A instalação de um sistema fotovoltaico com microinversores é diferente daquela realizada com um inversor string convencional. Em vez de concentrar a conversão da energia em um único inversor, os microinversores ficam distribuídos junto aos módulos fotovoltaicos e transformam a corrente contínua (CC) produzida pelos painéis em corrente alternada (CA) ainda no telhado. Essa arquitetura permite diferentes configurações e pode facilitar o gerenciamento individualizado da geração, especialmente quando os módulos estão sujeitos a orientações, condições de sombreamento ou características diferentes.
Como funciona uma instalação de energia solar com microinversores?
Um módulo fotovoltaico produz eletricidade em corrente contínua. Em um sistema com microinversores, essa energia é conduzida por cabos CC até o microinversor instalado próximo aos painéis. O equipamento realiza a conversão para corrente alternada, que então segue pelo circuito elétrico CA da instalação até o quadro de proteção e a instalação elétrica do imóvel.
De forma simplificada, o caminho da energia pode ser representado assim:
- os módulos fotovoltaicos captam a radiação solar e produzem energia em corrente contínua;
- os módulos são conectados às entradas dos microinversores conforme a arquitetura e as especificações de cada equipamento;
- os microinversores convertem a energia de corrente contínua para corrente alternada;
- a energia em corrente alternada segue pelo circuito elétrico protegido até o quadro da instalação;
- a energia é utilizada pelas cargas do imóvel e, em sistemas conectados à rede, o excedente pode ser injetado na rede da distribuidora conforme as regras aplicáveis.
Essa é uma das diferenças fundamentais em relação ao inversor string. Em uma instalação tradicional desse tipo, diversos módulos são conectados eletricamente formando strings e a conversão CC/CA fica concentrada no inversor. No sistema com microinversores, a conversão é distribuída pelo arranjo fotovoltaico. Para entender melhor essas diferenças, consulte também nosso guia completo sobre microinversor solar.
O microinversor fica integrado ao painel solar?
Uma dúvida comum de quem pesquisa por painel solar com microinversor, placa solar com microinversor integrado ou placa solar com inversor embutido é imaginar que o microinversor necessariamente faça parte do próprio módulo fotovoltaico. Essa não é a configuração habitual dos sistemas convencionais com microinversores.
Normalmente, módulo e microinversor são equipamentos independentes. O microinversor é fixado na estrutura de montagem, geralmente sob os painéis, e os cabos dos módulos são conectados às entradas correspondentes do equipamento.
Portanto, quando falamos em um painel solar com microinversor, na maioria dos projetos estamos descrevendo um módulo conectado a uma arquitetura de microinversores, e não necessariamente um painel que saiu da fábrica com um inversor incorporado fisicamente à sua estrutura.
Vídeo: instalação real realizada pela WA Solar
A WA Solar documentou em 2017 uma instalação residencial utilizando microinversores APsystems. O projeto mostrado no vídeo utilizava 12 módulos fotovoltaicos conectados a seis microinversores APsystems YC-500, configuração na qual cada microinversor atendia dois módulos.
O vídeo é particularmente interessante porque registra uma instalação real e permite observar na prática vários conceitos que continuam presentes nos projetos atuais: posicionamento dos equipamentos, conexão dos módulos, distribuição dos microinversores e organização do sistema elétrico.
Entretanto, é importante considerar o contexto tecnológico. O YC-500 pertence a uma geração anterior de microinversores e não deve ser utilizado como referência de especificação para projetos atuais. Potências dos módulos, correntes de entrada, número de canais, faixas de operação, sistemas de comunicação e arquiteturas dos equipamentos evoluíram significativamente desde aquela instalação.
O que mudou nas instalações com microinversores desde 2017?
Nos primeiros sistemas documentados pela WA Solar era comum trabalhar com microinversores conectados a dois módulos. Essa arquitetura continua existindo, mas atualmente há equipamentos desenvolvidos para diferentes quantidades de módulos e diferentes formas de gerenciamento elétrico.
A própria linha atual da APsystems, fabricante utilizada naquela instalação histórica, demonstra essa evolução. Existem equipamentos com diferentes números de entradas, canais e MPPTs, além de modelos voltados a sistemas residenciais, comerciais e redes monofásicas ou trifásicas.
