Quando se pensa em um sistema fotovoltaico, os dois primeiros componentes que vem à cabeça são os módulos fotovoltaicos e inversores, que geralmente costumam representar 50% do valor total do projeto. Entretanto, existem outros componentes do lado CC que são cruciais para o projeto como um todo, como as estruturas, os cabos, componentes de proteção, clips de fixação, clips de aterramento, dentre outros.
Pelo crescimento exponencial da energia solar fotovoltaica no mundo todo, as inovações de todos os componentes estão sendo desenvolvidas em ritmo acelerado.
Tecnologias emergentes
O mercado das energias renováveis é um mercado recente e existe uma corrida para o desenvolvimento das tecnologias em uma escala mundial. Como os olhos dos investidores começaram a se voltar para a energia solar fotovoltaica, isso fez com que acelerasse ainda mais a corrida por inovações, sendo assim, frequentemente nos deparamos com novidades dispostas no mercado.
Abaixo, abordaremos as tecnologias que são hoje utilizadas nos módulos e nos inversores e suas tendências.
Módulos fotovoltaicos
Hoje o material semicondutor mais utilizado nos módulos é o silício, que é o segundo elemento químico mais abundante na natureza, atrás apenas do oxigênio.
Existem três gerações de células fotovoltaicas, como iremos demonstrar abaixo:
1ª geração: É a tecnologia mais comum hoje no mercado, são células feita a base de silício e que consiste em duas principais categorias, células de silício monocristalino (m-Si) e de silício policristalino (p-Si);
2ª geração: A segunda geração de células fotovoltaicas baseia-se na tecnologia de filmes finos, na qual as células são depositadas em substratos flexíveis, o que garante uma aplicabilidade maior em superfícies irregulares, sendo utilizada em superfícies que não suportam a instalação de módulos rígidos;
3ª geração: A terceira geração de células fotovoltaicas são referentes às células de multijunção. Este tipo de tecnologia utiliza diversos materiais semicondutores com o objetivo de melhorar sua eficiência. Além das células de multijunção existem também as células orgânicas OPV que utilizam condutores ou pequenas moléculas orgânicas. Entretanto, estas tecnologias estão em suas fases de desenvolvimento e ainda não foram largamente escalonadas no mercado.
Dentro dessas três gerações existem subcategorias que foram e estão sendo desenvolvidas, algumas já consolidadas no mercado como é o caso das células “Half Cell” e “Perc” e outras que ainda estão em fase de testes.
A tendência é que conforme as tecnologias vão sendo consolidadas, tenhamos células mais eficientes com o custo reduzido, hoje já se encontra no mercado módulos bifaciais com até 700 W, o que a alguns anos atrás era inimaginável.
Especulações mais otimistas garantem que ainda dentro de 15 anos a energia solar fotovoltaica será a fonte de energia mais consumida no mundo, mas isso só acontecerá se os custos dos equipamentos atingirem patamares mais populares e que as inovações ultrapassem a barreira das ideias tendo o apoio do mercado financeiro.
Inversores conectados à rede
Assim como os módulos, os inversores conectados à rede também podem ser divididos em quatro principais categorias, sendo elas inversores centrais, inversores string e microinversores e otimizadores de potência.
Inversores centrais: Essa abordagem é mais utilizada em situações de alta potência (usinas fotovoltaicas), por conter menores perdas de potência no conversor eletrônico (maior eficiência), além de um menor custo e possuírem uma maior escala de potência.
Inversores string: Um inversor string pode ser chamado também de inversor de série fotovoltaica. Essa abordagem se divide em duas categorias, a de um mppt ou múltiplos mppt. São usualmente utilizados em projetos de pequeno e médio porte. Esta topologia é interessante quando a instalação contém arranjos em diferentes orientações (por exemplo, em telhados com mais de uma inclinação ou orientação).
Microinversores: Nesta abordagem, um inversor é conectado a cada um ou dois módulos, tendo hoje soluções que já comportam até quatro módulos. Os microinversores são populares por otimizar as perdas por sombreamento e descasamento dos módulos, em contrapartida, seu custo e a eficiência limitada em torno de 96% são agravantes para a tecnologia se solidificar no mercado.
Otimizadores de potência: O otimizador de potência é uma abordagem moderna e começou a se tornar conhecido nos últimos quatro anos. Basicamente, os otimizadores de potência são conversores eletrônicos CC/CC que fazem o processamento da potência gerada pelos módulos fotovoltaicos. Uma das principais vantagens em se utilizar o otimizador é que o ponto de máxima potência é obtido por módulo, o que diminui as perdas por sombreamento.
Inversores para sistemas isolados
Os inversores para sistemas fotovoltaicos isolados, ou inversores off-grid, assim como o inversor conectado à rede, têm a função de converter a tensão contínua em uma tensão alternada, entretanto, os inversores off-grid não têm conexão com a rede elétrica. A entrada CC dos inversores é definida pelo arranjo de baterias, usualmente 12 a 48 V e sua saída CA, usualmente em 120 e 240 V.
Inversores híbridos
Existem dois tipos de inversores híbridos, os on-grid e off-grid:
Inversor híbrido sem injeção na rede: Esse tipo de inversor pode utilizar a energia proveniente da rede elétrica, porém ele não injeta o excedente na rede. O fluxo de energia com a rede é unidirecional, vindo da rede para o inversor. Este é o principal motivo da sua classificação ser inversor híbrido fotovoltaico sem injeção na rede elétrica.
Inversor híbrido com injeção na rede: Diferente do inversor híbrido sem injeção na rede elétrica, aqui os inversores híbridos podem injetar o excedente de energia gerada pelos módulos fotovoltaicos na rede, isto é, o seu fluxo é bidirecional.
A principal tendência para os inversores são as tecnologias híbridas que vêm sendo bastante difundidas no mercado. Os inversores não conectados à rede têm tido uma evolução constante, devido à procura cada vez maior desse tipo de sistema.
Nos últimos quatro anos, foi observado um aumento significativo na procura de soluções de armazenamento e híbridas, sendo assim, as expectativas é que os inversores tendem a evoluir nessa direção.
Conclusão
Além dos módulos e inversores, todos os outros componentes que integram o sistema fotovoltaico CC estão evoluindo à medida que o mercado vai amadurecendo, como por exemplo as soluções plug-and-play para estruturas de fixação e os cabos de aterramento, conhecidos também como “rabichos de aterramento” são inovações que já começam a aparecer no mercado, fazendo com que ocorra a otimização de instalação dos sistemas, acarretando em projetos mais baratos e de fácil compreensão.
Tecnologias cada vez mais eficientes, seguras e com o custo reduzido são as tendências para as inovações, sendo que através disso é que a energia solar fotovoltaica vai se tornar sólida e popular.
Artigo escrito pela parceira Canal Solar.
