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Inversores de potência para energia solar (ART4494)

Os inversores de potência, inversores de tensão ou ainda inversores de corrente como também são chamados, consistem num bloco indispensável de qualquer sistema de geração de energia solar. Interfaceando o painel solar com os diversos aplicativos tais como as cargas alimentadas, baterias e até mesmo a rede de energia para fornecer o excedente da geração, estes blocos estão disponíveis com cada vez maior tecnologia com vantagens que todo o desenvolvedor deve conhecer. Neste artigo tratamos um pouco mais do assunto.

Na configuração muito simples de geração de energia a partir de painéis solares (e outras fontes alternativas como, por exemplo, geradores eólicos e hidráulicos) tínhamos simplesmente um inversor que elevada a tensão gerada para uma tensão alternada semelhante a da rede local.

É claro que, num bloco intermediária podia haver uma bateria que seria carregada para fornecer energia na ausência de luz incidindo no painel solar, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Configuração simples
Figura 1 – Configuração simples

 

Este tipo de inversor de tensão, também conhecido pela denominação off-grid ou autônomo, não tenha conexão alguma com a rede de energia ou eventuais dispositivos de gerenciamento da energia.

Sua base estava num simples oscilador, normalmente já operando na frequência da rede, capaz de gerar uma tensão alternada de 110V (127) ou 220 V (240V) com a forma de onda aproximadamente senoidal e potência de acordo com a capacidade do painel solar. Na figura 2 temos um circuito típico.

 

Figura 2 – Circuito típico de inversor solar simples (autônomo)
Figura 2 – Circuito típico de inversor solar simples (autônomo) | Clique na imagem para ampliar |

 

Nas configurações mais elaboradas o circuito já podia incluir uma operação PWM com sistema de regulagem de tensão capaz de produzir uma tensão senoidal de melhor qualidade e estabilidade tanto de frequência como de tensão.

No entanto, com a evolução do rendimento dos painéis solares e a redução constante de seu custo, é possível obter cada vez maior potência e com isso, os circuitos inversores devem ter algo mais e inclusive devem ser agregadas novas funções em novos blocos como, por exemplo, os gerenciadores de carga das baterias, conforme mostra a figura.

 

Figura 3 – Sistema off grid completo
Figura 3 – Sistema off grid completo

 

Mas, este é ainda um sistema off-grid. Hoje, temos uma possibilidade muito interessante que já está sendo explorada em diversos locais em nosso país e que deve ser analisada.

Se seu sistema solar tem uma capacidade de geração de energia maior do que você necessita em determinados horários, você pode vender o excedente para as empresas de energia.

Você terá então um sistema com inversor on-grid. Trata-se de um inversor “inteligente” que aplicada à rede de energia, o seu excedente com recursos que permitem que a empresa fornecedora possa medir quanto você gerou.

Ela contabiliza esse excedente fornecido, e o abate da sua conta ou eventualmente, se você tiver um crédito deposita em sua conta. Na figura 4 temos o diagrama de blocos de um sistema desse tipo.

 

Figura 4 – Sistema on-grid
Figura 4 – Sistema on-grid

 

Evidentemente, o projetista ou instalador de sistema de fornecimento de energia solar devem conhecer os diversos blocos e, muito mais o maker que deve saber como integrá-los em seus projetos.

No Brasil, as instalações de sistemas de produção de energia solar por fotocélulas (células fotovoltaicas) estão regulamentadas pelas portarias do INMETRO 004 e 357.

Essas portarias que podem ser acessadas pela internet no link http://www.aneel.gov.br/documents/656877/16832773/5+-+NORMAS+T%C3%89CNICAS+BRASILEIRAS.pdf/9aeffe7c-dcbf-49c7-f5a6-6d2880d9f9fe ,

Na figura 5 temos um sistema on-grid de gerenciamento completo de energia na forma de um kit de kit. Trata-se do Solar BLE Sensor da Cypress que pode ter seu manual acessado em: https://br.mouser.com/datasheet/2/100/CYALKIT-E02%20Kit%20Guide-957939.pdf

 

 Figura 5 – Solar BLE Sensor
Figura 5 – Solar BLE Sensor

 

As combinações de componentes e circuitos podem variar muito, considerando-se ainda recursos de conectividade, por exemplo, que tenham acesso à internet, de modo a possibilitar o monitoramento e gerenciamento remoto.

 

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