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Sobredimensionamento do inversor: o que você deve saber

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Maurício Ritter

Suporte Técnico Tier 1

September 17, 2020 Comments ()
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Sobredimensionamento do inversor: o que você deve saber

O sobredimensionamento (em inglês oversizing) é uma ferramenta importante na hora de dimensionar um sistema fotovoltaico e por isso é importante entender quais as características e os impactos do sobredimensionamento de seu projeto.
Porém antes de iniciar precisamos pensar: Nós escolhemos a quantidade de módulos de acordo com o inversor ou escolhemos o inversor para uma quantidade de módulos prevista no projeto? Vamos analisar a seguir.

É comum que haja discussão sobre qual é a melhor relação entre potência de módulos e a potência do inversor. Para analisar as possibilidades no dimensionamento de um projeto, vamos verificar na fórmula abaixo o coeficiente de dimensionamento em relação CC/CA (Corrente Contínua/ Corrente Alternada) do inversor, conhecido também como IR (inverter ratio):

coeficiente de dimensionamento

 

Logo, no dimensionamento as possíveis variações serão:
Dimensionamento CC/CA (IR)  < 100% - inversor subdimensionado, as potências dos módulos são inferiores ao valor nominal do inversor
Dimensionamento CC/CA (IR)  = 100% - inversor dimensionado na potência nominal.
Dimensionamento CC/CA (IR) > 100% - inversor sobredimensionado, as potências dos módulos são superiores ao valor nominal do inversor.

 

Logo, se utilizarmos uma potência de painéis (CC) maior do que a potência nominal do inversor (CA), estaremos sobredimensionando o inversor. 

O inversor fotovoltáico possui um limite máximo de potência de saída, que é pré configurado pelo fabricante de acordo com as características do inversor. Esse limite de potência é indicado no datasheet do equipamento como “potência máxima CA”. Isso quer dizer que mesmo que a potência dos módulos (CC) seja maior do que o valor de potência nominal do inversor (CA), o inversor irá gerar potência na saída apenas até o seu valor máximo e a potência adicional dos módulos será “cortada”. Esse comportamento é conhecido como “clipping” ou “ceifamento”.

Clipping

Figura 1: Gráfico indicando o ceifamento (clipping) de um inversor SE75K SolarEdge com sobredimensionamento CC/CA de 130%.

 

É comum o instalador pensar “Se o inversor irá cortar a potência excedente, então por que fazer o sobredimensionamento?” E essa é uma ótima pergunta que vamos responder a seguir.

 

Por que fazer o sobredimensionamento do inversor?

Os módulos fotovoltaicos normalmente não trabalham em sua potência máxima na maior parte do tempo. Diversos fatores impactam em sua potência de saída e esse é o principal motivo para realizar o sobredimensionamento. Com o sobredimensionamento do inversor você poderá utilizar a máxima potência disponível do inversor com muito mais frequência. Isso permitirá que você tenha uma maior geração de energia no período da manhã e da tarde, e nos poucos dias em que o sistema irá atingir sua potência máxima, caso o sobredimensionamento seja realizado corretamente, o valor adicional gerado nesses períodos será maior que o valor ceifado (clipping).

Por que fazer o sobredimensionamento do inversor?

Figura 2: Gráfico de comparação de geração em um dia de sol entre um sistema sem sobredimensionamento e um sistema com sobredimensionamento de 135%. 

 

Veja abaixo os principais motivos que impactam na potência dos módulos fotovoltaicos.

 

Potência pico (STC)

Os módulos fotovoltaicos, indicam em seu datasheet a potência pico (Wp), que é o valor de potência encontrado em laboratório durante testes em condições padrão (STC- Standard Test Conditions), porém sabemos que em uma instalação real os painéis trabalham a maior parte do tempo em condições de temperatura e irradiação bem diferentes das encontradas em laboratório, isso significa que você deve considerar que o módulo irá produzir na maior parte do tempo uma potência menor do que o valor indicado por seu fabricante no datasheet.

 

Degradação Linear

Outra característica dos módulos fotovoltaicos é que eles apresentam uma degradação natural ao longo dos anos. Essa característica é indicada no datasheet do módulo e normalmente indica que ocorrerá uma degradação um pouco maior no primeiro ano e depois uma degradação linear, chegando a uma diferença de 20% ao longo de 20 anos. 

 

Outros fatores

Características como temperatura, local de instalação, orientação e inclinação do módulo também terão impacto na potência máxima que esse módulo irá alcançar. Também deve ser considerado o acumulo de poeira e sombreamentos.

 

Qual o sobredimensionamento ideal?

Já vimos que diversas características impactam na performance dos módulos fotovoltaicos e concluímos que na maior parte dos projetos é interessante fazer o sobredimensionamento para utilizar todo o potêncial de seu inversor. Para determinar qual o sobredimensionamento que será realizado, devem ser consideradas as caracteríticas da instalação e projeto. Conforme detalhes apresentados a seguir.

