Tecnologia MLPE-Optimizadores e microinversores

O inversor fotovoltaico, como sabemos, é o equipamento responsável por receber a energia elétrica proveniente dos módulos fotovoltaicos e converter essa energia em corrente contínua para corrente alternada, podendo então ser utilizada nos equipamentos elétricos do local ou injetado na rede elétrica da concessionária, gerando créditos em kWh. Outra função importantíssima do inversor diz respeito ao rastreio do ponto de máxima potência do módulo (ou string de módulos) a cada instante de tempo, visto que as condições de irradiação e temperatura variam bastante ao longo do dia, impactando na produção de energia.

Até pouco tempo, no Brasil se falava apenas de inversores fotovoltaicos tipo string, comumente instalados na parede e que recebe uma ou mais strings (até 20, 30 módulos conectados em série) e faz a controle, buscando o ponto de máxima potência por string e posterior conversão CC/CA. Mas isso causa diversas perdas no sistema que poderiam ser evitadas, como o sombreamento parcial de um módulo afetar toda a string e o mismatch dos módulos, que é uma diferença entre eles ocasionada na fabricação, além da degradação diferente com o tempo. Buscando minimizar-se esses principais pontos, cresce no mercado o uso de equipamentos que fazem o controle individual por módulo, conhecidos como equipamentos de potência a nível de módulo, ou MLPE – Module Level Power Electronics.

Além das vantagens citadas acima, que representam uma vantagem financeira na geração de energia ao longo do tempo, existe outra que não há como mensurar, que é a segurança, da instalação e principalmente das pessoas que convivem no local. Enquanto nos sistemas com inversores string é comum se trabalhar com tensões da ordem de 1000V, 1500V em corrente continua, nos sistemas MLPE isso se reduz a tensão de um módulo, não ultrapassando 50V, sendo que alguns equipamentos ainda possuem uma tecnologia de desligue rápido, reduzindo riscos de acidentes.

Há basicamente dois tipos de equipamentos com tecnologia MLPE no mercado – Os micros inversores e os otimizadores de potência. A diferença principal entre eles, é que o primeiro faz todo o controle e conversão de energia num mesmo equipamento, no próprio telhado, enquanto o otimizador possui nele apenas o algoritmo de controle de rastreio do ponto de máxima potência, ficando o conversor CC/CA em outro local.

Como o próprio nome diz, os otimizadores buscam aumentar a eficiência de um determinado módulo fotovoltaico, ou conjunto deles – usualmente há otimizadores para 1 ou 2 módulos fotovoltaicos. Sua eletrônica contempla todo algoritmo MPPT, sendo definido como um conversor CC/CC, cujo é necessário um inversor fotovoltaico (conversor CC/CA) para que a energia gerada possa ser utilizada adequadamente e injetada na rede elétrica. A otimização do sistema pode ser feita de forma completa (figura 3) ou parcial (figura 4).

A otimização parcial é utilizada basicamente quando há uma parcela específica do sistema que é afetado por uma sombra dita permanente (que sempre ocorre, em algum momento do dia) ou até em algum caso que haja um módulo fotovoltaico com potência diferente por algum motivo específico, não sendo algo usualmente visto. O mais comum é a otimização total de um sistema fotovoltaico, pois não há como saber qual módulo irá sujar mais, qual terá uma degradação maior com o passar do tempo, nem as diferenças de fabricação (mismatch) entre eles.

Já os micros inversores, além do rastreio individual por módulo, possuem também toda a eletrônica de potência necessária para que seja feita a conversão CC/CA no próprio equipamento. Com isso, dispensa-se o uso de outro inversor fotovoltaico, com a transmissão de energia elétrica diretamente em corrente alternada, não havendo altas tensões CC aplicadas ao sistema fotovoltaico.

As principais vantagens que podemos citar nestes equipamentos de tecnologia MLPE, podem ser resumidas:

• Cada módulo fotovoltaico, mesmo sendo de um mesmo lote/potência, possui diferenças entre eles, e com isso se otimiza cada um deles ao seu máximo;
• Maior vida útil e garantia: Inversores string comumente possuem de 5 a 7 anos de garantia, já MLPE’s possuem de 12 até 25 anos, com possibilidades de extensão;
• São equipamentos instalados diretamente no telhado, abaixo dos módulos e com conectores plug-in-play, facilitando a instalação e garantindo eficiência a sua equipe;
• Monitoramento individual: Caso ocorra problema em algum módulo, é fácil identificar através do monitoramento onde está o problema, reduzindo tempo e custos com equipe de manutenção;
• Segurança: Principal fator a ser considerado, sem valores monetários mensuráveis, são sistemas mais seguros, que trabalham em baixas tensões em corrente contínua, e com desligamentos inteligentes e seguros.

Concluindo, sabemos que o principal fator sempre citado como decisivo para a não utilização de equipamentos com tecnologia MLPE é devido ao seu maior custo inicial de aquisição. Com o avanço da eletrônica e desenvolvimento de novas tecnologias, essa diferença vem sendo reduzida dia após dia. Mas é fundamental saber que você está comparando tecnologias diferentes, e com isso, é necessário analisar não só o custo inicial de instalação do sistema, mas sim a energia gerada durante sua vida útil, a confiabilidade e garantia do sistema. Afinal, você vende ao seu cliente uma previsão de lucro relacionada ao kWh gerado, não ao kWp instalado.

THIAGO MINGARELI CAVALINI Gerente técnico Amara-e. Engenheiro eletricista graduado pela UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do Paraná e Pós Graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho. Experiencia com projetos de BT e MT, desde 2016 no setor fotovoltaico nas fases de projeto e execução de sistemas de micro e minigeração distribuída. Cursos de especialização em energia fotovoltaica pela UNICAMP. Desde 2018 atuando diretamente no suporte técnico pré e pós vendas.