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:

1. Garantir uma maior eficiência do sistema, elevando a capacidade total do inversor com maior frequência.
2. 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.

A energia solar fotovoltaica é aquela obtida através da captação da luz do sol. Ela é gerada por meio de materiais semicondutores presentes na célula fotovoltaica, um dos principais componentes de um painel solar. Essa forma de geração de energia cresce de maneira exponencial e a cada ano se torna mais atraente para as residências brasileiras.

Um sistema de energia solar fotovoltaico não possui um funcionamento complicado, mas, tudo que é novo precisa ser esclarecido e bem estudado.

Depois de instalado um sistema de energia solar fotovoltaico é natural surgirem algumas dúvidas, principalmente com relação aos dados de geração de energia. Isso acontece porque nem todos os dados de geração aparecem na fatura de energia do micro e mini gerador. O que às vezes passa despercebido é o que chamamos de consumo instantâneo.

Ao longo dos anos, notamos que a dúvida sobre os dados de geração é recorrente. Por isso vamos esclarecer aqui alguns conceitos, como consumo instantâneo e energia injetada do sistema solar fotovoltaico!

Consumo instantâneo

É o que geramos de energia pelo sistema fotovoltaico e consumimos instantaneamente. Se você está com ar condicionando ligado, ele está consumindo energia instantaneamente, assim como outros aparelhos ligados neste momento como: geladeira, maquinários diversos em sua empresa, ou até mesmo fornos em sua indústria.

Energia injetada

Já a energia injetada na rede é aquela que não foi usada no consumo instantâneo. Ou seja, seu sistema gerou mais energia do que precisava e, assim, injetou energia na rede da concessionária, gerando o que chamamos de créditos. Estes créditos podem ser usados em até 5 anos.

Total da energia gerada pelo seu sistema fotovoltaico

O total de energia que seu sistema gera pode ser acompanhado nos dados de monitoramento do seu sistema. Por exemplo, no caso de inversores da marca ABB, o aplicativo é o Aurora Vision, acesse AQUI para descobrir mais sobre esse aplicativo. Já para inversores da marca Fronius, o acesso é por AQUI. Para visualizar sua geração de energia é necessário inserir os dados de Login e Senha. O total de geração é a soma do consumo instantâneo com a energia injetada. Este dado não vem na sua fatura de energia, pois, como pudemos observar, a energia instantânea não passa pelo relógio medidor.

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Entendendo a fatura de energia

Para entender uma fatura de energia de uma unidade consumidora que possui sistema solar fotovoltaico, nada melhor do que um exemplo prático. Abaixo um exemplo de fatura de energia da Celesc, a principal concessionária de Santa Catarina.

Vamos aproximar cada um dos itens de 1 a 5, que são os mais relevantes para o assunto em questão.

Agora, vamos à explicação de cada um dos itens.

1. Consumo Total Faturado 232 kWh: corresponde ao total de energia que você utilizou da concessionária no período de leitura da fatura. É a energia que, neste caso, a Celesc forneceu quando o sistema solar fotovoltaico não gerou energia suficiente para abater o seu consumo. Por exemplo, à noite, quando o sistema fotovoltaico não gera energia, então utilizamos energia da rede.
2. Dados do Faturamento: descrição das tarifas aplicadas, bandeiras e créditos abatidos. A fatura hoje vem com o valor relativo do uso da rede (TUSD), separado do valor da tarifa de energia (TE). Isto porque ainda é cobrado o ICMS sobre a TUSD quando o crédito do sistema é devolvido, e no caso da TE, temos isenção do ICMS. Ainda, no caso desta fatura, que é de um cliente residencial, o valor da energia é mais barato até o consumo dos primeiros 150 kWh (incidência de 12% de ICMS), por isso a descrição do consumo vem separada (150 + 82 kWh), pois o valor é diferente após 150 kWh (incidência de 25% de ICMS). A parte com o sinal “negativo” é o abatimento de créditos (isso quando o sistema tem créditos disponíveis), onde é descontado até chegar no valor da taxa mínima. Neste caso, como a entrada de energia é bifásica, a taxa mínima é referente a 50 kWh. Por isso, foi abatido apenas 182 kWh (235 – 182 = 50 kWh).
3. Saldo do mês geral: 14: é o que sobrou de créditos gerados no mês referente à fatura, descontando o que já foi abatido na fatura em questão: 14 kWh.
4. Acumulado geral: 23: é o total de créditos que seu sistema possui para abater nos próximos 5 anos: 23 kWh.
5. Consumo compensado pela mini/microgeração (182 kWh): é a quantidade de créditos que foi usada para abater a energia utilizada da concessionária no referente mês.

Lembra que falamos sobre consumo instantâneo? Percebeu que ele não apareceu em nenhuma das descrições da fatura apresentada? Isso porque a Celesc realmente não tem como medir ele, nem o total que o sistema solar gerou de energia. A concessionária apenas mapeia a energia que é injetada na rede, ou seja, os créditos gerados.

Já comentamos que é possível saber quanto o sistema gerou de energia acessando os dados do inversor nos referentes aplicativos. Então, vamos acessar os dados do sistema relativo a esta fatura, para saber, assim, quanto foi gerado de energia!

Agora sim temos o total gerado pelo sistema fotovoltaico. Considerando o mesmo período de leitura da fatura, o sistema gerou 282 kWh. Mas, e o consumo instantâneo? O consumo instantâneo do mês vai ser, basicamente, o total de geração do sistema menos o que foi injetado na rede (gerado de crédito). Como o saldo de créditos do mês foi 14 kWh e os créditos utilizados foram 182 kWh, somando 14 + 182, temos 196 kWh de energia injetada na rede. Para saber o consumo instantâneo, então, fazemos o total de energia gerada pelo sistema menos os créditos no mês: 282 – 196 = 86 kWh.

Apresentamos muitos números, então, para esclarecer melhor, veja a imagem abaixo com um resumo do exemplo que mostramos por aqui!

Lembramos que utilizamos aqui um exemplo real de uma Unidade Consumidora com sistema solar fotovoltaico. Mas, cada caso é diferente um do outro. Por exemplo, se sua entrada de energia for trifásica ou monofásica, o valor da taxa mínima é diferente. Porém, o passo a passo para entender os dados de geração e consumo do sistema é o mesmo.

Também é possível que os resultados sejam diferentes se no mês analisado o seu sistema gerou mais ou menos energia.

Esperamos que este post tenha esclarecido dúvidas com relação aos dados de geração e consumo daqueles que já possuem um sistema fotovoltaico conectado à rede. Para quem ainda não começou a gerar sua própria energia, esperamos ter apresentado dados esclarecedores sobre como acompanhar e monitorar um sistema solar fotovoltaico.

Ainda tem dúvidas? Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis diretamente por meio do nosso WhatsApp, ficaremos felizes em lhe atender!

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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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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 a quarta 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.

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.

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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.

Referências:
Photovoltaic-Institute Berlin
Portal Solar
Unisun – Imagem de Capa