Inversor para painéis solares: tipos de dispositivos, análise de modelos, características de conexão

Os sistemas de energia solar em todo o mundo estão se desenvolvendo em ritmo acelerado. A Agência Internacional de Energia, em seu relatório anual, observou que, em 2016, o número de usinas solares colocadas em operação superou pela primeira vez o número de usinas a carvão.

O coração do sistema de energia solar é o inversor para painéis solares, cuja tarefa é transformar a corrente contínua em corrente alternada. Explicaremos como escolher a opção ideal de dispositivo e como instalá-lo corretamente. Com as nossas recomendações, você conseguirá montar uma miniusina que funcione perfeitamente.

Tipos de inversores para painéis solares

Sem o inversor, a energia gerada pelo sistema solar será totalmente inútil para uso doméstico. Existem 3 tipos de inversores conforme o tipo de uso:

• autônomos;
• conectados à rede;
• multifuncionais.

Os inversores do primeiro tipo têm a designação "off grid". Eles estão conectados ao módulo solar, fazem parte de um sistema fotovoltaico isolado e não têm nenhum contato com a rede elétrica externa. Sua potência varia entre 100 e 8000 W.

Os inversores síncronos ou conectados à rede funcionam em sincronia com o sistema centralizado de fornecimento de energia elétrica. Os conversores com a designação "on grid" não apenas desempenham o papel de conversor, mas também corrigem parâmetros da rede, como variações de amplitude, indicadores de frequência e outros.

Se houver falhas na rede externa, o inversor desliga automaticamente. Esses inversores armazenam energia elétrica em baterias.

Se a potência total dos aparelhos usados em casa for menor que a capacidade potencial da usina solar, o excedente de energia gerada vai para a rede elétrica externa. Se a potência for insuficiente para o funcionamento normal dos aparelhos, a energia é complementada externamente.

Os parâmetros do inversor do lado da tensão alternada são determinados com base na potência total consumida por todos os aparelhos conectados à rede elétrica do consumidor. Do lado da corrente contínua, o inversor é selecionado com base na potência nominal dos painéis solares.

Na ausência de tensão, a alimentação é fornecida pela bateria carregada. Se o sistema não incluir baterias, a energia produzida pela usina solar vai para a rede geral.

Os inversores fotovoltaicos de rede utilizam com grande eficiência a energia obtida dos painéis solares. Eles garantem a estabilidade do fornecimento de eletricidade e possuem alta eficiência, superior a 90%.

O inversor híbrido ou multifuncional é um equipamento confiável. Ele combina as propriedades dos dois primeiros conversores e possui um grande número de configurações. É a melhor opção para uma usina solar doméstica, mas também a mais cara.

Todos os inversores solares existentes são divididos em tipos de acordo com a tensão de saída. Dependendo deste parâmetro, eles podem ser senoidais ou de onda quadrada. Como o primeiro tem uma magnitude de tensão de saída quase igual à da rede elétrica de alimentação, é uma boa opção quando há equipamentos altamente sensíveis em casa.

O valor constante da tensão é uma garantia de segurança para os equipamentos eletrotécnicos domésticos. Graficamente, a forma do sinal na saída de tal inversor do tipo senoidal é representada como uma senoide pura.

Ao operar equipamentos, a melhor forma de onda quadrada é um seno ideal. Isto é especialmente importante para equipamentos de telecomunicações, equipamentos médicos, instrumentos de medição de alta precisão, portanto, apesar do alto preço dos inversores complexos, não há outras opções neste caso. As informações sobre a forma do sinal de saída são indicadas pelos fabricantes em suas especificações.

Os conversores de onda quadrada ou não senoidais, ao contrário dos senoidais, possuem uma geometria de sinal de saída na forma de pulsos retangulares, o chamado seno modificado. Os inversores deste tipo não podem ser utilizados para determinados tipos de carga, mas para aparelhos que utilizam a componente ativa da potência, são perfeitamente adequados.

Critérios de escolha do conversor

Ao escolher um elemento do sistema solar como o inversor, não é importante apenas a geometria do sinal de saída, mas também sua potência. Especialistas aconselham equipar painéis solares com conversores cuja potência nominal seja 25-30% maior que a potência total dos equipamentos presentes.

Também é necessário considerar a carga que surge ao ligar simultaneamente vários aparelhos com grande potência de partida.

Outro critério na escolha do inversor é a sua eficiência, que determina as perdas de energia em processos associados. Dependendo do modelo, ele tem um valor diferente, situado entre 85-95%. A escolha ideal é uma eficiência não inferior a 90%.

