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Inversores de string: prós e contras, alternativas e melhores casos de uso

Os inversores solares desempenham um papel vital nos sistemas de energia solar, integrando perfeitamente a energia solar em nossas vidas diárias, já que a maioria dos aparelhos funciona com energia CA.

Entre os diferentes tipos de inversores solares, os inversores string são uma opção predominante. Para ajudá-lo a compreender os inversores string, iremos sistematicamente abordar diversos subtópicos que os cercam.

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Educação em inversores solares de string

Inversores solares de string explicados

Os inversores string são o tipo de inversor de primeira geração em termos de tempo de invenção.

Conforme descrito em Figura 1 abaixo, os inversores string são caracterizados por conectando vários painéis solares em série para formar uma corda, que é então conectado ao inversor. Em seguida, o inversor agrega a saída desse grupo de painéis solares em seu sistema em uma “string” para passo centralizado e conversão de onda senoidal processos para obter energia CA.

Esses inversores são normalmente instalados em uma parede próxima ao painel solar ou como um dispositivo independente.

Os inversores centrais merecem destaque aqui. Embora os inversores string e centrais compartilhem algumas semelhanças, eles diferem em capacidade e aplicação. Os inversores centrais são usados ​​exclusivamente para projetos solares de grande escala com alta capacidade de energia, como fazendas solares comunitárias e utilitárias. Ao contrário dos inversores string, os inversores centrais geralmente combinam várias strings de painéis solares para conversão.

Inversores de string vs. outras opções

Para tomar uma decisão informada sobre qual tipo de inversor é ideal para o seu projeto ou negócio, é essencial compare-o com outros inversores.

String vs otimizado vs microinversores
Figura #1 | Fonte: NREL - Sistemas Fotovoltaicos com Eletrônica de Potência em Nível de Módulo

Inversores de String vs. Inversores de String Otimizados

Como o nome indica, os inversores string otimizados são uma versão melhorada dos inversores string padrão.

Eles combinam a configuração tradicional do inversor string com otimizadores de potência conectados a cada painel solar. Esses pequenos otimizadores de potência condicionam a potência CC de cada painel antes de enviá-la ao inversor string, otimizando o desempenho de cada painel de forma independente.

Com estes otimizadores, o impacto do sombreamento do painel pode ser reduzido e cada painel pode operar em torno do seu próprio ponto de potência máxima. No seu conjunto, este mecanismo aumenta significativamente a capacidade global do sistema. eficiência.

Os otimizadores também atuam como monitores para cada painel e fornecem monitoramento em nível de painel, oferecendo 'um primeiro bom dado indicativo'. Além disso, esses inversores permitem um projeto de sistema mais flexível, acomodando mais facilmente diferentes orientações e expansões de painel.

As principais desvantagens implicam o seu custo inicial mais elevado e a complexidade de instalação.

Inversores de String vs. Microinversores

Ao contrário dos inversores string, os microinversores são instalados diretamente em cada painel solar, permitindo que cada um opere de forma independente. Por isso, esses inversores são ideais para painéis solares com sombreamento parcial ou painéis voltados para diferentes direções, oferecendo benefícios que incluem a máxima captação de energia utilizando nível de painel tecnologia de rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT), bem como fácil monitoramento e detecção de falhas.

Com microinversores, expandir a capacidade do sistema é mais conveniente; basta adicionar mais painéis combinados com esses inversores, em vez de adquirir um novo com maior capacidade no caso de projetos de inversores string.

Para quem busca funcionalidade avançada e expansão flexível, os microinversores surgem como uma excelente escolha, apesar do alto preço.

Inversores String vs. Inversores Híbridos

Também conhecidos como inversores multimodo, os inversores híbridos são centros de controle de energia que gerenciam com eficiência o fluxo de energia entre painéis solares, baterias e a rede elétrica.

Eles convertem a energia CC dos painéis solares em energia CA para uso doméstico, carregam as baterias com o excesso de energia solar e devolvem o excesso de energia à rede quando as baterias estão totalmente carregadas. Caso haja uma interrupção, os inversores híbridos podem isolar o sistema da rede e fornecer energia de reserva a partir das baterias.

Seus recursos premium e versatilidade os tornam particularmente adequados para sistemas de energia solar mais complicados. No entanto, eles são mais caros que os inversores string.

Resumindo os prós e contras dos inversores de string

Obviamente, há muito o que aprofundar no mundo dos inversores solares. Para uma compreensão clara dos inversores string, abaixo está um resumo de seus prós e contras.

