Os otimizadores são a resposta à procura de eficiência?

Introdução

Na hora de conceber uma instalação fotovoltaica, sempre é preciso ter em conta diversos fatores como a orientação, inclinação ou tipo de telhado, mas... Que podemos fazer com a possibilidade de sombras ou o deslocamento das mesmas? E se os obstáculos do próprio telhado me obrigarem a utilizar orientações diferentes? Para tudo isto, existem os equipamentos conhecidos como otimizadores.

Embora estes equipamentos não sejam totalmente novos no mercado, para grande parte do setor, o seu funcionamento é um mistério e a diversidade de marcas pode gerar certas confusões. Por isso, vamos, a seguir, revelar o funcionamento dos otimizadores Huawei, assim como explicar as novas vantagens presentes nos novos otimizadores 450W-P2.

Já sabe como funcionam?

Modo de funcionamento

Um otimizador de potência para sistemas fotovoltaicos é um dispositivo concebido para reduzir as perdas de um sistema fotovoltaico, obtendo, desta maneira, um aumento na eficiência do sistema global.

Os otimizadores Huawei têm dois modos de funcionamento, o modo Bypass e o modo Buck.

No modo bypass, tanto as tensões e correntes de saída do módulo são iguais às de saída do otimizador. Este modo é utilizado para momentos em que o sistema não está a sofrer nenhuma sombra ou efeitos adversos que afetem a produção de algum dos módulos.

A outra modalidade é o modo Buck e consiste na redução da tensão de saída do próprio otimizador para poder, assim, aumentar a corrente e alcançar o ponto de máxima potência do módulo.

Numa cadeia fotovoltaica ou string, todos os módulos partilham uma mesma corrente, bem como somam as tensões de cada um para poder obter ao final a potência total gerada pela dita string. Esta corrente comum vem limitada pelo módulo que apresente uma corrente menor, o que se conhece como o efeito mismatch, e, neste caso, o otimizador é o encarregado de minimizar as perdas fazendo que não diminua toda a corrente de uma string inteira só por uma sombra, sujidade ou possível defeito que afeta um único módulo.

No sistema sem otimizadores refletido na ilustração 3, pode observar-se a comparativa de produção com a presença ou não de uma sombra que afete um só módulo. Isto faz com que os módulos não trabalhem no seu ponto de máxima produção e, portanto, a produção da string inteira diminua de 2,820 W para 2,564 W.

Na ilustração 4, mostra-se o mesmo caso exposto anteriormente, mas desta vez com a instalação de otimizadores. Isto permite que os módulos trabalhem no seu ponto de máxima produção fazendo com que o módulo afetado reduza a sua tensão para que a corrente não se veja afetada por toda a string e assim diminuir as perdas. Neste caso, a produção aumentaria até os 2,691 W.

Vantagens

Ainda que a sua principal função consista na otimização da produção dos módulos fotovoltaicos para minimizar as perdas de produção numa string sob condições adversas, estes também apresentam outras vantagens a ter em conta numa instalação:

Segurança

Os otimizadores, quando se encontram em circuito aberto ou o inversor estiver a desligar-se, apresentam uma tensão de saída de 0 V. Isto facilita a sua manipulação e dota de maior segurança qualquer operação de manutenção da string. Apesar disso, a verificação da sua correta instalação é bem simples já que, por não ter tensão de saída, é preciso tomar medidas de impedância sendo de 1 kOhmio, aproximadamente, por otimizador instalado.

Isto se deve a que, através do cabo de potência, os otimizadores comuniquem com o inversor e é este que lhes dá a ordem de produzir ou de se manterem desligados. Esta comunicação destaca-se pela sua velocidade graças à integração do chip Hisilicon em ambas os equipamentos que permite que se adapte e permaneça robusta contra a interferência do ruído. Além disso, a atenuação seletiva permite uma comunicação mais estável e confiável. Tudo isto é possível graças ao emprego de OFDM (Orthogonal Frecuency Division Modulation).

Monitorização

A instalação de otimizadores permite a monitorização dos módulos de forma individual fazendo possível que se possam detetar problemas de módulo, como a baixa produção por sujidade ou a presença de arco elétrico de uma maneira muito mais precisa e precoce, poupando assim custos de manutenção na deteção rápida do problema.

Como estatística, conhece-se que a deteção de um arco elétrico de forma manual numa instalação de 100 kWp normalmente leve cerca de dois dias. Graças aos otimizadores, isto pode ser determinado em 30 minutos.

Uma das grandes vantagens que a Huawei apresenta com a sua solução integral de inversores e otimizadores é a possibilidade de monitorizar tudo numa mesma plataforma, permitindo, assim, estar ciente da situação dos módulos individualmente.

 A criação do Layout na própria plataforma é muito simples e, com a leitura dos códigos de cada um dos otimizadores, poderão ser atribuídos ao módulo correspondente e, assim, tê-lo bem situado no portal.

Versatilidade

A aplicação e distribuição dos otimizadores no design de uma unidade fotovoltaica é algo que pode dar uma dor de cabeça e gerar muitas dúvidas. Os otimizadores da Huawei, com respeito a isto, apresentam uma grande versatilidade na sua configuração. A seguir, mencionamos as vantagens e limitações que apresentam neste âmbito.

• 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.

Otimizador 450-P2

Da mesma forma que os módulos vão crescendo de tamanho e potência, os otimizadores devem ir fazendo-o ao mesmo tempo para se poder adaptar. É por isto que na Huawei se lança a nova gama de otimizadores 450-P2 que apresenta um significativo aumento na corrente de entrada, que aumenta de 13 A para 14,5 A, aumentando a sua compatibilidade com os módulos presentes no mercado.

Conclusões

Os otimizadores são equipamentos que foram concebidos para minimizar as perdas da nossa instalação fotovoltaica, pelo que nos permitem tirar um maior rendimento da instalação em condições adversas.

No entanto, as vantagens de empregar este tipo de equipamentos não ficam aqui, mas também:

• Permitem poupar em custos na deteção de problemas da sua unidade, facilitando a localização concreta do problema.
• Uma monitorização mais completa e apelativa para o utilizador que apresenta a produção individual por módulo no mesmo portal.
• Permite poder realizar as operações de manutenção com uma maior garantia de segurança para o operário, fazendo com que diminua a tensão para 0 V à saída do módulo nos momentos de desligar ou de não deteção da radiação solar.

De forma semelhante aos módulos, os otimizadores também vão evoluindo e crescendo com o mercado e é importante conhecer as limitações de design que estes apresentam e as compatibilidades com os módulos. O aumento da intensidade de entrada permitida na nova gama de otimizadores Huawei permite que esta gama de módulos compatíveis seja ainda maior.

Vai propor o uso de otimizadores na sua próxima instalação?