Os inversores podem ser monofásicos ou trifásicos. Os primeiros têm um custo mais baixo, mas a sua escolha é justificada quando a potência consumida é inferior a 10 kW. A tensão deles é de 220V e a frequência de 50Hz. Os inversores trifásicos têm uma faixa de tensão mais ampla — 315, 400, 690V.

Os fabricantes de equipamentos de qualidade equipam seus produtos com transformadores de saída. Existe uma relação entre o peso do inversor e suas características técnicas — se para cada kg de sua massa houver 100 W de potência, significa que o transformador está incluído em seu circuito.

O número de inversores no sistema também pode variar. Nesse aspecto, devem-se seguir as seguintes recomendações: se a potência dos painéis solares não exceder 5 kW, um inversor é suficiente para esse sistema. Para painéis de maior potência, podem ser necessários 2 ou mais inversores. O ideal é que haja um inversor para cada 5 kW.

Para operar em uma rede que combina eletricidade padrão e energia fornecida por painéis solares, são utilizados inversores híbridos. O artigo que recomendamos apresentará as características do dispositivo e as regras para sua seleção.

Os conversores podem diferir entre si em esquemas, geometria do sinal de saída e outros parâmetros determinantes. Alguns conversores são equipados com carregadores. Se um dos inversores falhar, o sistema não interromperá seu funcionamento.

Características de conexão do inversor

A eficiência de todo o sistema solar depende da correta conexão do inversor solar. O principal é seguir a regra: o cabo que transporta corrente contínua deve ter o comprimento mínimo permitido e a seção transversal máxima.

Se o consumidor estiver longe dos painéis solares, deve-se estender o cabo elétrico que transporta corrente alternada de 220 V. A distância do fio entre o inversor e o painel solar deve variar dentro de 3 m e nunca mais.

A melhor opção é quando o inversor está localizado próximo ao painel solar. Condições especialmente rigorosas devem ser seguidas ao conectar inversores com potência superior a 0,5 kW.

A conexão dos fios deve ser firme, pois uma conexão insuficientemente apertada causa faíscas, o que pode se tornar uma fonte de incêndio. Ao instalar um inversor autônomo para garantir o fornecimento ininterrupto de energia elétrica ao local, o circuito de corrente contínua deve ser equipado com disjuntores automáticos.

A melhor solução ao conectar o inversor é usar uma configuração de tipo híbrido tanto para corrente contínua quanto para corrente alternada. O princípio baseia-se em uma ordem especial de ativação do conversor. Ele é ligado pelo controlador de carga solar depois que as baterias estiverem carregadas.

Essa solução aumenta a qualidade do funcionamento do equipamento. Em regiões onde a eletricidade é frequentemente cortada, ou em casas localizadas em áreas onde o tempo nublado predomina, essa opção funciona de forma muito eficaz.

Visão geral dos modelos de inversores

Os conversores para painéis solares são fabricados por muitos fabricantes, tanto nacionais quanto estrangeiros. Todos os equipamentos têm características diferentes, níveis de qualidade, seu próprio conjunto de funções e capacidades técnicas.

Inversores de fabricante nacional

Uma ampla gama desses produtos com potência de 800 a 1200 W é fabricada pelo produtor russo MAP 'Energia'.

A empresa fabrica várias linhas de inversores:

1. Inversores senoidais com forma de onda de seno puro — MAP SIN.
2. Conversores senoidais com função de extração de energia adicional das baterias — MAP HYBRID.
3. Inversores trifásicos — MAP HYBRID 3 fases.

Os inversores fabricados por esta empresa podem carregar todos os tipos de baterias. Para isso, eles possuem um carregador de alta potência.

Uma conquista da empresa é o inversor de potência recorde — 20 kW, suportando uma carga máxima de 25 kW. Este modelo pode fornecer energia confiável para uma grande casa com muitos aparelhos.

Os inversores MAP «Energia» são usados não apenas em residências particulares, mas também em muitos setores industriais. Eles são usados na medicina, construção civil, estações meteorológicas.

Conversores Conext da Schneider Electric

A empresa francesa Schneider Electric produz inversores com altas características operacionais, permitindo seu uso em diferentes climas.

O revestimento da carcaça, com alta resistência à corrosão, permite passar com sucesso no teste de névoa salina. Eles são projetados para painéis solares instalados tanto em telhados de casas particulares quanto em edifícios de apartamentos.

O fabricante verifica a confiabilidade de seus equipamentos usando vários métodos e testes. Na construção dos inversores Conext, não há capacitores eletroquímicos, o que garante uma longa vida útil.

