, um novo pico de queda evidencia a presença destas sombras que mencionámos anteriormente.

Por último, também se pode apreciar que os otimizadores terminam a sua produção mais tarde.

Se além disso, analisarmos a quantidade de energia obtida cada dia, podemos observar os seguintes resultados:

Portanto, embora tenha um dia um pouco menos favorável, a alternativa com otimizadores conseguiu obter um aumento de produção de 4,23% frente à produção sem otimizadores.

Vantagens

Sendo a sua principal função a otimização de produção, os otimizadores são capazes de oferecer mais vantagens importantes à nossa instalação fotovoltaica. Enumeramo-las a seguir.

Monitorização

Embora já se tenha mencionado em mais de uma ocasião, a monitorização individual dos módulos implica um grande avanço na deteção de falhas do sistema fotovoltaico, já que se podem detetar de forma praticamente imediata quedas de produção provocadas por ruturas, sujidade e mesmo a presença de arco elétrico.

Neste caso, por fazerem todos os equipamentos parte de uma solução integral lançada pela Huawei, apresentam a virtude de poder monitorizar-se tudo numa mesma plataforma.

Tudo isto pode supor uma poupança significativa em custos de operação e manutenção de uma instalação, especialmente nas de caráter industrial.

Segurança

Na hora de os instalar, para poder verificar o seu correto funcionamento, é necessário

 medir a resistência na sua saída, sendo por volta de 1 kOhmio o valor correto por otimizador. Isto sucede devido ao facto de a tensão de saída ao ser ligada ser de 0V, o que oferece uma maior segurança ao instalador que os manipula.

Para que comece a sua produção, é o inversor o que, através do cabo de potência, comunica com eles e manda o sinal para que comecem a produzir.

Versatilidade

Tão importante é o processo de instalação e montagem como o design, e nesta fase, os otimizadores Huawei também têm algo importante a proporcionar, já que podem dar solução a grandes problemas ou instalações que antes se consideravam inviáveis. As principais condições de instalação e vantagens no design são as seguintes:

- A quantidade de módulos fotovoltaicos empregados em cada cadeia de um mesmo seguidor MPPT do inversor deve ser idêntica.

- Não é necessário que toda a cadeia esteja dotada de otimizadores, pode ligar-se um só otimizador numa string de vários módulos.

- Sempre que todos os módulos da cadeia levem otimizadores, o mínimo de módulos empregado na dita cadeia deverá ser 4 para a gama monofásica e 6 para a trifásica, para permitir a possibilidade de chegar à tensão mínima de arranque.

- O número máximo de otimizadores que podem ser instalados por cadeia é de 25 para a gama monofásica e 50 para a trifásica.

Tudo isto permite minimizar o impacto que a diversidade de orientações, a presença de obstáculos e a aparição de sombras podem ter na instalação.

Conclusões

Os otimizadores são um equipamento cada vez mais conhecido e utilizado que, apesar de todas as suas vantagens, continua a gerar certa desconfiança na hora do seu uso. Graças às instalações cedidas pela Universidade Politécnica de Madrid, foi possível comprovar em primeira mão o efeito dos otimizadores sobre uma instalação fotovoltaica real.

Observámos que, embora tenha algumas condições adversas durante o dia de análise, a instalação que emprega otimizadores foi capaz de obter mais energia ao final do dia.

Além disso, recordamos todas as vantagens que estes equipamentos podem proporcionar durante as diferentes fases do nosso projeto ou instalação:

- Na fase de design, apresentam facilidades quando se trata de instalações com coberturas um pouco mais caprichosas nas que se apresentem diferentes orientações, obstáculos e sombras.

- Na fase de instalação e manutenção, oferecem maior garantia de segurança ao operário, já que a tensão cai a 0V à saída do módulo nos momentos de desconexão, ao desligar ou em caso de falta de deteção da radiação solar. Também permitem poupar custos na deteção de problemas da sua instalação, facilitando a localização concreta do problema.

- Na fase de monitorização, permitem obter uma informação mais precisa da monitorização ao obter a informação da produção dos módulos de forma individual.