Seu sistema fotovoltaico está com desempenho insatisfatório? Um guia para aplicação e configuração do otimizador

Em aplicações práticas de geração de energia fotovoltaica (PV), problemas como sombreamento, diferenças na orientação do módulo e degradação do módulo frequentemente levam a uma diminuição na saída do sistema. Pesquisas indicam que o sombreamento pode resultar em perdas de geração de energia de até 70% (Fonte ①: NREL). Particularmente quando um módulo específico é sombreado, a corrente e a saída de energia de todo o circuito em série podem diminuir significativamente. É aqui que os otimizadores fotovoltaicos entram em ação. Eles ajustam a corrente de saída dos módulos afetados por meio de circuitos de controle CC-CC internos, alcançando a correspondência de corrente com outros módulos e reduzindo efetivamente as perdas de geração devido à incompatibilidade. Este artigo detalhará as necessidades específicas de aplicação para otimizadores fotovoltaicos em instalações existentes e novas, bem como as soluções que eles fornecem.

Medidas-chave para aumentar a produção em usinas fotovoltaicas existentes

Para usinas fotovoltaicas operacionais, a modernização com otimizadores é, sem dúvida, uma estratégia de atualização crucial. Essa tecnologia não apenas aumenta significativamente a saída do sistema, mas também fornece forte suporte para a operação estável de longo prazo da usina. Aqui estão alguns cenários de aplicação típicos:

Remodelação de antigas instalações (sem substituição de módulos) Algumas plantas mais antigas que estão em operação há muitos anos frequentemente sofrem um declínio na produção devido ao envelhecimento do módulo, degradação do desempenho e mudanças no ambiente de trabalho. De acordo com a pesquisa, a eficiência de geração de energia de módulos envelhecidos pode diminuir em até 20% (Fonte ②: IEA), levando a problemas graves de incompatibilidade. A instalação de otimizadores pode não apenas resolver esse problema, mas também recuperar a geração perdida ao máximo. Além disso, o recurso de monitoramento em nível de módulo permite o rastreamento em tempo real do desempenho do módulo, permitindo a identificação precisa de módulos problemáticos e economizando tempo de manutenção.

Retrofitting de Plantas Antigas (Substituição Completa de Módulos) Normalmente, as usinas construídas antes de 2018 planejam substituir módulos antigos pelos mais recentes. Durante essa substituição, mudanças nas dimensões do módulo podem causar sombreamento (conforme ilustrado abaixo), resultando em perda de energia. Com base na experiência de projeto de Sheng Gao, os sistemas que utilizam tecnologia otimizadora podem aumentar significativamente a geração geral na presença de sombreamento, com aumentos médios de 15% ou mais.

Novos módulos maiores podem causar algum sombreamento

Retrofitting de Plantas Antigas (Substituição Parcial de Módulos) Com o rápido desenvolvimento da fabricação de módulos, quando módulos em plantas mais antigas precisam ser substituídos devido a danos, eles frequentemente enfrentam o dilema do fabricante original não produzir mais as mesmas especificações. Simplesmente substituir módulos danificados por módulos populares do mercado atual pode levar a problemas de incompatibilidade dentro da mesma sequência de módulos. Para lidar com esse desafio, a modernização com otimizadores surge como uma escolha mais econômica e eficaz, eliminando efetivamente fenômenos de incompatibilidade e garantindo a eficiência da planta.

Mitigação de sombreamento Usinas fotovoltaicas normalmente têm uma vida útil de até 25 anos, durante os quais os ambientes ao redor podem mudar. Prédios recém-construídos, árvores transplantadas ou equipamentos adicionais no telhado podem introduzir problemas de sombreamento para módulos fotovoltaicos. Nesses casos, a aplicação de otimizadores é particularmente importante. Ao empregar a tecnologia de otimizadores, o impacto do sombreamento na saída do sistema pode ser significativamente reduzido, recuperando perdas causadas pelo sombreamento.

Recomendações de configuração de otimização para novas instalações

Para usuários que ainda não instalaram sistemas fotovoltaicos, configurar otimizadores proativamente é igualmente significativo. Desde a fase inicial de planejamento e design da planta, otimizadores devem ser considerados para garantir alta eficiência, estabilidade e capacidades inteligentes de geração de energia desde o início. Os seguintes cenários são particularmente adequados para a instalação de otimizadores fotovoltaicos:

Estruturas de telhado complexas Um dos principais fatores que determinam a escala da instalação fotovoltaica no telhado é a orientação do telhado. Módulos na mesma sequência orientados em duas direções diferentes podem levar a perdas de energia. Os otimizadores fotovoltaicos permitem que cada módulo opere em seu ponto de potência máxima, sem ser afetado por outros módulos na mesma sequência, maximizando assim a utilização do espaço do telhado.

Problemas de sombreamento O sombreamento dos telhados ao redor pode causar perdas na geração de energia em sistemas fotovoltaicos. Mesmo pequenas sombras de árvores ou sombras de linhas aéreas podem impactar significativamente a produção geral da planta. Os otimizadores fotovoltaicos utilizam MPPT (Maximum Power Point Tracking) em nível de módulo para otimizar de forma independente os módulos sombreados, melhorando assim a geração geral do sistema.

Ambientes Naturais Variáveis Fatores ambientais comuns, como acúmulo de poeira, excrementos de pássaros e neve, também podem afetar muito a produção de usinas fotovoltaicas. Se o seu telhado estiver localizado em uma área com condições naturais variáveis, isso pode levar a um desempenho inferior na geração de PV. A instalação de otimizadores pode efetivamente abordar esses desafios, garantindo uma geração de energia estável.

Requisitos de segurança e manutenção Os sistemas fotovoltaicos geram tensão continuamente, e os sistemas que não conseguem realizar desconexões de segurança de baixa tensão em caso de falhas ou incêndios representam riscos de segurança. Os otimizadores fotovoltaicos podem identificar prontamente riscos potenciais por meio do monitoramento em nível de módulo e concluir o desligamento rápido em 15 segundos, reduzindo a tensão a níveis seguros e garantindo a segurança do sistema fotovoltaico e do pessoal de manutenção.

Em resumo, otimizadores fotovoltaicos desempenham um papel vital no aprimoramento da produção de sistemas fotovoltaicos, garantindo a segurança e facilitando a manutenção. Seja para usinas fotovoltaicas operacionais ou novas, a modernização com otimizadores em cenários específicos é uma escolha sábia.

Fontes:

① Desempenho fotovoltaico NREL: https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② Programa de Sistemas de Energia Fotovoltaica da IEA: https://iea-pvps.org/