Os inversores Conext, mesmo sob cargas máximas, têm eficiência de 97,5%. Alguns modelos vêm com um bloco de distribuição, eliminando a necessidade de instalar um quadro elétrico externo.

A grande variedade de produtos permite escolher o modelo adequado para sistemas solares com potência de 3 a 20 kW.

Inversores da TBS Electronics

Esta empresa holandesa, presente no mercado desde 1996, produz conversores senoidais de baixa e alta potência para painéis solares Poversine, com potência nominal de 175 a 3500 W.

Na foto, o modelo do inversor profissional Powersine PS3500-24. Ele pode ser usado para fornecer energia ininterrupta para caldeiras de aquecimento, bombas, computadores e outras pequenas cargas. Ele é equipado com eletrônica confiável e uma carcaça metálica de alta resistência.

A linha Powersine se caracteriza por uma senoidal muito pura na saída, portanto, o uso desses inversores garante uma operação correta e duradoura de equipamentos altamente sensíveis. O equipamento é equipado com proteção contra curto-circuito, picos de temperatura e sobrecargas. Com esses inversores, é possível acionar cargas de até 500V com uma força de partida que excede a nominal em dezenas de vezes.

Inversores de rede Kostal

A empresa produz inversores inovadores de alta qualidade com potência de 1,5 a 20 kW, tanto monofásicos quanto trifásicos. O design inclui um disjuntor de corrente alternada de disparo automático, rastreadores MPPT, monitor, contador S0 e muitas outras opções no pacote básico. Tudo isso possibilita a integração do inversor no sistema 'casa inteligente'.

Os inversores Kostal são simples tanto na operação quanto na instalação. O painel integrado é informativo e intuitivo, permitindo monitorar seu funcionamento.

Devido à alta qualidade do material do invólucro, o conversor pode ser instalado tanto externa quanto internamente. A montagem é feita na Europa, portanto a qualidade atende aos padrões europeus. A garantia do fabricante é de 5 anos.

Inversores ABi-Solar de Taiwan

Esses inversores, fabricados em Taiwan, são representados em nosso mercado pela série de conversores autônomos SL/SLP, inversores híbridos autônomos-rede (NTR) e pela linha de híbridos NT.

Os conversores autônomos são equipados com controladores de carga de painéis solares. Este equipamento possui funcionalidade tripla — funciona como inversor, controlador e carregador.

O design inclui um display de cristal líquido que permite controlar os principais parâmetros do sistema solar. A eficiência dos inversores SL/SLP é de cerca de 93%. Os modelos SLP possuem proteção contra poeira.

A opção de baixo custo é o inversor da nova série ABi-Solar HTP. Ele funciona apenas com bateria. A série NT é particularmente popular, incluindo inversores híbridos monofásicos e trifásicos, que se destacam pela excelente qualidade de montagem.

Os conversores SL0912 e SL1524 também são de baixo custo. Eles operam em 2 modos — como no-break doméstico e com painéis solares. Possuem 2 modos de manutenção de tensão: de 180 a 260V e de 100 a 300V.

O segundo modo permite aumentar o tempo de vida das baterias devido ao menor uso das mesmas, mas pode alimentar apenas equipamentos não muito sensíveis à qualidade da eletricidade.

O inversor ABi-Solar SL 1012 PWM possui potência de 800 W. A corrente de saída tem uma senoidal não modificada. Pode ser usado para implementar a energia elétrica gerada por painéis solares sob a tarifa 'verde'.

Os inversores ABi-Solar permitem aumentar a faixa de temperatura operacional das baterias e automatizar o processo de carga e descarga.

Inversores de rede da GoodWE

Esta empresa chinesa fabrica inversores de rede de diferentes potências e os fornece ao mercado a um preço acessível. O inversor vem acompanhado de um software especial que permite realizar o cálculo do sistema solar considerando a localização dos painéis solares em relação aos pontos cardeais e outros referenciais.

Existe a possibilidade de monitorar o funcionamento do conversor através de um tablet ou smartphone, mas antes será necessário instalar um aplicativo especialmente desenvolvido para isso, baseado no sistema operacional Android.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aqui, o gerente da empresa vendedora explica os princípios de seleção do inversor:

Neste vídeo, é abordada a questão da conexão do inversor:

O inversor de rede fotovoltaico, como parte integrante do sistema solar, permite obter total independência do fornecimento centralizado de eletricidade e do aumento dos preços dos portadores de energia.

Os 'sistemas inteligentes', que incluem o conversor de rede, tornam o processo de consumo de energia acessível, confiável e gerenciável. Ao mesmo tempo, o conforto em casa não é comprometido.

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