Microinversor conectado a dois módulos
Equipamentos como o APsystems DS3-H trabalham com duas entradas e dois MPPTs independentes. Nesse tipo de arquitetura, cada módulo conectado pode ser gerenciado por um rastreador de máxima potência independente.
Microinversor conectado a quatro módulos com dois MPPTs
Um exemplo importante é o APsystems DS3D. Ele pode ser conectado a quatro módulos fotovoltaicos, organizados em dois pares de módulos em série. O equipamento possui dois canais de entrada e dois MPPTs independentes.
A documentação do APsystems DS3D informa explicitamente essa configuração de quatro módulos e dois canais com MPPT independente.
Microinversor conectado a quatro módulos com quatro MPPTs
Outra arquitetura é encontrada no APsystems QS2. O equipamento possui quatro canais de entrada, quatro MPPTs e permite conectar até quatro módulos fotovoltaicos. A versão apresentada atualmente pela APsystems para o mercado brasileiro possui potência máxima contínua de saída CA de 2.500 W.
As características atuais do equipamento podem ser consultadas na página oficial do APsystems QS2.
Quatro painéis significam quatro MPPTs?
Não. Esse é um ponto técnico importante ao comparar microinversores. A quantidade de módulos conectados ao equipamento não determina, sozinha, a quantidade de MPPTs independentes.
O DS3D, por exemplo, pode trabalhar com quatro módulos, mas possui dois canais de entrada com MPPT independente. Já o QS2 também pode conectar quatro módulos, porém possui quatro canais de entrada e quatro MPPTs.
Por isso, não é correto analisar um microinversor apenas por expressões como “microinversor para quatro placas”. É necessário verificar sua arquitetura elétrica, número de entradas, quantidade de MPPTs e forma determinada pelo fabricante para conexão dos módulos.
| Exemplo | Módulos conectados | MPPTs | Arquitetura |
|---|---|---|---|
| APsystems DS3-H | Até 2 | 2 | Um módulo por entrada |
| APsystems DS3D | Até 4 | 2 | Dois pares de módulos em série |
| APsystems QS2 | Até 4 | 4 | Quatro canais de entrada |
Os modelos acima são exemplos de arquiteturas diferentes de um mesmo fabricante. A especificação de um projeto deve sempre considerar a documentação correspondente ao modelo e à versão efetivamente utilizados.
Onde o microinversor é instalado?
Em instalações sobre telhados, o microinversor normalmente é fixado na própria estrutura que sustenta os módulos fotovoltaicos. Isso permite manter curtas as conexões em corrente contínua entre os módulos e o equipamento.
O local de fixação precisa respeitar as orientações do fabricante quanto à posição, ventilação, distâncias, fixação mecânica, conectores e condições ambientais. O fato de o equipamento ser projetado para permanecer próximo aos módulos não significa que possa ser instalado de qualquer maneira.
Também é importante prever acesso para inspeção e eventual manutenção. Como os equipamentos ficam distribuídos pelo arranjo fotovoltaico, uma intervenção pode exigir acesso ao telhado e, dependendo da posição do microinversor, a remoção temporária de um módulo.
Como os microinversores são conectados ao sistema elétrico?
Depois da conversão da energia produzida pelos módulos, as saídas CA dos microinversores são conectadas conforme a arquitetura prevista pelo fabricante e pelo projeto elétrico. O circuito segue para os dispositivos de proteção e para o quadro elétrico da instalação.
A quantidade de microinversores permitida em um mesmo circuito não deve ser definida por uma regra genérica. Ela depende, entre outros fatores, da corrente de saída dos equipamentos, tensão da rede, cabos, conectores, dispositivos de proteção, limites definidos pelo fabricante e dimensionamento elétrico do projeto.
Como escolher o painel solar para o microinversor?
Compatibilidade não deve ser analisada somente comparando a potência nominal do painel com a potência escrita na etiqueta do microinversor. O dimensionamento exige verificar parâmetros elétricos do módulo e os limites de entrada do equipamento.
Entre os principais parâmetros estão:
- potência nominal do módulo;
- tensão de circuito aberto (Voc);
- tensão no ponto de máxima potência (Vmp);
- corrente de curto-circuito (Isc);
- corrente no ponto de máxima potência (Imp);
- faixa de tensão de operação e MPPT do microinversor;
- corrente máxima permitida nas entradas;
- configuração elétrica determinada pelo fabricante;
- relação entre potência CC dos módulos e potência CA do microinversor.
