Painéis solares fotovoltaicos bifaciais: da origem até a aplicabilidade
Quando o assunto é energia solar a
Ecoa Energias Renováveis está sempre presente. E não poderia ser diferente com
a maior feira da América do Sul para o setor solar, a Intersolar South America.
O evento, que acontece em São Paulo,
sempre é uma ótima oportunidade para ficar por dentro das novidades no mercado
e também para troca de ideias e experiências com profissionais da área.
Além dos acionistas da Ecoa Energias, Rodrigo, Fábio e André, tivemos a companhia do Pedro, representando a Tritec, empresa multinacional em que a Ecoa Energias Renováveis foi incorporada no ano passado.
O produto com maior visibilidade da
feira deste ano na verdade não foi nenhuma surpresa: placas solares bifaciais.
A tecnologia já havia sido apresentada em 2016, na mesma feira, e ganhou maior
visibilidade este ano pela evolução de sua aplicabilidade no mercado e performance.
Por isso, hoje nosso post é dedicado a essa tecnologia! Quer conhecer melhor as placas bifaciais? Então vamos lá!
O que é um painel solar fotovoltaico bifacial?
Os painéis
solares bifacias, como o próprio nome já diz, possuem a capacidade de absorver
radiação em ambos os lados. Eles são capazes de absorver a luz solar que é
refletida do solo e de outras superfícies.
Para entender melhor, vamos voltar um pouco no tempo.
[rock-convert-pdf id=”6723″]
Histórico das placas bifaciais
O
conceito de placas solares bifaciais não é novo. Na verdade, o primeiro painel
solar criado e divulgado, em 1954, era bifacial. Mas por que, então, esse
conceito só ganhou atenção nos últimos anos?
Primeiro vamos lembrar do que é composto uma placa solar. As placas mais convencionais e encontradas em maior escala no mercado são produzidas basicamente com os insumos da imagem abaixo:
Você
poderia imaginar, pela composição da placa, que se substituirmos o “Backsheet”
por um outro vidro especial, o que já acontece com algumas placas com
composição vidro-vidro, ela já se tornaria uma placa bifacial. Porém, isso não
acontece. Na verdade, a própria célula fotovoltaica (em azul na imagem acima),
pelo processo de fabricação mais convencional, não gera energia nos dois lados,
apenas em um. Vamos entender por que isso acontece?
Durante muito tempo, a tecnologia usada para produzir a maioria das células fotovoltaicas presentes hoje no mercado era a “Aluminum back-surface field” – AI-BSF. O que significa, de forma simplificada, que a superfície traseira das células produzidas com essa tecnologia é em alumínio. E o que isso tem a ver com placas bifaciais? O alumínio não permite a passagem de luz, e assim, na sua estrutura convencional, estas células não captam radiação pela parte de trás. Veja a composição de uma célula padrão na próxima imagem.
Com o
crescente estudo sobre o tema e a rápida evolução do mercado solar, as empresas
começaram a desenvolver tecnologias viáveis para comercializar em massa as
placas bifaciais.
Há 10
anos atrás, a Panasonic foi uma das primeiras empresas a lançar placas solares
bifaciais no mercado em grande escala. E, no Brasil, foi a partir de 2016 que
elas começaram a aparecer no mercado de forma mais difundida.
O que
facilitou este avanço foi justamente o fato de que as tecnologias do mercado,
além da AI-BSF, já são, de alguma maneira, bifaciais ou podem se tornar com “pequenos”
ajustes. A vantagem é que a maioria dos componentes responsáveis por gerar
energia, como o Silício, já são transparentes em sua composição natural. Porém,
o desafio é conseguir criar um modelo aplicável e eficiente.
Tecnologia das placas bifaciais
Existem,
basicamente, 3 tecnologias que estão entre as mais usadas para produção de
céluas bifaciais: p-PERC, n-PERT e a HJT (Hetero-Junction technology). Sobre a
estrutura das placas, a maioria é composta por vidro-vidro e uma pequena parcela
delas é vidro na frente e a parte traseira com outro tipo de película
transparente.
P-PERC
A
tecnologia P-PERC não é nova, mas ficou mais difundida depois do aquecimento do
mercado. O que facilitou a utilização desta tecnologia para placas bifaciais é
que pequenas modificações no processo de produção já tornam as células
bifacais. Porém, o processo ainda exige uma “fina” grade local de BSF, o que
gera certa “sombra” na célula. Como conclusão, a tecnologia é excelente, porém
ainda não é a melhor do mercado em termos de eficiência.
N-PERT
Já as
células do tipo N-PERT tem vantagens em termos de eficiência quando comparadas
com as do tipo P. Isso acontece, basicamente, porque nenhuma camada de BSF é
necessário na parte traseira da célula. Sendo assim, todas as células do tipo N
já são bifaciais por natureza. Por essa tecnologia ainda não ser amplamente
difundida o processo de fabricação do produto ainda é muito caro. Sua eficiência
é de 10% a 20% maior do que o tipo P-PERC.
HJT
Por
último, a tecnologia HJT foi desenvolvida e patenteada pela SANYO (hoje
Panasonic), porém, em 2010, essa patente expirou e gerou oportunidade para
outros fabricantes investirem na tecnologia. Ela se difere um pouco mais em
relação a outras do ponto de vista do seu processo de fabricação. O custo de seus componentes é
mais alto do que as outras tecnologias, mas também são as mais eficientes. Provavelmente,
com a evolução da tecnologia e sua disseminação no mercado, o processo se
tornará mais barato.
Quais são os fabricantes no mercado e modelos de placas?
Diversos fabricantes já aderiram a
produção de placas solares bifaciais. Vamos citar cinco exemplos que estão
entre os maiores fabricante do mundo.
JinkoSolar
Em fevereiro deste ano a JinkoSolar anunciou o módulo
bifacial chamado “Swan”. De acordo
com o fabricante, a placa possui um rendimento a mais de 5% a até 25% pela
parte traseira. A potencia de saída da placa na parte frontal é de até 400W. A
tecnologia usada para fabricação desta placa é a PERC e a garantia de eficiência
do módulo é de 30 anos.
Trina Solar
A Trina possui o modulo bifacial Duomax Twin. De acordo com o fabricante, a parte traseira pode gerar até 30% a mais de energia. A estrutura é feita de vidro-vidro.
