O que é e como funciona?

O Que É e Como Funciona um Sistema de Energia Solar Fotovoltaica Conectado à Rede da Distribuidora de Energia Elétrica?

Aspectos Técnicos

O sistema de energia solar fotovoltaico é um conjunto de componentes passivos e ativos que devidamente selecionados e interconectados produzem a partir da luz do sol energia elétrica em corrente alternada com as mesmas características da rede da distribuidor de energia elétrica que atende o imóvel (Unidade Consumidora) em que o sistema está instalado. A energia elétrica gerada é utilizada para alimentar inicialmente as cargas do próprio imóvel e o excedente é injetado na rede elétrica da distribuidora local a fim de gerar os créditos energéticos em kWh.

Um sistema de energia solar fotovoltaica em operação e devidamente homologado junto à distribuidora de energia elétrica contempla os seguintes componentes básicos:

  1. Módulo Fotovoltaico (Placa Solar): Disponíveis em vários tipos de materiais construtivos e características técnicas diversas;
  2. Estrutura de fixação dos módulos fotovoltaicos:  O tipo de estrutura utilizada depende do local selecionado para instalação dos módulos fotovoltaicos;
  3. Inversor Inteligente: Podem ser do tipo inversor de string, também chamados de String Inverter ou inversor de parede, ou micro inversor;
  4. Dispositivos de proteção e seccionamento CC (Corrente Contínua): Fusíveis, DPS (Dispositivos de Proteção conta Surto) e chave seccionadora CC. Estes itens são exclusivos de sistemas que utilizam a solução de inversor de string. Por trabalharem com corrente contínua, estes dispositivos devem ser instalados em um quadro de energia separado do quadro principal de distribuição de energia do imóvel. Este novo quadro recebe o nome popular de String Box;
  5. Dispositivos de proteção CA (Corrente Alternada): Disjuntores e DPS. Estes itens são comuns a sistemas com inversores de string e micro inversores;
  6. Medidor de energia bidirecional: Este medidor é de responsabilidade da distribuidora de energia elétrica. Tem a função de registrar as energias consumida e injetada (créditos energéticos) na rede de distribuição de energia elétrica.

Obs: String é a associação em série de um certo número de módulos fotovoltaicos. A quantidade de módulos fotovoltaicos de uma string depende diretamente das características técnicas do módulo fotovoltaico e do inversor de string utilizado no sistema e das características de radiação solar e térmicas do local de instalação do sistema fotovoltaico.

O funcionamento básico de um sistema de energia solar fotovoltaico é o seguinte:

  1. A luz do sol incide sobre os módulos fotovoltaicos e estes a convertem em energia elétrica e forma de corrente contínua (CC);
  2. Após passar pelos dispositivos de proteção e seccionamento, a corrente contínua chega ao inversor inteligente e este a converte em corrente alternada com as mesmas características (Tensão, frequência e fase) da rede da distribuidora de energia elétrica que está atendendo o o imóvel;
  3. Após passar pelos dispositivos de proteção, a energia elétrica em corrente alternada gerada pelo sistema fotovoltaico é entregue no quadro principal de distribuição de energia elétrica do imóvel;
  4. Dependendo da quantidade de energia gerada e da demanda instantânea de consumo de energia do imóvel, parte da energia gerada é consumida localmente para suprir as cargas no imóvel e o excedente é injetada na rede da distribuidora de energia elétrica.

Assista o vídeo abaixo e entenda mais detalhadamente como funciona um sistema de energia solar fotovoltaica em uma solução utilizando inversor de string.

O funcionamento de uma solução com micro inversor é muito parecida. A diferença é que os micro inversores ficam localizados logo abaixo dos módulos fotovoltaicos e estes são ligados diretamente aos micro inversores. Nesta configuração, a corrente contínua gerada pelos módulos fotovoltaicos é convertida em corrente alternada pelos micros inversores e esta já pode ser entregue através de um único cabo diretamente no quadro principal de distribuição de energia elétrica do imóvel. Os dispositivos  de proteção CA do sistema fotovoltaico podem ser instalados no próprio quadro principal de distribuição de energia elétrica do imóvel.

