Inversor solar híbrido! Você não vai ficar sem energia, mesmo com falhas da rede elétrica de distribuição

No Brasil, atualmente a solução mais utilizada em sistemas de geração de energia solar é o inversor on grid, que transforma a energia solar e a injeta na rede elétrica. Essa é uma solução tradicional, muito conhecida e contribui diretamente para a redução de custos, ainda mais nesse momento de estiagem e bandeira vermelha na fatura de energia. Mas em casos de falha da rede elétrica, mesmo em dias ensolarados esse sistema deixa de produzir energia, não aproveitando todo o seu potencial.

No caso de falhas da rede elétrica, como pode atuar e para que serve o inversor híbrido?

Antes de explicar o funcionamento, assim como o inversor on grid, o inversor híbrido tem a capacidade de realizar a geração de energia solar e a injeção na rede elétrica. A compensação de energia continua a ser realizada da mesma maneira, por meio de créditos gerados pelo sistema e desconto nas faturas de energia.

Além da ligação com os painéis fotovoltaicos e a rede elétrica, o inversor híbrido possui mais duas conexões: uma para carga crítica ou essencial e outra para a bateria. Com uma bateria no sistema, é possível ter uma geração emergencial de energia. Isso mesmo! Algumas cargas críticas podem se manter alimentadas mesmo após a falha da rede elétrica. Essa definição dos equipamentos que devem permanecer ligados é feita no dimensionamento do projeto. Por isso, a importância de optar por um Integrador tecnicamente preparado e com experiência.

 

Veja um exemplo de instalação residencial com o inversor híbrido.

 

 

No momento da “queda” de energia, por segurança a conexão do inversor com a rede elétrica é isolada e somente a saída de carga auxiliar é mantida alimentada. Assim, deixa-se de se depender somente da rede elétrica e tem-se um sistema mais completo.

E de onde vem essa energia de emergência? No momento da “queda” de energia, o inversor híbrido passa a operar como um inversor off grid, ou seja, a energia pode vir tanto dos painéis fotovoltaicos, da bateria ou de ambas as fontes de energia. A prioridade de fornecimento é da energia solar, porém se a potência da carga crítica for maior que a geração de energia solar, a bateria irá complementar. Caso não haja geração solar, a bateria manterá a carga crítica até realizar uma descarga completa da bateria. No instante em que ocorrer o retorno da rede elétrica, o inversor realiza novamente a conexão com a rede e o estado on grid é restabelecido.

Como dimensionar um sistema híbrido?

Vamos considerar como exemplo o dimensionamento do sistema híbrido para uma casa. Mas vale a pena citar alguns pontos importantes antes do início do dimensionamento do sistema:

1. Diferentemente do sistema on grid, além do local para a instalação dos painéis fotovoltaicos e do inversor existe a necessidade de planejar um local para a bateria, que deve ser próximo do inversor para menores perdas do sistema.
2. Outro ponto importante é definir que cargas ou circuitos permanecerão alimentados pelo inversor quando ocorrer a falta de energia da rede elétrica, sendo que a soma da potência de todas as cargas deve ser sempre menor que a potência nominal do inversor. Por exemplo, você pode ligar o circuito de iluminação. Já imaginou sua casa bem iluminada enquanto o restante da vizinhança está totalmente no escuro? É uma excelente comodidade. E se ligássemos o modem e a TV? Pronto! Sua internet, que hoje é essencial para trabalho e diversão, não irá cair e aquela série de TV que você está assistindo não será interrompida.
3. Agora, voltando ao dimensionamento, com o valor de potência das cargas e uma estimativa de tempo de autonomia desejado, aí sim pode-se definir qual será o tamanho da bateria utilizada. Nesse momento, o integrador e/ou o fabricante do inversor poderão auxiliá-lo tecnicamente, tornando bem mais simples esse cálculo e tirando todas as suas dúvidas.
4. Mas uma coisa que você deve saber é que irá impactar no custo e na durabilidade da bateria. Quanto maior a potência da carga e a quantidade de descargas, menor a vida útil da bateria. Por isso, pense em colocar somente as cargas realmente essenciais na saída de emergência, pois assim a bateria irá durar mais e gerar maior economia ao longo do tempo.

Simulação de funcionamento do sistema híbrido

Agora vamos a uma simulação de funcionamento do produto. Supondo que a bateria já esteja carregada, ou seja, com zero de consumo, se em um determinado momento a geração de energia solar é de 2.500W e se tem uma carga de 1.000W, os demais 1.500W são injetados na rede elétrica. 

No caso da geração solar reduzir devido à passagem de uma nuvem, por exemplo, e a geração for para 500W, a rede elétrica complementa os demais 500W para alimentar a carga. Até aqui nenhuma novidade, pois em ambos os casos o funcionamento é exatamente igual ao sistema on grid.

Geração solar maior do que a carga, com rede elétrica. Fonte: NHS Solar.

Geração Solar menor do que a carga, com rede elétrica. Fonte: NHS Solar.

Aqui vem a diferença! No momento da queda da rede, a carga continuará sendo alimentada pela energia solar, que ficará limitada ao valor necessário para suprir a carga. Ou seja, o inversor deixará de fazer o MPPT e drenará dos painéis fotovoltaicos a potência próxima ao valor da carga crítica ligada naquele momento. Caso a geração solar seja menor que a carga, a energia complementar vem da bateria, atingindo a potência necessária. Ao retornar a rede elétrica ou a energia solar, a bateria começa a ser carregada e a carga é religada automaticamente.

Caso já seja noite, somente a bateria irá alimentar a carga. Se a descarga da bateria for completa, aí sim a carga crítica irá desligar. Aqui o funcionamento é idêntico ao de um nobreak. Por isso é bem importante a questão do dimensionamento da bateria que comentamos antes. 

Geração solar limitada pela carga, sem rede elétrica. Fonte: NHS.

Geração solar menor do que a carga, sem rede elétrica. Fonte: NHS

Nesse momento, as normativas não permitem a injeção de energia na rede a partir da bateria, portanto o uso da bateria para o inversor híbrido fica restrito à alimentação da carga crítica. Dessa forma, o sistema também representa uma boa solução para processos que não podem parar, como o armazenamento de vacinas e bancos de sangue, ordenha automatizada de leite, granjas, fumicultores, comércio varejista, postos de gasolina, entre outros.

Para o comércio e sistemas produtivos, além de gerar energia solar, a solução híbrida reduz as perdas que poderiam ser geradas nesses processos. Imagine perder um estoque de vacinas ou a produção de leite do dia devido a uma queda de energia. Cada processo tem o seu custo e, quanto maior ele for, maiores serão as perdas se não houver um sistema confiável para manter o sistema em funcionamento.

Há mais de 30 anos no mercado de energia, utilizamos nossa expertise para desenvolver e  lançar o inversor NHS QUAD Híbrido, um produto inovador que possui as funcionalidades on e off grid. Com tecnologia nacional, 4 anos de desenvolvimento e mais de 50 mil horas de testes em pilotos, o QUAD tem tudo o que se espera de uma solução de energia solar: autonomia e segurança.

O inversor NHS QUAD Híbrido proporciona maior confiabilidade, energia sem interrupções, um sistema autônomo capaz de gerar energia mesmo quando há falta da rede elétrica. O sistema completo pode ser monitorado por aplicativo, sendo possível ver toda a dinâmica de funcionamento em tempo real. 

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Autor: Daniel Bernardo Alvarenga faz parte do time de P&D da NHS.