O modulo monocristalino de 72 células
possui potencia de saída de 385-405W. E a tecnologia utilizada também é a PERC.
Em julho deste ano, a Trina Solar anunciou a produção em massa de novos módulos bifaciais. Estes serão também de vidro duplo i-TOPCon, porém com tecnologia tipo N.
Canadian
A Canadian está entre as líderes da
indústria no setor mundial. Com amplo conhecimento na fabricação de módulos de
vidro duplo, eles desenvolveram módulos bifaciais com potência de saída de até
430W.
Um exemplo é o módulo chamado de BiHiku, desenvolvido com a tecnologia de células policristalinas PERC. Em condições perfeitas de uso ele pode gerar até 30% de energia a mais pela parte de trás.
Jinergy
Agora, vamos a tecnologia considerada a mais ponta de linha hoje no mercado, a tecnologia HJT. E como exemplo, citamos os módulos JNHM72, da Jinergy que possuem um range de potencia de 415 até 435W. Por ser bifacial, a parte de trás do módulo, de acordo com o fabricante, pode aumentar de 10 a 35% a geração de energia.
LONGi Solar
Nosso último destaque é para os módulos lançados pela LONGi em maio de 2019, numa nova geração de células PERC. Tivemos a oportunidade de conhecer este lançamento na Intersolar. O módulo Hi-MO4 tem batido recordes de performance, chegando a uma potência de até 435W. A parte traseira gera até 25% a mais de energia. Abaixo imagem que tiramos do módulo exposto na Intersolar.
Aplicabilidade do painel solar fotovoltaico bifacial
Os painéis bifaciais inicialmente
surgiram com foco em aplicações BIPV (Building Integrated Photovoltaic), que é
a prática de incorporar o painel solar na construção. Outra aplicação comum é
para situações onde a maior parte da energia solar é a luz solar difusa (aquele
que bate em algum ponto e volta).
A grande queda no custo do vidro solar,
usado na fabricação dos painéis, fez com que a aplicação das bifaciais se estendesse.
Os módulos bifaciais estão começando a se tornar viáveis para as mais diversas
aplicações, como pontos de ônibus, plataformas, coberturas, paredes, cercas
entre outros.
Mas, aonde os bifaciais estão ganhando cada vez mais
espaço é para instalações em solo, especialmente em usinas de geração
distribuída. Isto porque é onde conseguimos ver maiores benefícios. O solo
reflete luz que é captada pela parte de trás do módulo. Ao contrário de
instalações em telhados, em que a parte traseira fica muito próxima do telhado
e recebe pouca ou nenhuma luz.
Vale ressaltar, que apesar de alguns
fabricantes falaram em um aumento de até 30% na fase traseira no painel, estes
30% são em condições perfeitas. Um média mais aproximada de situações reais de
uso é que o aumento de potencia fique perto de 10%.
Em janeiro deste ano a Cooperation Unisun Energy, da Holanda, anunciou que o projeto da usina Zonnepark Rilland com 11,75 MW, feito com uso de módulos bifaciais tipo N da marca Jolywood foi conecta a rede. Foi a primeira e maior usina solar em grande escala construída com módulos solares bifaciais tipo N na Europa. Imagem abaixo.
Esperamos que com o desenvolvimento crescente destas tecnologias, o custo dos painéis bifaciais fique cada vez mais baixo e possam ser utilizados em maior escala.
E você, já pensou em gerar sua própria energia a partir do sol? Que tal fazer uma simulação do quanto você pode economizar no nosso site? Acesse AQUI.
Quando o assunto é energia solar a
Ecoa Energias Renováveis está sempre presente. E não poderia ser diferente com
a maior feira da América do Sul para o setor solar, a Intersolar South America.
O evento, que acontece em São Paulo,
sempre é uma ótima oportunidade para ficar por dentro das novidades no mercado
e também para troca de ideias e experiências com profissionais da área.
Além dos acionistas da Ecoa Energias, Rodrigo, Fábio e André, tivemos a companhia do Pedro, representando a Tritec, empresa multinacional em que a Ecoa Energias Renováveis foi incorporada no ano passado.
O produto com maior visibilidade da
feira deste ano na verdade não foi nenhuma surpresa: placas solares bifaciais.
A tecnologia já havia sido apresentada em 2016, na mesma feira, e ganhou maior
visibilidade este ano pela evolução de sua aplicabilidade no mercado e performance.
Por isso, hoje nosso post é dedicado a essa tecnologia! Quer conhecer melhor as placas bifaciais? Então vamos lá!
O que é um painel solar fotovoltaico bifacial?
Os painéis
solares bifacias, como o próprio nome já diz, possuem a capacidade de absorver
radiação em ambos os lados. Eles são capazes de absorver a luz solar que é
refletida do solo e de outras superfícies.
Para entender melhor, vamos voltar um pouco no tempo.
[rock-convert-pdf id=”6723″]
Histórico das placas bifaciais
O
conceito de placas solares bifaciais não é novo. Na verdade, o primeiro painel
solar criado e divulgado, em 1954, era bifacial. Mas por que, então, esse
conceito só ganhou atenção nos últimos anos?
Primeiro vamos lembrar do que é composto uma placa solar. As placas mais convencionais e encontradas em maior escala no mercado são produzidas basicamente com os insumos da imagem abaixo:
Você
poderia imaginar, pela composição da placa, que se substituirmos o “Backsheet”
por um outro vidro especial, o que já acontece com algumas placas com
composição vidro-vidro, ela já se tornaria uma placa bifacial. Porém, isso não
acontece. Na verdade, a própria célula fotovoltaica (em azul na imagem acima),
pelo processo de fabricação mais convencional, não gera energia nos dois lados,
apenas em um. Vamos entender por que isso acontece?
Durante muito tempo, a tecnologia usada para produzir a maioria das células fotovoltaicas presentes hoje no mercado era a “Aluminum back-surface field” – AI-BSF. O que significa, de forma simplificada, que a superfície traseira das células produzidas com essa tecnologia é em alumínio. E o que isso tem a ver com placas bifaciais? O alumínio não permite a passagem de luz, e assim, na sua estrutura convencional, estas células não captam radiação pela parte de trás. Veja a composição de uma célula padrão na próxima imagem.