 

Veja na figura abaixo uma representação básica da instalação de um sistema de energia solar fotovoltaica utilizando a solução com micro inversores.
YC500A BR Micro Inversor APsystems W28 Engenharia
Instalação Básica de Micro Inversores Modelo YC500A BR da APsystems

A principal característica técnica de diferenciação entre as duas soluções é a forma como os módulos fotovoltaicos trabalham para gerar energia. Na solução com inversor de string os módulos fotovoltaicos são ligados em série e todos devem estar recebendo radiação solar para a máxima geração de energia. Caso um único módulo fotovoltaico estiver sofrendo sombreamento, a geração de energia de todo o conjunto será impactada. Na solução com micro inversor, cada módulo fotovoltaico é ligado a uma entrada do seu o micro inversor correspondente e a energia gerada por cada módulo fotovoltaico é tratada de forma independente. Nesta configuração, se um módulo fotovoltaico estiver recebendo sombreamento a geração de energia dos outros módulos fotovoltaicos não é impactada.

A decisão por utilizar uma solução com inversor de string ou com micro inversores deve-se basear nas necessidades e exigências do cliente e nas características do local de instalação do sistema de energia solar fotovoltaica. Cada solução possui suas características específicas e cabe ao projetista decidir qual a melhor solução para atender o cliente.

A geração de energia tem relação direta com a radiação solar e as características térmicas do local de instalação do sistema fotovoltaico, com a quantidade, orientação, inclinação e sombreamento dos módulos fotovoltaicos e com a eficiência dos inversores inteligentes. Devido a estes fatores que o projeto de um sistema de energia solar fotovoltaica é único.

Os inversores inteligentes trabalham em paralelismo permanente com a rede de distribuição de energia elétrica. Isto significa que os inversores inteligentes necessitam da rede da distribuidora como referência para gerarem energia. Na falta da rede da distribuidora de energia elétrica, o inversor inteligente se desliga imediatamente. Esta medida de segurança é chamada de anti-ilhamento e é necessária para preservar a integridade do inversor inteligente e da pessoa que estiver realizando a manutenção na rede externa da distribuidora de energia elétrica. O inversor inteligente implementa diversas outras medidas de segurança, as quais são definidas em normas específicas para obtenção do certificado de homologação junto ao INMETRO.

Certificação, Normas e Regulamentações

O projeto de um sistema de energia solar fotovoltaica deve seguir normas técnicas nacionais e internacionais (ABNT, IEC, etc.). Os módulos fotovoltaicos e os inversores inteligentes prioritariamente devem possuir certificação INMETRO. Os profissionais responsáveis pelo projeto e instalação devem apresentar ART (Anotação de Responsabilidade Técnica) para os serviços que estarão prestando. Somente após parecer de acesso positivo emitido pela distribuidora acessada é que o sistema poderá ser instalado. A substituição do medidor de energia pelo modelo bidirecional por parte da distribuidora de energia elétrica só ocorre após vistoria técnica do sistema instalado. Aprovada a instalação, o medidor é substituído e é a partir de então que o cliente (Unidade Consumidora) passa a fazer parte do sistema de compensação de energia elétrica.

Todos os trâmites e normas a serem seguidas são definidas pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).  As mais importantes são a Resolução Normativa N° 482/2012, Resolução Normativa N° 687/2015 e Seção 3.7 do módulo 3 – Acesso ao Sistema de Distribuição – do PRODIST (Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional). Para detalhes sobre as regulamentações e informações gerais do setor de geração distribuída, acesse o portal da Aneel clicando aqui. Vale ressaltar que as normas e regras da distribuidora de energia elétrica acessada também devem ser respeitadas a fim de ter o projeto do sistema de energia solar fotovoltaica aprovado.

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O sol brilha para todos e é de graça!!!!