 

Recomendação máxima do fabricante

Na folha de dados técnicos do inversor (datasheet) é possível verificar o valor máximo de sobredimensionamento recomendado pelo fabricante do inversor. Esse valor pode ser expressado em porcentagem (%) ou em potência máxima pico (Wp). Portanto, ao definir o sobredimensionamento deve ser verificado qual o valor máximo permitido pelo fabricante.
Os inversores da SolarEdge permitem um sobredimensionamento entre 135% à 155% de acordo com o modelo utilizado. Veja exemplo do recorte do datasheet dos inversores trifásicos abaixo:

Investores trifasicos

Figura 3: Recorte do datasheet dos inversores trifásicos, indicando a máxima potência CC recomendada pelo fabricante.

 

Simulação do sistema fotovoltaico

A simulação do sistema fotovoltaico, permite identificar qual é a estimativa de produção do sistema, levando em consideração a performance do módulo para um determinado local e características de instalação.
A SolarEdge possui a ferramenta de simulação on-line e gratuita, chamada SolarEdge Designer. Essa plataforma permite você fazer simulação do sistema fotovoltaico com inversores e otimizadores de potência SolarEdge e gerar um relatório com a estimativa de produção mês a mês e anual, indicando o percentual de energia ceifada (clipping).  
O Designer considera na simulação o valor de potência efetiva do módulo, ou seja , de acordo com as características do local, e não o valor de potência pico (STC), indicados no datasheet. Veja abaixo um exemplo de relatório do SolarEdge Designer.
SolarEdge Designer

Figura 4: Recorte do relatório de um projeto com 149% de oversizing, realizado pela plataforma SolarEdge Designer indicando a informação de energia Ceifada.

 

Analise Econômica do projeto

O último passo na seleção do valor de sobredimensionamento é a análise econômica do projeto. Ao realizar a simulação é possível identificar qual a quantidade de módulos é necessário para atender a geração de energia do projeto. Como vimos acima, dependendo das características do projeto chegará um momento que o aumento de potência CC dos módulos não será aproveitada pelo inversor, causando um ceifamento maior de energia (clipping) do que o aumento de geração. E é nesse momento que a análise financeira é importante, pois além das características técnicas, precisa ser identificado se o investimento adicional com a adição de módulos fotovoltaicos trará um retorno proporcional na geração de energia, impactando diretamente no retorno de investimento do projeto. 

Para exemplificar fizemos duas simulações na plataforma SolarEdge Designer, em ambas simulações foram utilizados as mesmas características de projeto (orientação, inclinação, etc) e em ambas simulações foi utilizada uma potência de módulos de 9000Wp. Na primeira simulação utilizamos um inversor SE600H (6000w) com um sobredimensionamento de 150% e na segunda simulação utilizamos um inversor SE9200H (9200w) sem sobredimensionamento. Como pode ser verificado no gráfico abaixo, mesmo com a mesma quantidade de módulos o inversor SE9200H teve uma geração de aproximadamente 20% maior do que o inversor SE600H, isso porque no inversor SE6000H devido o alto nível de sobredimensionamento o ceifamento (clipping) cortou grande parte da produção do módulos. Com base nesses dados basta analisar se o custo adicional dos módulos justifica a produção de energia ou é melhor investir em um inversor maior e reduzir a quantidade de módulos? A decisão vai depender dos preços de aquisição do inversor e dos módulos. 
 

Analise Econômica do projeto


Figura 5: Gráfico de comparação de geração/mês entre inversor SE600H com sobredimensionado de 150% e inversor SE9200H sem sobredimensionamento, ambos com a mesma quantidade de módulos.

 

Cuidados a serem tomados

O sobredimensionamento excessivo pode impactar no período de vida útil do equipamento.  Pois, o inversor irá operar com maiores níveis de potência por períodos mais longos aumentando a temperatura interna de operação. Por isso a recomendação de sobredimensionamento máximo do fabricante deve ser considerada afim de evitar prejuízo no tempo de vida útil do equipamento e perdas de garantia.

 

Conclusão

O sobredimensionamento é fundamental para maximizar a energia gerada pelo sistema, visto que os módulos fotovoltáicos são impactados por diversos fatores e por isso na maior parte do tempo os módulos não irão gerar sua potência nominal e também terão uma diminuição de forma gradativa na potência devido a degradação linear do módulos. 
Para a definição do valor de sobredimensionamento deve ser considerado as características técnicas do projeto e recomendações do fabricante do inversor.
O sobredimensionamento não é apenas um fator técnico, porém também econômico, pois irá impactar diretamente no retorno de investimento do projeto.

 

Referências bibliográficas:

SolarEdge, “Technical Note - Oversizing of SolarEdge Inverters”, August, 2019.

 

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