Com o
crescente estudo sobre o tema e a rápida evolução do mercado solar, as empresas
começaram a desenvolver tecnologias viáveis para comercializar em massa as
placas bifaciais.
Há 10
anos atrás, a Panasonic foi uma das primeiras empresas a lançar placas solares
bifaciais no mercado em grande escala. E, no Brasil, foi a partir de 2016 que
elas começaram a aparecer no mercado de forma mais difundida.
O que
facilitou este avanço foi justamente o fato de que as tecnologias do mercado,
além da AI-BSF, já são, de alguma maneira, bifaciais ou podem se tornar com “pequenos”
ajustes. A vantagem é que a maioria dos componentes responsáveis por gerar
energia, como o Silício, já são transparentes em sua composição natural. Porém,
o desafio é conseguir criar um modelo aplicável e eficiente.
Tecnologia das placas bifaciais
Existem,
basicamente, 3 tecnologias que estão entre as mais usadas para produção de
céluas bifaciais: p-PERC, n-PERT e a HJT (Hetero-Junction technology). Sobre a
estrutura das placas, a maioria é composta por vidro-vidro e uma pequena parcela
delas é vidro na frente e a parte traseira com outro tipo de película
transparente.
P-PERC
A
tecnologia P-PERC não é nova, mas ficou mais difundida depois do aquecimento do
mercado. O que facilitou a utilização desta tecnologia para placas bifaciais é
que pequenas modificações no processo de produção já tornam as células
bifacais. Porém, o processo ainda exige uma “fina” grade local de BSF, o que
gera certa “sombra” na célula. Como conclusão, a tecnologia é excelente, porém
ainda não é a melhor do mercado em termos de eficiência.
N-PERT
Já as
células do tipo N-PERT tem vantagens em termos de eficiência quando comparadas
com as do tipo P. Isso acontece, basicamente, porque nenhuma camada de BSF é
necessário na parte traseira da célula. Sendo assim, todas as células do tipo N
já são bifaciais por natureza. Por essa tecnologia ainda não ser amplamente
difundida o processo de fabricação do produto ainda é muito caro. Sua eficiência
é de 10% a 20% maior do que o tipo P-PERC.
HJT
Por
último, a tecnologia HJT foi desenvolvida e patenteada pela SANYO (hoje
Panasonic), porém, em 2010, essa patente expirou e gerou oportunidade para
outros fabricantes investirem na tecnologia. Ela se difere um pouco mais em
relação a outras do ponto de vista do seu processo de fabricação. O custo de seus componentes é
mais alto do que as outras tecnologias, mas também são as mais eficientes. Provavelmente,
com a evolução da tecnologia e sua disseminação no mercado, o processo se
tornará mais barato.
Quais são os fabricantes no mercado e modelos de placas?
Diversos fabricantes já aderiram a
produção de placas solares bifaciais. Vamos citar cinco exemplos que estão
entre os maiores fabricante do mundo.
JinkoSolar
Em fevereiro deste ano a JinkoSolar anunciou o módulo
bifacial chamado “Swan”. De acordo
com o fabricante, a placa possui um rendimento a mais de 5% a até 25% pela
parte traseira. A potencia de saída da placa na parte frontal é de até 400W. A
tecnologia usada para fabricação desta placa é a PERC e a garantia de eficiência
do módulo é de 30 anos.
Trina Solar
A Trina possui o modulo bifacial Duomax Twin. De acordo com o fabricante, a parte traseira pode gerar até 30% a mais de energia. A estrutura é feita de vidro-vidro.
O modulo monocristalino de 72 células
possui potencia de saída de 385-405W. E a tecnologia utilizada também é a PERC.
Em julho deste ano, a Trina Solar anunciou a produção em massa de novos módulos bifaciais. Estes serão também de vidro duplo i-TOPCon, porém com tecnologia tipo N.
Canadian
A Canadian está entre as líderes da
indústria no setor mundial. Com amplo conhecimento na fabricação de módulos de
vidro duplo, eles desenvolveram módulos bifaciais com potência de saída de até
430W.
Um exemplo é o módulo chamado de BiHiku, desenvolvido com a tecnologia de células policristalinas PERC. Em condições perfeitas de uso ele pode gerar até 30% de energia a mais pela parte de trás.
Jinergy
Agora, vamos a tecnologia considerada a mais ponta de linha hoje no mercado, a tecnologia HJT. E como exemplo, citamos os módulos JNHM72, da Jinergy que possuem um range de potencia de 415 até 435W. Por ser bifacial, a parte de trás do módulo, de acordo com o fabricante, pode aumentar de 10 a 35% a geração de energia.
LONGi Solar
Nosso último destaque é para os módulos lançados pela LONGi em maio de 2019, numa nova geração de células PERC. Tivemos a oportunidade de conhecer este lançamento na Intersolar. O módulo Hi-MO4 tem batido recordes de performance, chegando a uma potência de até 435W. A parte traseira gera até 25% a mais de energia. Abaixo imagem que tiramos do módulo exposto na Intersolar.
Aplicabilidade do painel solar fotovoltaico bifacial
Os painéis bifaciais inicialmente
surgiram com foco em aplicações BIPV (Building Integrated Photovoltaic), que é
a prática de incorporar o painel solar na construção. Outra aplicação comum é
para situações onde a maior parte da energia solar é a luz solar difusa (aquele
que bate em algum ponto e volta).
A grande queda no custo do vidro solar,
usado na fabricação dos painéis, fez com que a aplicação das bifaciais se estendesse.
Os módulos bifaciais estão começando a se tornar viáveis para as mais diversas
aplicações, como pontos de ônibus, plataformas, coberturas, paredes, cercas
entre outros.
Mas, aonde os bifaciais estão ganhando cada vez mais
espaço é para instalações em solo, especialmente em usinas de geração
distribuída. Isto porque é onde conseguimos ver maiores benefícios. O solo
reflete luz que é captada pela parte de trás do módulo. Ao contrário de
instalações em telhados, em que a parte traseira fica muito próxima do telhado
e recebe pouca ou nenhuma luz.
Vale ressaltar, que apesar de alguns
fabricantes falaram em um aumento de até 30% na fase traseira no painel, estes
30% são em condições perfeitas. Um média mais aproximada de situações reais de
uso é que o aumento de potencia fique perto de 10%.
