Já faz algum tempo que o assunto de inversores híbridos é discutido por fabricantes e instaladores do mercado fotovoltaico brasileiro. A rápida evolução da tecnologia de armazenamento aplicada à geração solar tem permitido  a criação de sistemas cada vez mais eficientes. 

Alguns fabricantes,  como a Fronius, já trabalham com inversores híbridos há algum tempo. No Brasil em breve será introduzida a linha GEN24 para essa modalidade de aplicação. 

Mas antes de abordar o status atual dos sistemas com inversores híbridos em nosso mercado, é necessário entender o que é um inversor híbrido e quais são as vantagens desse tipo de equipamento. 

Um inversor solar híbrido é aquele que permite também a conexão de um banco de baterias, ou seja, ao mesmo tempo em que ele está conectado à rede de distribuição (on-grid) e a uma fonte solar, ele também é conectado a um  banco de baterias.  Esse tipo de equipamento é diferente daquele usado em aplicações off-grid com baterias, onde não há  conexão com a rede.

Inversor solar híbrido da família GEN24 da Fronius.

Figura 1 – Inversor solar híbrido da família GEN24 da Fronius. Fonte: Fronius

Inversor híbrido tem o mesmo comportamento de um on-grid?

A resposta é sim e não, pois em termos de operação conectada à rede de distribuição o equipamento híbrido tem as mesmas características de um sistema puramente on-grid, realizando a interface com a rede elétrica com as mesmas características.

Porém, quando falamos em  aplicação e dimensionamento existem diferenças. A principal função do sistema híbrido é conhecida como backup, ou seja, suprir o fornecimento de energia para as  cargas em caso de queda ou interrupção da rede elétrica, ou mesmo durante momentos em que a energia proveniente da rede elétrica é mais onerosa para o usuário. 

Portanto, trata-se de um  sistema mais eficiente com relação ao gerenciamento do uso da energia e o seu dimensionamento requer uma abordagem mais detalhada. É necessário avaliar o perfil de consumo da instalação, determinar os horários de maior consumo e compreender quem são os maiores consumidores (cargas) e quais são as expectativas de economia e investimento. Por se tratar de um sistema mais caro do que o sistema on-grid convencional, esses cuidados adicionais são necessários.  

O intuito deste artigo é abordar algumas funcionalidades do inversor híbrido e mostrar quais são os passos a serem seguidos pelo mercado brasileiro para que tenhamos este tipo de sistema o mais rápido possível. 

Conforme mencionado anteriormente, uma das principais características do inversor híbrido é a sua função de backup. O inversor GEN24 da Fronius, por exemplo, permite duas possibilidades: a primeira é o que chamamos de PV-point e a segunda é o full-backup

Uma das primeiras aplicações do GEN24  em uma instalação residencial na Europa possui as características mostradas na tabela abaixo.

Tabela 1 – Dados de um sistema com inversor híbrido instalado em Wels, Áustria

Tabela 1: Dados de um sistema com inversor híbrido instalado em Wels, Áustria.

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Figura 2 – Inversor Fronius GEN24 associado a um banco de baterias BYD B-Box. Fonte: Fronius

Neste sistema a função full-backup garante que todas as cargas da instalação sejam alimentadas mesmo com uma possível falha na rede de distribuição. Nesta situação, mesmo que haja a queda de energia da rede, ou horários específicos para o trabalho desconectado da rede, o banco  de baterias é responsável por continuar abastecendo as cargas que estão ali conectadas.  

Quando o sistema está conectado à rede e operando normalmente os módulos fotovoltaicos são responsáveis pelo carregamento das baterias ou, quando não houver energia solar disponível, é possível realizar o carregamento do banco de baterias pela própria energia da rede. 

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Figura 3 – Função full-backup do inversor GEN24 quando existe interrupção do fornecimento da rede elétrica. Fonte: Fronius

Para que este tipo de inversor funcione corretamente e possa ser homologado no Brasil é necessário o uso de uma chave de transferência, para que a instalação seja totalmente isolada da rede elétrica em caso de operação do inversor desconectado da rede (no modo off-grid, com suprimento integral de energia a partir das baterias). O seu uso, suas características e seus requisitos ainda devem ser estabelecidos em norma. 

A outra função de backup do GEN24 é o PV-point. Nesta configuração o inversor não necessita da conexão a um sistema de baterias. Trata-se de um ponto de alimentação de emergência em caso de falha na rede de distribuição. 

Este ponto de alimentação, ou este circuito dedicado disponível, pode ser utilizado para abastecer cargas de até 3 kW, e é totalmente independente da conexão com a rede, podendo trabalhar como ponto isolado em caso de desconexão do inversor da rede elétrica.

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Figura 4 – Fronius GEN24 com a função PV-Point. Fonte: Fronius

O inversor híbrido irá permitir elevar ao máximo o gerenciamento inteligente de energia,  trazendo muito mais eficiência do que o sistema on-grid convencional. Além das características já mencionadas, o GEN24 possui uma tecnologia chamada de Multi Flow

Os inversores convencionais trabalham com uma certa limitação de fluxos de energia, geralmente permitindo  a circulação em apenas uma única direção e sem paralelismo. Já no caso do GEN24, a direção da energia pode ser para ambos os lados do acoplamento CA/CC e de forma paralela. 

A tecnologia Multi Flow permite um gerenciamento mais inteligente do uso da energia elétrica, inclusive para agregar soluções de armazenamento a sistemas fotovoltaicos já existentes com inversores on-grid convencionais. 

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Figura 5 – Representação dos fluxos de energia com um inversor convencional junto ao híbrido. Fonte: Fronius

O que falta para este tipo de sistema ser utilizado no Brasil?

Existem algumas barreiras a serem quebradas neste momento. A primeira delas é o novo modelo de certificação de inversores por parte do INMETRO. Este tipo de inversor, para ser homologado em um sistema conectado à rede, deverá ser certificado como “inversor híbrido”. 

Atualmente a portaria 004/2011 do INMETRO, que diz respeito aos inversores fotovoltaicos para conexão à rede, não contempla os inversores híbridos, que podem operar com bancos de baterias e possuir diversos modos de funcionamento além da conexão padrão com a rede elétrica.

Já existem conversas entre os fabricantes e o INMETRO sobre um novo modelo de certificação, porém ainda sem uma data exata para se tornar oficial. 

O segundo ponto é a qualificação do mercado brasileiro. Como dito anteriormente, este tipo de sistema exige uma apuração mais eficiente e um detalhamento mais aprofundado dos projetos. 

É muito comum ouvir alguns instaladores dizerem que o sistema híbrido irá simplesmente livrá-los da rede de distribuição, mas sabemos que essa não será a principal função destes equipamentos. 

Apesar dessas barreiras, os inversores híbridos são uma evolução natural do mercado de energia fotovoltaica e, com toda a certeza, trarão novas oportunidades de negócios para os fabricantes e para as empresas de projetos  e instalação, além de muitos benefícios para os consumidores, que vão poder contar com funções avançadas de gerenciamento de energia e backup.

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