Inversor e Potência do Sistema

O inversor é responsável pela transformação da energia solar gerada em corrente contínua (CC) pelas placas fotovoltaicas em corrente alternada (CA), geralmente em 220v quando Monofásicos (no Rio de Janeiro, por exemplo: Fase+Fase+Aterramento) ou 380v quando Trifásicos de maior potência (acima de 15K). A conexão de saída na ligação corrente alternada (CA) é feita no disjuntor mais próximo que possua as fases necessárias e amperagem suficiente conforme especificação técnica do inversor (20A ou mais, respeitando o diâmetro dos fios conforme o RECON da concessionária).

Para rápida compreensão sobre potência (Watts), a voltagem gerada pelas placas fotovoltaicas multiplicada pela amperagem resulta no valor sendo gerado instantaneamente. Ao longo de uma hora, esta energia gerada resulta no valor em kWh (unidade de medida utilizada para cobrança na conta de luz). Se o inversor de 3.0 kW está medindo instantaneamente 2500w e varia ao longo de uma hora entre 2200w e 2800w, ele irá injetar na rede aproximadamente 2.5 kWh. No valor atual do kWh cobrado pela concessionária de R$ 1,00, a economia por ter consumido energia simultaneamente durante o dia foi de R$ 2,50 por hora. Como a intensidade da irradiação solar varia ao longo do dia, observamos a produção diária, mensal e anual para acompanhar o retorno do investimento do sistema em aproximadamente 4 anos. Após o "payback", será lucro ao longo de mais de 25 anos de durabilidade dos equipamentos.

Mesmo com um sistema com potência máxima de 3.0 kWp (somatório das potências das placas resultando em 3000w), nos horários de pico elas irão produzir em dias ensolarados 90% ou menos. Por isso, utiliza-se inversores de 3.0 kW com quantidade de placas que resultem em até 20% a mais de potência máxima (Ex.: 3,6 kWp). O inversor de 3.0 kW não irá injetar mais do que a potência nominal CA de 3000w (conforme especificação técnica do inversor), mesmo que a irradiação esteja nas condições ideais que atinjam 3600w (100%). Nestes casos indicamos para o inversor de 3.0 kW a potência máxima de 3.3 kWp.

A potência varia conforme a intensidade da irradiação solar nas seguintes situações:

1 - Direcionamento e inclinação:

Quando as placas são instaladas direcionadas para o Leste, elas irão gerar mais energia na parte da manhã, com pico entre 8h às 13h. Para o Norte, elas irão aproveitar a movimentação do Sol ao longo do dia, com pico entre 9h às 14h. Para o Oeste, elas irão gerar mais na parte da tarde, entre 10h às 15h. A vantagem do direcionamento para o Norte é uma soma de potência ao longo do dia (6h até 18h), inclusive fora dos horários de pico de insolação. A posição das placas geralmente segue a disposição dos telhados pré-existentes, mas para quem está projetando o imóvel, deve considerar fazer o telhado preferencialmente retangular voltado para o Norte para aproveitar a insolação. Para o Sul, haverá perda de eficiência em comparação com as outras direções, aumentando o prazo de retorno do investimento, mas ainda é melhor do que continuar "alugando" energia da concessionária. A inclinação das placas em relação à linha do Equador (23 graus no Rio de Janeiro) é importante para incidência perpendicular da irradiação nos horários de pico, mas inclinação menor (10 graus) comuns em telhas onduladas/fibrocimento ou metálicas também irá produzir bastante. Zero grau irá dificultar a limpeza das placas pela chuva.

2 - Estações do ano:

No verão, o movimento de translação em torno do Sol e inclinação do eixo da Terra fazem com que o hemisfério Sul receba a irradiação com maior intensidade devido à menor densidade atmosférica. Quando a atmosfera está mais úmida, nublada ou poluída devido a gases, a irradiação sofre resistência. No inverno, o hemisfério Sul fica com inclinação maior devido ao eixo da Terra em relação ao Sol, ocorrendo maior resistência por densidade atmosférica. Consideramos que um dia ensolarado de verão irá produzir o dobro de um dia ensolarado de inverno. Em dias nublados, a densidade das nuvens (atmosfera) geralmente reduz a produção para metade ou menos que um dia ensolarado. Utilizamos a média mensal para comparar as estações do ano, sendo nítido uma produção menor no inverno e maior no verão. Períodos com mais chuvas irão influenciar esta média.

3 - Dias ensolarados e dias nublados:

Como já mencionado anteriormente, o dia ensolarado (sem nuvens) é o ideal para observarmos a produção nas melhores condições. A densidade atmosférica irá continuar influenciando, logo o índice de umidade se torna um elemento importante. Durante os meses do ano, a produção média será maior em locais com baixo índice de umidade.

4 - Proximidade com a linha do Equador:

Devido à inclinação do eixo da Terra, a linha do Equador é o local onde a irradiação irá sofrer menos resistência com a densidade atmosférica. Quanto mais próximo, melhor.

5 - Sombreamento:

Qualquer incidência de sombreamento irá afetar a potência do sistema. Costumamos projetar o posicionamento das placas evitando eventuais sombreamentos. Também conectamos as placas de forma separada (arranjos/strings) conforme disponibilidade de MPPTs do inversor para não afetar o sistema como um todo. A tecnologia Half-cell contida em modelos de placas mais modernas reduzem as perdas com sombreamentos. Tubos de suspiro de aquecedores/boilers, chaminés, árvores e principalmente construções próximas são os exemplos de situações causadoras de sombreamento e perda de eficiência.

Conclusão:

A instalação ideal no Rio de Janeiro é com inclinação de 23 graus, para a direção Norte. No Centro-Oeste devido ao baixo índice de umidade a produção é maior e no Nordeste devido à proximidade à linha do Equador também!

Texto por Eduardo Terra Pinheiro

Integrador Fotovoltaico da Solar Economy

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