Em janeiro deste ano a Cooperation Unisun Energy, da Holanda, anunciou que o projeto da usina Zonnepark Rilland com 11,75 MW, feito com uso de módulos bifaciais tipo N da marca Jolywood foi conecta a rede. Foi a primeira e maior usina solar em grande escala construída com módulos solares bifaciais tipo N na Europa. Imagem abaixo.
Esperamos que com o desenvolvimento crescente destas tecnologias, o custo dos painéis bifaciais fique cada vez mais baixo e possam ser utilizados em maior escala.
E você, já pensou em gerar sua própria energia a partir do sol? Que tal fazer uma simulação do quanto você pode economizar no nosso site? Acesse AQUI.
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Quais são os componentes de um sistema solar fotovoltaico?
Para produzir energia a partir do sol, um sistema possui alguns componentes básicos. São eles: – Painéis solares; – Inversores fotovoltaico; – Estrutura metálica de fixação das placas; – Materiais elétricos, como cabos e disjuntores; – Relógio bidirecional; – Monitoramento via internet. A ECOA Energias Renováveis vai te explicar qual é a função de cada um desses itens no processo de geração de energia solar.
Os componentes de um sistema solar
Painéis solares
Um dos principais elementos que permitem a geração de energia solar são os painéis solares. Eles são encontrados principalmente nos telhados das casas. Sua cor pode variar do azul ao azul escuro, quase preto, devido ao material que é composto, como o Silício.
Inversores fotovoltaico
Os inversores são responsáveis por tornar compatível a energia elétrica produzida no interior das placas solares com aquela usada na rede elétrica da sua concessionária local. A função do inversor é transformar de contínua para alternada a corrente elétrica. A expressão “on grid” quer dizer que o seu sistema solar estará conectado com a rede local. É por isso que o sistema ECOA não precisa de baterias para armazenar a energia produzida, algo que encarecia muito o sistema solar fotovoltaico.
Materiais elétricos
O sistema solar fotovoltaico possui elementos que ajudam a proteger e conservar o sistema, garantindo maior segurança para seus equipamentos. Entre outros materiais, estão os cabos que podem variar a bitola utilizada conforme o projeto, disjuntores de proteção das correntes contínuas e alternadas, bem como conectores das placas.
Estruturas metálicas
As estruturas metálicas de sustentação das placas são feitas de alumínio, um material extremamente resistente ao tempo, podendo ser utilizadas inclusive em locais com forte presença de maresia ou oxidação. O mecanismo que fixa as estruturas na área onde serão instaladas as placas é de aço inox 304, mantendo assim o padrão e a qualidade na vida útil dos equipamentos.
Relógio bidirecional
O relógio de energia que temos em nossa casa mede apenas a quantidade de energia consumida pela residência. Por isso, é necessário utilizar um relógio bidirecional, capaz de medir não só a quantidade de energia consumida, mas também a exportada pelo sistema.
Monitoramento via internet
Um sistema solar ECOA permite que você confira em tempo real e de qualquer lugar a quantidade de energia solar gerada e a situação do sistema. Tudo na palma da sua mão e acessível em poucos cliques.
Conte com a ECOA e tenha seu sistema de Energia Solar!
A ECOA Energias Renováveis é uma empresa especializada em energia solar. Realizamos um estudo sem compromisso do potencial de geração de energia solar fotovoltaica da sua casa. Fale conosco e descubra como você pode reduzir o valor da sua conta de energia elétrica em mais de 90%.
Oversizing: o que é, e a sua importância em um sistema solar fotovoltaico!
Você já ouviu falar em oversizing?
Talvez você já tenha lido sobre esse conceito, mas ainda não entendeu direito o
que isso significa num sistema solar fotovoltaico.
Se você possui um sistema fotovoltaico, já recebeu um
orçamento ou é apenas um curioso sobre o assunto, pode ter notado que muitas
vezes a potência do inversor
dimensionado para o sistema é menor do que a soma da potência dos módulos (painéis
ou placas solares) fotovoltaicos, ou seja a potência instalada. Esse
superdimensionamento dos módulos é o que chamados de oversizing (do inglês, traduzido para superdimensionamento).
Neste post vamos explicar o porquê é importante pensar no
dimensionamento do sistema considerando estes fatores e quais implicações sobre
isso no sistema.
Como saber qual a potência dos módulos e do inversor?
Para começar, um sistema solar fotovoltaico é composto pelos módulos fotovoltaicos, responsáveis por captar a radiação solar. Também faz parte do sistema o inversor fotovoltaico, equipamento responsável por transformar a corrente de contínua para alternada possibilitando o uso em nossa rede elétrica. Se você conhece pouco sobre o assunto aconselhamos a leitura do nosso e-book ‘Energia Solar Fotovoltaica para Iniciantes’.
A potência do inversor é medida em watts (W) e pode ser verificada na ficha técnica do equipamento. Ela
pode estar denominada como potência
máxima de saída ou ainda pela nomenclatura Pacr ou Pacmax. Geralmente a
própria nomenclatura do inversor também já possui essa informação.
Os módulos fotovoltaicos também possuem sua potência medida em watts e já são comercializados com sua potência máxima na nomenclatura. Então, para descobrir a potência total dos módulos basta multiplicar a potência de um módulo pela quantidade de módulos de todo o sistema. Um sistema por exemplo de 20 módulos de 350 W, possui 7.000 W (20×350).
Mas, como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico?
A potência dos módulos fotovoltaicos precisa ser igual a potência do inversor?
Como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico?
De forma generalista um sistema é dimensionado com base no
consumo do cliente ou então com base numa estimativa de consumo. Ou seja, é
dimensionando para atender a uma expectativa
de produção média mensal de energia.
Essa produção de energia está diretamente ligada a potência
dos módulos dimensionados. Mas, apenas com a potência nominal dos módulos, não
é possível determinar qual vai ser a produção de energia do sistema.
Isto porque existem fatores determinantes no dimensionamento
que alteram a capacidade de geração de cada sistema. Entre esses fatores
destacamos: radiação do local,
orientação dos módulos solares (norte, sul, leste, etc), angulação dos módulos
e áreas sombreadas sobre os módulos ao longo do dia.
