SUNNY HIGH POWER: Altas prestações, baixa taxa de falhas e aumento da rentabilidade em projetos de grande envergadura

Um design de sistema centralizado apresenta determinadas vantagens sobre um design descentralizado que utiliza inversores multistrings. Em seguida, iremos rever e descrever estas vantagens que apresenta a gama Sunny High Power da SMA e iremos ver como influenciam a escolha de um design centralizado ou descentralizado.

A gama de inversores Sunny High Power da SMA desempenha um papel importantes nas centrais fotovoltaicas com arquitetura descentralizada em sistemas de 1500 Vcc, com potências nesta gama de 150, 172 e 180 kWn, com saída em AC entre 600 e 690 V, segundo o modelo. É o único equipamento com 25 anos de vida útil e com carta vinculante da própria SMA; isso diz muito do fabricante alemão, já que dificilmente iremos encontrar um fabricante com tanta segurança no seu produto.

Como comentávamos, trata-se de uma gama de inversores com 5 anos de garantia ampliáveis até 25, adquirindo a extensão de garantia do equipamento. E um dos pontos mais relevantes destes equipamentos é o facto de os componentes serem de uma altíssima qualidade e provenientes dos principais fabricantes de componentes. Além disso, cabe destacar que estes mesmos componentes e as suas ligações estão devidamente espaçados com o fim de evitar pontos quentes, já que a temperatura é o maior inimigo da eletrónica. Só é preciso abrir a máquina para se dar conta do especial cuidado que se teve no design do equipamento e da robustez que tem, o que permite um sobredimensionamento de até 200%.

Isso não é tudo, a gama Sunny High Power está dotada do sistema de refrigeração “Opticool”, patenteado pela SMA e composto por dois sistemas, um interior e outro exterior.

No sistema interior de refrigeração, encontramos uma câmara completamente isolada (impedindo a entrada de qualquer tipo de partículas do exterior) e, dentro desta câmara, encontramos uns ventiladores que fazem circular o ar, conseguindo assim manter a temperatura interna o mais homogénea possível e evitando pontos quentes, contrações e dilatações dos componentes devido às mudanças de temperaturas.

Por outro lado, no sistema exterior, temos umas aletas de dissipação de dimensões consideráveis e de alumínio de alta qualidade em transmissibilidade térmica que ajudam a extrair o calor da câmara interna, juntamente com uns ventiladores de velocidade variável. Estamos frente do melhor sistema de refrigeração do mercado!

O sistema de refrigeração “Opticool”, juntamente com o design e os componentes de altíssima qualidade que encontramos na gama Sunny High Power, garante que evita perdas de rendimento até os 50 graus centígrados (Derating). Além disso, graças à robustez do equipamento, a manutenção é mínima.

Seguindo a linha das perdas de rendimento neste tipo de instalações, certamente conhecem a tendência tão difundida no mercado atual que sustenta que é melhor utilizar mais MPPT. No entanto, é extremamente difícil atribuir perdas aos MPPT neste tipo de projetos. A teoria por trás disto é bastante simples, vamos analisá-la...

Temos dois fatores que afetam de forma regular a produção de uma instalação: A irradiação solar e a temperatura. A irradiação afetará a corrente e a temperatura afetará a tensão. Podemos determinar que, numa instalação, a tensão de uma secção não pode variar demasiado em comparação com outras secções, já que a temperatura é bastante semelhante em toda a instalação.

O resto dos fatores, como a sujidade dos módulos, sombras, nuvens, módulos com baixo rendimento, etc., é totalmente aleatório. A análise do comportamento aleatório destes fatores, indicam, claramente, que, com o passar de um módulo para uma cadeia de módulos e sempre que se trabalhe com módulos de alta qualidade como os que trabalhamos na Amara NZero, os desvios de tensão são mínimos.

Isto se torna ainda menos evidente ao passar de 600 Vcc para 1000 Vcc e de 1000 Vcc para 1500 Vcc, já que o número de módulos em série é maior. Portanto, se forem obtidos ganhos do intervalo de 0,x% com eletrónica de potência ao nível de módulo (1 MPPT por módulo) e se se passar para o nível de cadeia MPPT (30 módulos em série por MPPT), a maioria dos ganhos não são relevantes.

Além disso, devemos ter em conta que os sensores de medição de tensão e corrente não foram concebidos para medições de alta precisão. Portanto, os desvios típicos na medição de cadeias também podem induzir a erros no comportamento de seguimento do MPPT. É importante ter em conta que o uso de mais MPPT tem um custo elevado e, em alguns casos, pode induzir a maiores perdas. Em segundo lugar, a maior necessidade de sensores e eletrónica adicional pode reduzir a confiabilidade do sistema no seu conjunto.

Depois de uma breve revisão sobre as perdas de rendimento, analisamos a taxa de falhas. Aqui encontramos um grande ponto forte do equipamento: a sua taxa de falhas é realmente baixa. Para extrair este dado, podemos basear-nos na análise de componentes da SMA, que , a partir dos seus dados estatísticos, conclui que, assumindo a mesma qualidade dos componentes, a taxa de falha aumenta em 1% por ano, aproximadamente, por cada 1000 componentes em excesso.

Por outro lado, a gama Sunny High Power utiliza um DC Combiner externo, o qual somaria entre mais 60-70 componentes por inversor, frente aos inversores multi MPPT que, embora seja certo que não precisam de um DC Combiner externo, contam com bastante mais componentes internos destinados à medição, o controlo e a conversão de potência.

Por exemplo, um inversor de 150 kWn, tem um MPPT a cada duas strings, isso supõe mais 2330 componentes do que o Sunny High Power PEAK3 de 150 kW, pelo que a taxa de falha anual aumenta 2,33% nestes inversores frente à taxa de falha dos Sunny High Power PEAK3 de 150 kW.

Uma das maiores bondades da taxa de falhas da SMA é a alta temporalidade dos seus equipamentos no mercado. Contam com muitos anos de experiência e muita bagagem, o que lhes proporciona dados extremamente confiáveis para os critérios de disponibilidade de instalação.

Em resumo, podemos concluir que, na taxa de falhas, pesa muito mais o número de MPPT do que ter um DC Combiner externo. Além disso, deveríamos ter em conta o aumento de custos em O&M… Aumento que não veremos refletido em instalações levadas a cabo com equipamentos da gama Sunny High Power.

E já que falamos de custos, acreditamos necessário destacar algumas vantagens que nos ajudarão a reduzir os custos da instalação, especialmente os custos derivados da cablagem. Um inversor MULTI MPPT costuma ser colocado muito perto do campo fotovoltaico, em vez do centro transformador, já que, de outra forma, suporia muitas perdas na produção, concretamente entre 0,5% e 1%, e, além disso, o custo da cablagem de DC aumenta consideravelmente.

Com a gama Sunny High Power e um DC Combiner externo, podemos compensar os custos de cablagem de DC sobredimensionando o campo fotovoltaico. Quanto às perdas de produção, não se esqueçam de que, em termos absolutos, as perdas por transporte em DC são menores do que em AC devido à tensão de transporte (1500V vs 600-800 V).

Isso significa que poderíamos poupar as perdas de produção na transferência de energia e os custos da cablagem extra em DC; além disso, reduziríamos a taxa de falhas dos crimpados de cada string a cada conector.

Estas são a maioria as vantagens que podemos desfrutar ao utilizar este tipo de inversores nas nossas instalações, otimizando a produção, os custos e a eficácia que nos concedem a robustez dos equipamentos da SMA, na criação de ativos fotovoltaicos, cujos campos solares se comportam de maneira similar em termos de exposição solar.