Potência maior de módulos que a potência do inversor, pode?
Diversas vezes, ao cotar um kit em que a potência dos painéis é maior que a potência do inversor, fica a dúvida:
Pode ou não pode? Será que o inversor vai estragar?
Colocar uma potência maior de painel do que de inversor é chamado de Overloading ou Oversizing. É quando o sistema tem, por exemplo, 20kWp de potência painel e 15kWp de inversor, o famoso sobredimensionamento.
Para entendermos melhor esses termos, vamos iniciar explicando a curva de geração de energia solar versus as horas do dia.
Curva de geração de energia solar
Sabemos que a irradiação solar em determinada localidade se comporta de maneira diferente em função da hora do dia, do clima...
No início da manhã, ao nascer do sol temos pouca irradiação, e, ao longo do dia, essa irradiação aumenta, tendo seu valor máximo próximo do meio dia, e depois disso ela começa a cair até o sol se pôr.
E o clima, conforme foi mencionado, é um fator determinante para quantificação da irradiação.
E se você não sabia disso, sugiro aprender mais por AQUI, valerá muito a pena, eu prometo!
Podemos observar que o valor da irradiância é menor em dias nublados e tem o estado crítico em dias chuvosos, mesmo assim existe irradiância, logo há produção de energia mesmo em dias chuvosos.
Diante desses conceitos, podemos adentrar no oversizing do sistema fotovoltaico.
Oversizing e Clipping nos sistemas fotovoltaicos
Supondo dois microinversores com potência total de 2400W e 8 módulos de 300 W, as duas potências estão equivalentes, com 2400W de microinversor e 2400W de painel.
Porém, os módulos não vão entregar os 2400W ao microinversor, e isso acontece devido à variação da irradiância solar ao longo dia, como mostrado anteriormente, e também às perdas de energia, que estão relacionadas com a temperatura, a posição do sol, orientação geográfica do arranjo fotovoltaico, sujeira, sombreamento, entre outros fatores.
Então como será a curva de geração do meu sistema fotovoltaico nessa situação?
A curva de geração de energia será uma parábola, e em algum momento do dia o microinversor conseguirá injetar a potência máxima. Geralmente, a potência máxima é alcançada próximo do meio dia, no sol a pino. Neste caso, os módulos entregam os 2400 W para os microinversores que, por sua vez, entregam 2.400 W para a rede elétrica.
Agora, quando é dimensionado uma potência maior de módulos, essa curva de injeção tende ser mais achatada, ou seja, a quantidade de energia entregue no início da manhã será maior (pois tem mais módulo para gerar energia), no sol a pico a geração continuará máxima (porém limitado a entrega de 2400W) e no final da tarde a injeção de energia será maior também (pois tem mais módulos que no primeiro cenário).
Isso é comum no setor solar, e cada fabricante disponibiliza no datasheet do inversor a capacidade máxima que aquele inversor suporta de oversizing.
Analisando os gráficos, nesta imagem da esquerda, podemos visualizar uma produção maior de energia, representada por essa área laranja. Porém, o inversor não vai injetar mais que sua capacidade nominal (2400W).
Haverá um ganho na produção de energia antes do pico do sol, que é no início da manhã e no final da tarde, isso acontece porque teremos uma potência maior de módulos e, consequentemente, o inversor injeta uma potência mais alta durante um período maior do dia.
Quando o sol atinge o seu pico, ocorre a limitação de potência do inversor, que é conhecida como “clipping”, que nada mais é que o corte do topo do gráfico (imagem da direita), limitando a potência injetada à potência máxima do inversor. Neste ponto, surge uma outra pergunta:
Esse efeito do clipping pode causar danos ao meu inversor? Ele vai trabalhar com uma temperatura maior?
Essa dúvida é muito comum, e a resposta é que não existe dissipação de energia quando ocorre o clipping, ou seja, o inversor não vai trabalhar em uma temperatura mais alta por causa desse efeito.
E isso ocorre porque durante a limitação de energia, o inversor controla a energia de entrada proveniente do arranjo fotovoltaico deslocando o ponto de operação do arranjo para um ponto de operação de maior tensão e menor corrente ao longo da curva I-V do arranjo.
Esse controle é feito pela MPPT no inversor fotovoltaico. Se quiser saber um pouco mais sobre o assunto, temos um vídeo explicando em detalhes.
Sabendo disso, é vantajoso a utilização do sobredimensionamento dos módulos fotovoltaicos em relação ao inversor?
A resposta é: depende.
Temos dois gráficos abaixo: o primeiro demonstra claramente que temos um ganho de produção de energia em dias em que a radiação solar não estiver favorável.
Já o segundo gráfico, com boas condições meteorológicas, temos um ganho de energia, que seria a potência de injeção adicional (área em verde do gráfico), esse ganho de energia deve ser superior a área de potência não injetada (área em cinza do gráfico).
Dessa forma, teremos uma relação favorável se tratando de sobredimensionamento do sistema.
Aqui a regra é: A quantidade de energia que vamos ganhar pela manhã e pela tarde tem que ser maior que a quantidade de energia que vamos deixar de gerar quando o microinversor atingir sua potência máxima.
O sobredimensionamento do inversor/microinversor é muito utilizado e devemos colocar na balança o custo benefício dessa parática, garantindo sempre que a produção de energia da potência adicional será maior que a energia perdida pelo efeito clipping.
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