Então, você pode ter um sistema instalado com a mesma
potência que seu vizinho, mas não quer dizer que eles produzirão exatamente a
mesma quantidade de energia. Apesar da radiação do local ser a mesma, os
módulos podem estar posicionados em sentidos e angulações diferentes.
Por isso, é tão importante dimensionar um sistema com
empresas especialistas e que possuem pessoas qualificadas para fazer este
dimensionamento.
O sistema fotovoltaico é limitado a potência do inversor ou a potência dos módulos fotovoltaicos?
O que limita a potência do sistema é a potência do inversor.
Isso porque, como já comentamos, o inversor é o equipamento responsável por
transformar a corrente em contínua para alternada e então disponibilizar essa
energia na rede.
Ou seja, a energia é gerada pelos módulos, passa pelo
inversor e fica então limitada a potência de saída do inversor.
Porém, caso um sistema
seja dimensionado com potência instalada (somatória da potência dos módulos
fotovoltaicos) inferior a potência do inversor, o sistema ficará limitado a
potência dos módulos fotovoltaicos.
Mas, um sistema fotovoltaico funcionando corretamente nunca
produzirá mais energia do que a potência nominal máxima do inversor.
É seguro um inversor ter potência inferior a potência dos módulos?
Para começar, queremos deixar claro que é seguro dimensionar
um inversor com potência inferior aos módulos desde que este dimensionamento
seja feito por um especialista e respeitando todas as orientações e limitações estipuladas
pelo fabricante dos equipamentos.
A maior preocupação é com relação a corrente e a tensão. Os
fabricantes de inversores estipulam limites de entrada de tensão e corrente e
estes limites devem ser rigorosamente seguidos.
De forma geral, você pode ter módulos com potência superior a
cerca de 1/3 do inversor, em regiões que possuem baixa radiação solar. Mas esse
número deve ser verificado, dimensionado e sempre validado por um especialista.
Cada caso possui características diferentes e devem ser analisados de forma
estratégica para garantir sempre a maior eficiência e principalmente segurança
do sistema. E sempre, é claro, levar à risca as limitações impostas pelo
fabricante dos equipamentos.
Se meu sistema possui módulos com potência nominal superior ao inversor, não estou desperdiçando dinheiro em módulos?
Não, pois existe um ganho de produção energética ao longo do
tempo, quando sobrecarregamos o inversor.
Vamos entender melhor essa questão nos próximos tópicos. Mas,
o que você já precisa entender é que a potência nominal máxima dos módulos
representa uma situação perfeita submetida a testes em laboratórios.
Se um módulo solar possui por exemplo, 350 W de potência,
isso quer dizer que em condições de testes, ou seja, em temperaturas
controladas numa angulação perfeita ele consegue produzir 350 W de energia em 1
hora.
A verdade é que as condições perfeitas de teste raramente
ocorrem na vida real. Como exemplo, um módulo perde em média cerca de 0,45% da
sua eficiência a cada 1°C acima dos 25°C. Isto porque, os módulos usam a
radiação solar para gerar energia e não o calor.
Por que é importante considerar o orversizing?
Já comentamos que oversizing
é quando temos um sistema dimensionado com um inversor de menor potência máxima
do que a soma de potência máxima dos módulos fotovoltaicos do mesmo sistema.
Existem basicamente dois objetivos em analisar e dimensionar
corretamente um sistema fotovoltaico pensando no oversizing:
Garantir
uma maior eficiência do sistema, elevando a capacidade total do inversor com
maior frequência.
Garantir
a melhor opção economicamente, validando custos de equipamento versus produção média estimada de
energia.
No tópico anterior já comentamos como é difícil os módulos
fotovoltaicos atingirem sua capacidade máxima de produção de energia. Já temos
então o primeiro ponto relevante que explica porque o inversor, muitas vezes,
pode ser dimensionado com uma potência inferior aos módulos.
Outro ponto relevante é que os inversores perdem eficiência
quando trabalham em uma faixa de potência cerca de 25% inferior à sua
capacidade, como vemos no gráfico abaixo. Então, quando os módulos solares são
superdimensionados o inversor em média passa menos tempo trabalhando com menor
eficiência.
Analisando geração de energia com e sem oversizing
Vamos analisar agora a curva de geração de energia com dois
parâmetros diferentes ao longo de um mesmo dia. Na figura 2 a curva
roxa mostra uma curva de potência de saída, com o pico próximo ao meio-dia. Quando
adicionamos mais módulos, aumentamos a proporção potência dos módulos versus potência do inversor (representado
pela curva verde). A área formada pelas curvas representa a energia gerada ao
longo do dia.
A linha traceja representa a
potência do inversor. Veja que a geração de energia fica limitada a esta linha.
Vemos no exemplo em questão, que
mesmo com a limitação do inversor, a área destacada em verde supera a área
destacada em cinza (energia perdida devido a limitação de potência do
inversor). Então, neste caso, pode valer a pena o superdimensionamento do
módulos fotovoltaicos, para aumentar a produção média de energia ao longo do
dia.
Quando esse corte na curva devido a limitação do inversor
acontece, chamamos ele de clipping do
inversor.
O que é clipping?
Conforme intensidade do oversizing
dimensionado, ou seja, quanto maior a relação potência dos módulos
fotovoltaicos e do inversor dimensionado, também maior a chance de ocorrer o
que chamamos de clipping.
Clipping nada mais é o efeito que limita a
potência do sistema devido a potência máxima do inversor. Ou seja, os módulos
fotovoltaicos geram mais energia do que o inversor pode suportar.
Como comentamos anteriormente, desde que a energia perdida
devido ao clipping for menor do que a
energia ganha com o oversizing,
teremos ainda assim uma situação favorável.
É importante destacar também que o clipping pode ocorrer apenas em alguns dias do ano. Possivelmente
ocorrerá nos dias de maior radiação, que acontecem durante o verão.
O clipping pode prejudicar o inversor?
Você pode imaginar que essa energia gerada adicional e não
utilizada pode levar o inversor a uma sobrecarga e ser prejudicial. Quando o
sistema é bem dimensionando e as normativas são seguidas o clipping não é prejudicial ao sistema e nem fará o inversor
esquentar, por exemplo.