Prós dos inversores de string

  • Custo-eficácia: Os inversores String são geralmente a opção mais acessível em comparação com outros tipos de inversores. Esta vantagem inclui os custos iniciais e de instalação, uma vez que são necessários menos componentes e acessórios e menos mão-de-obra.
  • Projeto simples: Como um inversor string pode gerenciar a conversão de saída de vários painéis, menos peças constituem o sistema. Para projetos de pequeno a médio porte, solucionar problemas e reparar qualquer problema associado ao inversor é simples, pois há apenas um lá.

Contras dos inversores de string

  • Vulnerabilidade a problemas de painel único: se um painel em uma sequência estiver sombreado, parcialmente sombreado ou com falha, a saída de toda a sequência será reduzida ao nível do painel de desempenho mais baixo. Isso impacta significativamente a eficiência geral do sistema.
  • Expansão complicada do sistema: Se a capacidade atualizada do sistema exceder o limite superior do inversor string, será necessário um inversor de maior capacidade. Devido ao design centralizado, é necessário um desligamento temporário do sistema para a substituição.
  • Segurança: Os inversores String controlam a saída combinada do array. Eles podem operar em tensões CC maiores, aumentando a possibilidade de choque elétrico se não forem usados ​​corretamente.
  • Limitações de monitoramento: Ao contrário dos sistemas com microinversores, os inversores string não são capazes de monitorar o desempenho de painéis individuais. Isso pode dificultar a solução de problemas e a resolução de problemas específicos relacionados aos painéis.
  • Vida útil potencialmente curta: Os inversores String podem gerar mais calor durante sua operação, pois convertem a saída combinada em um único dispositivo. Quando instalados no exterior ou numa garagem, a exposição a diversas tensões ambientais pode induzir uma degradação mais rápida dos seus componentes.

Melhores casos de uso para inversores solares string

O tamanho do mercado global de inversores solares string é estimado alcançar 6.02 mil milhões de dólares até 2031. Além da América e da Europa, a Ásia-Pacífico e a LAMEA (América Latina, Médio Oriente e África) também estão a testemunhar um rápido crescimento.

Esses inversores são predominantes em projetos solares residenciais, sejam montados em telhados ou no solo. Há também uma adoção crescente nos segmentos comercial e industrial, incluindo estacionamentos solares e projetos de estações de carregamento.

Em resumo, os inversores string oferecem uma solução simples e econômica para instalações solares de pequeno a médio porte com luz solar consistente e sombreamento mínimo. Eles também são populares para projetos localizados em comunidades em desenvolvimento que aproveitam a doçura da energia solar.

Bônus: A inovação em inversores de string

Uma das principais áreas de inovação em inversores string é a melhoria na eficiência e nas capacidades de suporte à rede. Os mais novos modelos de inversores string apresentam classificações de eficiência superiores a 99%. Isto é conseguido através do uso de materiais semicondutores avançados, como carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN), que podem operar em temperaturas, frequências e tensões mais altas.

A maioria dos inversores string modernos agora estão equipados com recursos premium que melhorar a estabilidade da rede, como tensão e frequência passeio (que é o que a Califórnia Regra 21 requer) e suporte para redes fracas, facilitando a incorporação suave de grandes quantidades de energia solar.

No geral, os inversores string podem ter uma vida útil relativamente curta. Isso está sendo resolvido junto com os desenvolvimentos na ciência dos materiais e na pesquisa interdisciplinar. Inovações em tecnologias de refrigeração, incluindo sistemas de refrigeração líquida e dissipadores de calor com designs eficientes, estão evitando o superaquecimento e contribuindo para a compactação dos inversores, permitindo maior longevidade e opções de instalação mais flexíveis.

Outro desafio significativo nos inversores string são suas capacidades inferiores para monitoramento em nível de painel. Alguns pesquisadores estão tentando adotar comunicação de linha de energia juntamente com algoritmos inteligentes para melhorar a capacidade de monitoramento de inversores string para melhor gerenciamento do sistema.

Conclusão

Os inversores string ainda são uma solução robusta para diversas aplicações solares. Este segmento de mercado continua a crescer em todo o mundo.

Embora outras opções alternativas, como microinversores e otimizados, forneçam excelentes recursos, o aprimoramento e a inovação em inversores string nunca param. Qualquer melhoria irá, sem dúvida, aumentar a sua competitividade, inspirando mais confiança nos seus clientes.

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