Confronto de grampos: As relações DC:AC não são iguais

No Capítulo 2, descrevemos a diferença nas relações CC:CA entre microinversores e inversores de string, mesmo quando as baterias não são usadas. Este capítulo bônus aborda os detalhes de por que e como os inversores string superam os microinversores.

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Relação CC:CA: O que significa

A relação CC:CA é uma métrica fundamental no projeto solar. Ela compara a capacidade total de energia de seus módulos solares (CC) com a capacidade máxima de saída de seu inversor (CA). Por exemplo, um sistema de 15 kW com um inversor de 11,4 kW (ou soma da capacidade do microinversor) tem uma relação CC:CA de 1,3:1.

De acordo com a Aurora Solar, um software líder em design solar e simulação de desempenho, "muitas vezes faz sentido superdimensionar um painel solar, de modo que a relação CC-CA seja maior que 1. Isso permite uma maior colheita de energia quando a produção está abaixo da classificação do inversor, o que normalmente acontece na maior parte do dia".

No entanto, continua a Aurora Solar, "essa abordagem não é isenta de custos. Ou você gasta dinheiro em um inversor adicional ou perde a coleta de energia devido ao corte do inversor".

Mas nem todas as relações CC:CA se comportam da mesma forma, especialmente quando se comparam inversores de string e microinversores.

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Clipping: Inversores de cordas vs. Microinversores

Embora tanto os inversores de string quanto os microinversores consumam energia quando a saída do módulo excede a capacidade do inversor, os inversores de string consumirão menos, em média, porque:

1. Suavização de potência agregada em inversores de cadeia

Os inversores de cadeia gerenciam a energia no nível da matriz, combinando a saída de todos os módulos em uma única entrada CC. Isso significa que:

• Os módulos se equilibram entre si: Se um grupo de módulos estiver produzindo energia de pico (por exemplo, voltado para o oeste à tarde) enquanto outro estiver sombreado ou operando abaixo do pico (por exemplo, voltado para o leste à tarde), é menos provável que a saída total da matriz exceda a capacidade do inversor.
• Curva de saída mais suave: A geração combinada de todos os módulos reduz a probabilidade de corte, mesmo quando os módulos individuais estão operando na capacidade máxima.

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2. Clipping por módulo em microinversores

Os microinversores operam de forma independente para cada módulo, convertendo CC em CA no nível do módulo, criando ineficiências:

• Clipping em cada módulo: Cada microinversor é classificado para uma capacidade fixa (por exemplo, 350 W). Se um módulo de 450 W atingir seu pico, os 100 W excedentes serão cortados, mesmo que outros módulos do sistema estejam produzindo menos do que seu pico.
• Sem compartilhamento entre os módulos: Diferentemente dos inversores de string, os microinversores não podem agregar energia entre os módulos, de modo que o excesso de energia dos módulos de alto desempenho é perdido, mesmo que outros módulos tenham desempenho inferior.

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Comparação da produção de energia com um exemplo específico

Vamos ver a diferença comparando o desempenho de microinversores com inversores de string com a mesma relação CC:CA na mesma casa (veja a Figura 16) com os seguintes recursos:

• Instalação solar de 15kW composta por módulos de 35x440W
• 2 matrizes: 17 módulos no leste (azul), 17 no oeste (amarelo)
• O sol está brilhando na matriz oeste, gerando um potencial de 400 W por módulo
• A matriz East gera 250 W por módulo
• Opção 1: Otimizadores de 700W + inversor de string de 11,4kW (proporção 1,35:1 CC:CA)
• Opção 2: microinversores de 325 W em cada módulo (relação CC:CA de 1,35:1)

Abaixo, podemos ver a comparação de desempenho entre essas duas configurações. Os microinversores na Opção 2 cortam 13% da produção porque cortam no nível do módulo. O inversor de string na Opção 1 não corta porque a produção mais baixa na matriz leste equilibra a produção mais alta da matriz oeste.

Potencial máximo de saída

• Leste: 4.500W (250W x 18)
• Oeste: 6.800W (400W x 17)
• Total: 11.300W (4.500W + 6.800W)

Arquitetura DC: 

• Leste: 4.500W (250W x 18)
• Oeste: 6.800W (400W x 17)
• Total: 11.300W (4.500W + 6.800W)
• 0% de recorte

Arquitetura AC

• Leste: 4.500W (250W x 18)
• Oeste: 5.525 W (325 W x 17)
• Total: 10.025W (4.500W + 5.525W)
• 13% de recorte

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A diferença diária

As curvas de produção de energia na Figura 16 ilustram a diferença de desempenho entre as duas tecnologias ao longo de um único dia.

Arquitetura CC: Só será cortado se a SAÍDA TOTAL DE ENERGIA (matrizes LESTE + OESTE) exceder a capacidade do inversor. Com orientações diferentes. O corte é menos provável.

Arquitetura CA: Cortes em cada módulo - portanto, primeiro as matrizes LESTE e depois as OESTE são cortadas, reduzindo a SAÍDA TOTAL DE ENERGIA. O corte é mais provável.

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O papel da orientação do módulo

Os módulos são frequentemente instalados em várias orientações (por exemplo, telhados voltados para o leste e para o oeste) porque:

• Os telhados residenciais têm espaço limitado. Várias orientações capturam mais área de superfície.
• Picos distribuídos: Os módulos voltados para diferentes direções produzem seu pico de saída em diferentes momentos do dia, criando uma curva de saída geral mais suave.
• Capturar as horas da manhã e da noite. Cada vez mais, a manhã e a noite são compensadas com taxas mais altas pelos serviços públicos do que o meio do dia, em grande parte devido à prevalência da energia solar na rede
• Redução de cortes: Mesmo com uma alta relação CC:CA, a saída total do sistema tem menos probabilidade de exceder a capacidade do inversor com inversores string

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Conclusão

Nem todas as relações CC:CA são criadas da mesma forma. Embora tanto os inversores de string quanto os microinversores cortem energia quando a energia CC excede a capacidade CA, os inversores de string reduzem significativamente as perdas por corte ao agregar energia em toda a matriz.

Para os proprietários de residências que buscam maximizar sua produção e economia de energia, um sistema de inversor de string otimizado para CC é a escolha certa - capturando mais energia, minimizando perdas e se preparando para o futuro da energia solar + armazenamento.

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Abaixo está uma lista completa dos capítulos incluídos nesta série (os links serão adicionados à medida que os capítulos forem publicados):

Abaixo está uma lista completa dos capítulos incluídos nesta série (os links serão adicionados à medida que os capítulos forem publicados):

1. Resumo: O imposto crescente sobre microinversores
2. Linhas de tendência: Principais mudanças no setor de energia solar
3. Clipping Fiscal: Deixando energia na mesa
4. Imposto de conversão: O custo oculto das baterias com acoplamento CA
5. Imposto sobre equipamentos: Mais equipamentos, mais problemas
6. A solução é a CC: Otimizadores de CC, baterias acopladas de CC
7. Bônus: confronto de recortes: Nem todas as relações CC:CA são iguais
8. Glossário de termos

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