Na verdade, essa energia “perdida” nunca foi produzida. Isso
porque o inversor limita a produção de energia dos módulos, como consequência a
energia não precisa ser dissipada.
Na prática como funciona uma curva com clipping?
Na figura abaixo vemos um exemplo de um sistema com potência
instalada em módulos fotovoltaicos de 4,29 kW e potência limitada devido ao
inversor de aproximadamente 3,3 kW.
Percebemos um achatamento do topo da curva dos dias do verão
com maior índice de radiação. Esse achatamento é indicação de clipping. As quebras nas curvas são
devido a variação de incidência de radiação, como por exemplo a presença de
nuvens ou outras sombras.
Como comentamos, neste caso a perda de energia devido ao clipping é menor que o ganho de energia devido ao “engordamento” da curva.
Conclusão
Depois de tantos detalhes você deve ter percebido que não
existe fórmula mágica na hora de dimensionar um sistema solar fotovoltaico.
Vários fatores devem ser levados em consideração e o dimensionamento deve ser
analisado caso a caso.
Geralmente faz sentido superdimensionar os módulos solares
com relação ao inversor, conforme explanamos ao longo deste artigo. Mas isso
jamais deve ser tipo como regra.
Você pode ter como objetivo aumentar o sistema fotovoltaico
em um futuro próximo, neste caso o projetista pode analisar a possibilidade de,
por exemplo, dimensionar um inversor já preparado para uma ampliação. Neste
caso, aconteceria uma situação contrária do oversizing.
Além disso, aspectos econômicos devem ser analisados. A
geração de energia adicional obtida com o oversizing
compensa o custo adicional com os módulos fotovoltaicos? A resposta é que
depende. Cada sistema é único e todos esses fatores devem ser analisados por um
profissional capacitado e experiente.
Qualquer simulador ou empresa pode dimensionar um sistema
para você, mas será que esse sistema seria a opção mais segura e eficiente?
Por isso, sempre aconselhámos a validação dos profissionais
que você irá escolher para projetar e instalar seu sistema. Certifique-se que a
empresa possui engenheiros habilitados em seu quadro próprio de funcionários e
solicite comprovação técnica de projetos já executados.
Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis se precisar de um orçamento para seu sistema solar fotovoltaicos por AQUI.
Inversor solar fotovoltaico: modelos e suas diferenças!
Um sistema solar fotovoltaico é composto principalmente por módulos fotovoltaicos, inversor solar fotovoltaico, estrutura de fixação dos módulos e material elétrico. O inversor é um dos equipamentos mais importantes, isoladamente é a peça mais cara do sistema e funciona como se fosse o cérebro do sistema fotovoltaico.
O que é um inversor solar fotovoltaico?
Os módulos fotovoltaicos recebem radiação solar e geram uma corrente contínua de energia elétrica. Portanto, o inversor solar fotovoltaico é o equipamento responsável por transformar essa corrente contínua em alternada, possibilitando seu uso na rede elétrica. Também é o inversor que limita a potência de saída do sistema.
Onde o inversor solar fotovoltaico é instalado?
Cada projeto possui seus diferencias, então cabe ao projetista definir o melhor lugar para colocar o inversor fotovoltaico. O equipamento deve ficar entre os módulos fotovoltaicos e quadro geral elétrico do estabelecimento. Questões como distâncias entre os equipamentos devem ser analisadas, para otimizar o máximo possível também os gastos com cabeamento elétrico, por exemplo.
Os inversores de melhor qualidade no mercado possuem nível de proteção IP65, o que quer dizer que o equipamento é à prova de poeira e protegido contra jatos de água. Mas, mesmo assim, é indicado sua instalação em local protegido do sol e da chuva, para aumentar a vida útil do equipamento.
Em projetos maiores que exigem inversores mais robustos, pode ser necessário ter uma sala como uma central de inversores. É importante informar que pequenos inversores geram pouquíssimo ruído, já inversores maiores podem gerar um ruído maior. Então, também é aconselhável manter o equipamento distante de salas ou quartos onde o silêncio total seja necessário durante o dia.
O local de instalação também irá variar principalmente conforme modelo do inversor. Iremos abordar este tema nos próximos tópicos.
Modelos de inversor fotovoltaicos:
Conforme modelo do sistema solar fotovoltaico, os inversores se enquadram em três tipos:
Grid-tie ou On-grid: é um inversor para sistemas fotovoltaicos conectado à rede. Ou seja, não servem para sistemas movidos a bateira. São os mais utilizados do mercado, visto que é o modelo de sistema com maior adesão devido ao seu custo-benefício. Programados para desligarem automaticamente, em casos de queda ou instabilidade mais significativa de energia.
Off-grid: é um inversor desenvolvido para sistemas movidos a bateria. É o modelo de sistema fotovoltaico usado em áreas isoladas onde não chega energia elétrica da concessionária.
Híbridos: são equipamentos que funcionam para sistemas off-grid em simultaneidade com on-grid. Ou seja, ele possui tanto conexão a um banco de baterias, quanto à rede elétrica. O modelo é interessante, mas infelizmente ainda possui um custo muito elevado de aquisição em relação as outras soluções, bem como sua homologação pelas concessionárias de energia são mais restritas.
A ECOA não oferece soluções para inversores off-grid ou híbridos, sendo nosso foco de atuação somente os inversores on-grid.
Inversor solar fotovoltaico grid-tie
Como este tipo de inversor fotovoltaico é o mais utilizado em todo o mundo, e também é o modelo comercializado pela Ecoa Energias Renováveis, vamos abordar os modelos de inversores existentes que são do tipo grid-tie, conectados à rede.
Inversor solar string: é o modelo de inversor mais usado em residências, comércios e indústrias. Representa cerca de 50% de toda a comercialização de inversores do mundo. Conforme tamanho da instalação pode haver mais de um inversor string. O termo string se refere a fileiras de módulos fotovoltaicos. Cada uma das fileiras é, comumente, chamada de string.
Micro-inversor solar: é um modelo dimensionado para atender módulos fotovoltaicos de forma individual. Então, diferente do inversor string, cada módulo possui um inversor, ou ele pode atender diversos módulos, porém todos com entradas individuais e não em fileiras como o de string.
Inversor solar central: são basicamente inversores string de alta potência. Não existe uma definição que fala a partir de qual tamanho um inversor string é considerado um inversor central. Mas basicamente é um termo mais utilizado para grandes usinas solares, com inversores a partir de 1 MW.