A APsystems informa em suas orientações para proprietários que a compatibilidade deve considerar os limites de tensão e corrente e disponibiliza ferramentas próprias para análise dos módulos. Isso se tornou especialmente importante com a evolução para painéis fotovoltaicos de maior potência e corrente.
Potência do painel maior que a potência CA do microinversor é um problema?
Não necessariamente. Projetos fotovoltaicos podem utilizar potência instalada em corrente contínua superior à potência nominal de saída em corrente alternada do inversor. Essa relação é conhecida como relação CC/CA ou DC/AC ratio.
Entretanto, isso não significa que qualquer painel possa ser conectado a qualquer microinversor. Os limites de tensão e corrente do equipamento precisam ser respeitados, e um sobredimensionamento excessivo pode aumentar os períodos em que a potência disponível nos módulos supera a capacidade de conversão do inversor, fenômeno conhecido como clipping.
Por isso, a potência em watts é apenas uma das variáveis que precisam ser verificadas.
Qual a vantagem dos MPPTs independentes?
O MPPT — Maximum Power Point Tracking — é o sistema responsável por buscar o ponto de máxima potência do conjunto fotovoltaico conectado àquela entrada ou canal.
Quando módulos estão associados a MPPTs independentes, diferenças de irradiância, orientação ou comportamento elétrico podem ser gerenciadas com maior independência. Isso ajuda a reduzir determinadas perdas por descasamento entre módulos.
Entretanto, não é correto afirmar que um sistema com microinversores sempre produzirá mais energia do que qualquer sistema com inversor string. O resultado depende da arquitetura dos equipamentos, projeto, orientação dos módulos, sombreamento, dimensionamento e condições reais de operação.
Como funciona o monitoramento dos microinversores?
Uma característica comum das arquiteturas com microinversores é a possibilidade de monitoramento mais detalhado da geração. Dependendo do fabricante e do equipamento, informações de produção e funcionamento podem ser transmitidas para uma unidade de comunicação e disponibilizadas em plataforma de monitoramento.
Isso pode facilitar a identificação de diferenças de desempenho e o diagnóstico remoto de determinadas ocorrências. Entretanto, o nível de granularidade do monitoramento varia conforme a arquitetura. Não se deve assumir que todo microinversor conectado a vários módulos necessariamente fornecerá exatamente o mesmo nível de monitoramento individual para cada módulo.
Nos sistemas APsystems, a plataforma EMA e os dispositivos de comunicação da família ECU são utilizados em diferentes gerações de equipamentos. A compatibilidade precisa ser verificada para cada modelo.
Microinversor ou inversor string: o que muda na instalação?
| Característica | Microinversores | Inversor string |
|---|---|---|
| Conversão CC/CA | Distribuída junto aos módulos | Concentrada no inversor |
| Longos circuitos CC em alta tensão | Reduzidos pela arquitetura distribuída | Presentes nas strings até o inversor |
| MPPT | Distribuído conforme a arquitetura do modelo | Centralizado nos MPPTs do inversor |
| Expansão | Pode oferecer maior modularidade | Depende da capacidade e das entradas disponíveis no inversor |
| Manutenção | Equipamentos distribuídos e normalmente localizados no telhado | Equipamento centralizado e normalmente mais acessível |
Nenhuma das duas arquiteturas é universalmente superior. A escolha deve considerar características do imóvel, sombreamento, orientação dos módulos, tamanho do sistema, custos, manutenção, possibilidade de expansão e especificações dos equipamentos.
A instalação com microinversores é mais segura?
Uma diferença relevante é a redução da necessidade de longas strings em corrente contínua operando em tensões elevadas até um inversor central. Nos sistemas com microinversores, a conversão para corrente alternada ocorre próxima aos módulos.
Isso não significa, entretanto, ausência de riscos elétricos. Módulos fotovoltaicos produzem tensão quando expostos à luz, os circuitos CA permanecem energizados quando conectados à rede e existem requisitos de aterramento, proteção, seccionamento, cabos, conectores e instalação que precisam ser respeitados.
Por isso, a instalação, alteração ou manutenção de um sistema fotovoltaico deve ser executada por profissionais qualificados, seguindo o projeto elétrico, as instruções dos fabricantes e as normas e requisitos aplicáveis.
Como funciona a conexão do sistema à rede da distribuidora?
