Estudo da qualidade da energia elétrica de inversores com duas topologias diferentes e desempenho energético de sistemas fotovoltaicos com distintos fatores de dimensionamento

Resumo

O aumento da demanda de energia evidencia a necessidade cada vez mais presente na busca por novas fontes energéticas, sobretudo fontes renováveis e com menor impacto ambiental. A energia solar fotovoltaica, tecnologia confiável, eficiente e com uma fonte abundante, ganha papel de destaque entre as novas fontes de energia. Nos últimos anos, o microinversor fotovoltaico, uma tecnologia já conhecida, porém ainda pouco difundida devido ao seu alto custo, passou a ganhar uma parcela significativa do mercado, disputando o espaço com inversores string. Porém, a escolha do inversor pode afetar diretamente o desempenho global dos sistemas fotovoltaicos, incluindo a qualidade da energia elétrica gerada e o desempenho do sistema. Assim, este artigo analisa a qualidade da energia elétrica gerada e o desempenho de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica de baixa tensão com inversores de distintas topologias e fatores de dimensionamento. Foram analisados três sistemas fotovoltaicos, localizados em diferentes localidades na região sul do Brasil. O Sistema FV 1 está instalado no telhado de uma edificação na cidade de Santa Rosa do Sul, Santa Catarina, o Sistema FV 2 está instalado no telhado de uma edificação na cidade de Alpestre, Rio Grande do Sul, e por fim o Sistema FV 3, que está instalado no telhado de uma planta piloto bioclimática no campus Araranguá da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Foram coletados dados utilizando um analisador da qualidade da energia elétrica, em diferentes períodos entre 2022 e 2023, para a análise das distorções harmônicas, e também dados de produção diária de energia elétrica, entre 2023 e 2024, obtidos diretamente dos sistemas de monitoramento dos inversores, para a análise do desempenho energético dos diferentes sistemas. Os resultados indicam que, em geral, os sistemas com inversores string (SF 1, SF2 e SF 3 (subsistema C)), mantiveram os níveis de distorção harmônica dentro dos limites normativos, enquanto o sistema com microinversor (subsistema D) apresentou maior variabilidade nos dados, especialmente em potências relativas baixas. Em termos de produtividade, os Sistemas FV 1, FV 2 e o subsistema C demonstraram índices de produtividade satisfatórios, com destaque para o subsistema C, que superou o subsistema D em 3,23%, considerando o mesmo período de análise. Conclui-se que a escolha da topologia do inversor e o fator de dimensionamento dos sistemas influenciam significativamente tanto a qualidade da energia elétrica quanto a produtividade do sistema, sendo, no estudo em análise, os inversores string mais estáveis em termos de qualidade de energia.