Principais diferenças entre o inversor string e o micro-inversor
Conforme comentamos, em sistemas com inversor string, os
painéis fotovoltaicos são ligados em série, sendo depois ligados através de
cabos de corrente contínua ao inversor string. Já nos micro-inversores os
módulos possuem saídas individualizadas.
Outra diferença importante é que os micro-inversores são
instalados junto aos módulos fotovoltaicos, que ficam geralmente no telhado.
Enquanto o inversor string é instalado em parede.
Para exemplificar o que falamos, seguem imagens abaixo.
Não existe entre estes dois modelos um que seja melhor e outro pior. Isso irá depender das características de cada projeto e o quanto você está disposto a investir. Ambos possuem a mesma função no sistema. Mas, quais são as vantagens e desvantagens de cada um deles?
Micro-inversor
Vantagens: permite analisar a geração de energia dos módulos de forma isolada. A produção de energia também é por módulo e não por string. Então, em caso de apenas um módulo estar com sombra, somente este módulo terá sua geração prejudicada.
Desvantagens: mais caros que os inversores string quando comparados a mesma potência de sistema. Geralmente, são instalados em telhados, junto aos módulos, e se acaso for necessário manutenção o acesso pode ser mais dificultoso. Desse modo, por serem mais novos no mercado, não possuem muitas marcas disponíveis com aprovação do Inmetro no Brasil.
Inversor string
Vantagens: sua instalação é feita em local de fácil acesso. São mais baratos em comparação a mesma potência de sistema do que micro-inversores. Possuem modelos e marcas mais diversificados no mercado, sendo os mais utilizados.
Desvantagens: não é possível analisar a geração de energia por módulo, apenas por string (fileiras de módulos). Se um módulo sofre incidência de sombra, os módulos ligados na string também são prejudicados.
O que considerar na hora de escolher um inversor fotovoltaico?
Comentamos que o melhor inversor varia de acordo com certas especificidades de projeto. No geral micro-inversores podem ser uma boa opção em telhados com muito sombreamento, ou com diferentes angulações e ainda em sistemas menores de 1,5 kWp. Então suas características o tornam mais viáveis e populares em residências de baixo consumo. Em grandes projetos onde dispomos de boa área para trabalhar a disposição de módulos e livre de sombras, a escolha geralmente mais viável são inversores string.
O melhor é ter profissionais capacitados para avaliar o seu
projeto em específico. Não temos como generalizar essa escolha. Como já falamos
em outros posts, não existe receita de bolo na hora de dimensionar e escolher os
equipamentos para seu projeto.
Em suma, o importante é garantir que você está escolhendo uma marca e parceiros com eficiência comprovada e com grande confiabilidade.
Fabricantes de inversores solares fotovoltaicos
Algumas marcas aparecem como referência no mercado mundial. Já que temos algumas variações da escolha da marca quanto ao tamanho do sistema e também a localização. Assim, algumas marcas são mais populares em alguns países, enquanto perdem mercado em outros. No entanto, existem marcas mais focadas em grandes usinas, e outras com foco mais em inversores de menor potência.
Mas os grandes nomes de fabricantes como ABB/FIMER, Fronius, SMA e Sungrow já possuem solidez no mercado e geralmente aparecem entre as cinco marcas mais utilizadas no mundo todo.
A Ecoa Energias Renováveis comercializa inversores fotovoltaicos string da marca ABB/FIMER. A empresa europeia FIMER está no mercado de inversores desde 1983. Ela adquiriu a divisão de inversores da ABB em 2019. Assim, em agosto deste ano, a conclusão da venda desta divisão foi oficialmente finalizada e a FIMER se tornou com isso aquarta maior fabricante de inversores solares do mundo.
O foco da FIMER é investir cada vez mais em novas tecnologias, dessa forma, trazendo inovação ao mercado. Para conhecer mais sobre a fusão entre ABB e FIMER acesse nosso post sobre o assunto clicando AQUI.
Para saber mais sobre energia solar fotovoltaica fale com nossos especialistas por AQUI.
Energia solar fotovoltaica para residência: tudo que você precisa saber para começar a gerar sua própria energia!
A energia solar fotovoltaica é aquela gerada a partir da radiação solar. Com um sistema fotovoltaico sua residência reduz a conta de luz por meio de uma fonte limpa e renovável de energia. A energia fotovoltaica serve tanto para residências, como para comércios e indústrias.
Neste post explicaremos tudo que você precisa saber para
começar a gerar energia em sua residência. O funcionamento de um sistema solar
é basicamente o mesmo, seja para soluções residenciais, como para comércios ou indústrias.
Mas cada projeto é único e comércios e indústrias tendem a ter um sistema mais
robusto, com maiores particularidades e detalhes.
Por isso, hoje vamos falar com você que pensa em instalar um
sistema em sua residência!
Do que é composto um sistema solar fotovoltaico?
Podemos
dividir um sistema fotovoltaico em seis grandes itens:
A seguir, mostraremos um desenho esquemático com a composição de um sistema solar fotovoltaico para residência. Este desenho irá te ajudar a entender o próximo tópico!
Como funciona um sistema de energia solar fotovoltaica para residência?
De forma resumida, o processo se inicia quando os módulos
solares recebem radiação solar, fazendo com que os elétrons presentes em seu
material semicondutor se agitam e produzem corrente contínua. Essa corrente é
transportada por meio de cabos até o inversor.
O inversor fotovoltaico é o equipamento responsável por
converter essa corrente contínua em corrente alternada. Desta forma a energia é
transformada para o mesmo tipo de energia que já utilizamos da rede elétrica de
nossa casa.
Depois de passar pelo inversor, a energia é ligada no Quadro
Geral e distribuída para o restante da casa. Assim, ela é utilizada para
alimentar qualquer equipamento elétrico, tomada ou iluminação da sua
residência.
Durante o dia, quando há incidência de luz solar nos painéis solares
você gera energia e consome instantaneamente. Se você gerar mais energia do que
consumir instantaneamente, este excedente é injetado na rede da concessionária
e vira créditos de energia. Estes créditos vêm explícitos na conta de luz e
podem ser consumidos em até 60 meses.