Em um sistema fotovoltaico conectado à rede, os microinversores trabalham sincronizados com os parâmetros da rede elétrica. A energia produzida é utilizada pelas cargas da unidade consumidora e o excedente pode ser enviado à rede conforme as regras aplicáveis à micro e minigeração distribuída.
No Brasil, a ANEEL mantém as informações e regras referentes à micro e minigeração distribuída. A agência classifica como microgeração distribuída a central geradora com potência instalada de até 75 kW. A conexão e os procedimentos aplicáveis também devem observar a regulamentação vigente, o PRODIST e os requisitos da distribuidora responsável pela área de concessão.
Também é importante compreender que um sistema on-grid convencional com microinversores não permanece fornecendo energia normalmente durante uma interrupção da rede apenas porque há sol disponível. A operação durante falta de energia exige uma arquitetura especificamente projetada para backup e, quando aplicável, armazenamento de energia.
Quais são os principais cuidados em uma instalação com microinversores?
Um bom projeto começa antes da montagem dos equipamentos. Entre os pontos que precisam ser avaliados estão:
- compatibilidade elétrica entre módulos e microinversores;
- quantidade de módulos permitida por equipamento;
- número de entradas e MPPTs;
- orientação e sombreamento dos módulos;
- dimensionamento dos circuitos CA;
- cabos, conectores e dispositivos de proteção;
- aterramento e equipotencialização;
- limites de equipamentos por circuito;
- fixação mecânica e posição dos microinversores;
- acesso para manutenção;
- compatibilidade dos dispositivos de comunicação e monitoramento;
- requisitos da distribuidora e regulamentação aplicável.
Perguntas frequentes sobre instalação de microinversores
O microinversor fica embaixo da placa solar?
Normalmente ele é instalado na estrutura do sistema fotovoltaico, sob os módulos ou em posição protegida e definida pelas instruções do fabricante. O microinversor não precisa estar incorporado fisicamente ao painel.
Quantos painéis podem ser ligados em um microinversor?
Depende do modelo. Existem arquiteturas para diferentes quantidades de módulos. Um equipamento para quatro módulos também não necessariamente possui quatro MPPTs. A documentação técnica do modelo deve ser consultada antes do dimensionamento.
Posso ligar qualquer painel solar em qualquer microinversor?
Não. Tensão, corrente, potência, faixa de MPPT e configuração elétrica precisam ser compatíveis. A análise deve considerar a ficha técnica do módulo e do microinversor.
Microinversores funcionam quando falta energia da rede?
Um sistema on-grid convencional é projetado para interromper a injeção de energia quando a rede deixa de atender às condições necessárias de operação. Para alimentar cargas durante uma falta de energia é necessária uma solução especificamente projetada para backup, normalmente envolvendo equipamentos e arquitetura adicionais.
É possível aumentar o sistema depois?
A arquitetura distribuída pode facilitar ampliações, mas elas não são automáticas. É necessário verificar capacidade dos circuitos, proteções, cabeamento, compatibilidade entre equipamentos, disponibilidade física, limites regulatórios e condições de conexão.
Microinversor exige manutenção?
Os equipamentos são projetados para operação prolongada no ambiente fotovoltaico, mas o sistema deve ser acompanhado e inspecionado conforme as recomendações técnicas. Uma vantagem do monitoramento é permitir identificar determinadas anomalias de geração sem depender apenas de uma inspeção visual.
Instalações evoluíram, mas o princípio continua o mesmo
O sistema registrado pela WA Solar em 2017 mostra uma etapa importante da evolução dos microinversores no mercado fotovoltaico. Naquele projeto, 12 módulos eram atendidos por seis APsystems YC-500. Desde então, aumentaram significativamente a potência e a corrente dos módulos, assim como a capacidade e a diversidade de arquiteturas dos microinversores.
Apesar dessa evolução, o princípio central permanece: realizar a conversão da energia de maneira distribuída e próxima aos módulos fotovoltaicos. O que mudou foi a capacidade dos equipamentos, o número de módulos que uma unidade pode atender, a quantidade e organização dos MPPTs, os recursos de monitoramento e as possibilidades de dimensionamento.
Para quem está projetando um sistema atualmente, o mais importante é não escolher o microinversor apenas pelo número de módulos ou pela potência nominal anunciada. Um projeto tecnicamente adequado precisa considerar a arquitetura completa do equipamento, sua compatibilidade com os painéis e as condições elétricas e físicas da instalação.