No fim do mês, sua conta de luz vai mostrar o quanto de
energia você consumiu da concessionária, e se você tiver créditos disponíveis,
estes serão abatidos até o valor da taxa mínima.
Agora que você já conhece um pouco mais sobre energia solar
fotovoltaica, vamos entender como funciona o dimensionamento de um sistema.
Como o sistema é dimensionado para minha residência?
Para residências geralmente conseguimos dimensionar um
sistema para reduzir em 100% o consumo de energia. Isso não significa que sua
conta de energia será zerada. Todos estamos sujeitos a taxas mínimas cobradas
pela concessionária de energia. Para residências essa taxa varia conforme
entrada de energia, custo da energia em cada estado, taxa de iluminação pública
e bandeiras tarifárias.
Mas, por que nem sempre é possível reduzir em 100%? Acontece
que precisamos de espaço para alocar os painéis solares, e não é toda vez que
temos este espaço disponível nas melhores condições. Mas já falaremos sobre
isto no próximo tópico.
Para dimensionar um sistema basicamente precisamos do
histórico de consumo da residência. A fatura de energia vem com o histórico de
um ano do consumo de energia, e é a partir dele que dimensionamos o sistema. A
imagem abaixo mostra o local onde fica o histórico de consumo da fatura de
energia da Celesc.
A partir desse histórico conseguimos ver qual a potência
necessária a ser instalada para reduzir em 100% o consumo de energia da
residência em questão.
Com a potência calculada, dimensionamos o número de módulos,
que vai variar de acordo com a marca e modelo. Cada modelo e marca podem
possuir potencias diferentes.
Para chegar a conclusões, além do histórico de consumo da
residência levamos em conta a radiação do local (cidade) em que se encontra a
residência, o sentido de posicionamento dos módulos no telhado (norte, leste e
etc), a inclinação dos módulos e ainda levamos em consideração se em alguma
parte do dia os módulos sofrem com a influência de sombra, por exemplo.
Usamos diferentes softwares para confirmar todas as
informações projetadas para cada cliente.
Você pode fazer uma simulação do seu sistema AQUI. É sem custos e você consegue fazer sozinho mesmo!
Em qual local da minha residência os equipamentos são instalados?
Você já deve imaginar que geralmente os módulos solares são
instalados no telhado da residência. Mas, na verdade, eles podem ser instalados
em qualquer lugar desde que não incida sombra sobre eles e que haja espaço. Por isso, geralmente o melhor
local é no telhado mesmo, já que é área mais alto da casa.
Veja abaixo uma imagem de um sistema Ecoa Energias Renováveis instalado em uma residência. Se quiser ver outras sistemas ECOA, acesse nossos projetos AQUI.
Mesmo quando alocados no telhado deve ser avaliado se nenhuma
construção vizinha fará sombra nos módulos e também o sentido das abas do
telhado. O ideal para maior eficiência dos módulos é que seja instalado no
sentido norte. As faces leste, oeste e sul geram menos energia e deve ser
avaliadas com muito cuidado para que o projeto não seja inviabilizado.
A inclinação dos módulos no telhado também é relevante e deve
ser analisada conforme a latitude em que se encontra a residência. Na região
sul, por termos uma latitude muito próxima a inclinação que geralmente os
telhados são feitos (30%), dificilmente precisamos corrigir esta inclinação na
instalação em telhados de residência.
Mas, quando necessário, esta inclinação pode ser corrigida na estrutura. Veja abaixo um projeto ECOA em que foi necessária a correção de angulo.
Cada painel possui aproximadamente 2 m², então se sua residência
foi dimensionada para 10 painéis solares, você precisará de aproximadamente 20
m² disponíveis de área para instalar os painéis.
Por isso, comentamos
que nem sempre conseguimos redução de 100% no consumo. Precisamos de espaço
para alocar corretamente as placas. Vale ressaltar que a maioria das residências
atinge uma redução de 100% no consumo.
Quando analisamos os clientes residências da Ecoa Energias
Renováveis que possuíam histórico de consumo, aproximadamente 80% deles atingem
uma redução de consumo em projeto superior a 90%.
E o inversor fotovoltaico? Este equipamento possui grau de
proteção IP65. Isso quer dizer que ele é resistente a jatos d’água e a poeira.
Porém, aconselhamos sempre que possível alocar o inversor em local protegido,
para assim aumentar sua vida útil, que é de aproximadamente 15 anos.
Muito clientes questionam sobre a estética do inversor. Sabemos que manter a casa agradável e bonita é essencial para nossos clientes. Abaixo você vê como fica um inversor instalado.
Quanto custa um sistema de energia solar fotovoltaica para uma residência?
De acordo com o estudo estratégico do segundo trimestre de
2019, desenvolvido pela Greener, o preço por watts de potência instalada
(R$/Wp) para sistemas de 2.000Wp em junho ficava em média no Brasil 6,04 R$/Wp e
para sistemas de 8.000Wp, o preço médio era de 4,41 R$/Wp.
Mas, consideramos cada projeto como único e nossas propostas
são personalizadas para atender cada situação em específico. Sendo assim, se
quiser ter sua proposta personalizada, envie uma fatura de energia para o nosso
WhatsApp por AQUI.
Contratei um projeto de energia solar fotovoltaico hoje, em quanto tempo começarei a gerar energia?
Nada melhor que um infográfico para você entender em quanto tempo poderá começar a gerar sua própria energia. Vamos partir do princípio que você ainda não tem nenhuma proposta do seu sistema e está pesquisando sobre o assunto. Veja abaixo uma simulação de quanto tempo a partir de agora você poderá começar a gerar sua energia.
Olá Marcos, obrigado por sua mensagem. Entre em contato conosco para avaliarmos qual seria a melhor opção para sua realidade e passarmos uma estimativa de valores mais precisa. Nos chame pelo WhatsApp (47) 9950 9012 ou clique aqui: https://bit.ly/3M9CUTF
Quais as diferenças de custo de cada uma delas?
Olá Marcos, obrigado por sua mensagem. Entre em contato conosco para avaliarmos qual seria a melhor opção para sua realidade e passarmos uma estimativa de valores mais precisa. Nos chame pelo WhatsApp (47) 9950 9012 ou clique aqui: https://bit.ly/3M9CUTF