Conselhos práticos para a conceção de um sistema de autoconsumo fotovoltaico

Curvas de consumo

Uma parte importante do correto dimensionamento de um sistema fotovoltaico reside na importância de saber interpretar corretamente as curvas de consumo. Estes são um exemplo do que cada casa, negócio ou empresa retira da rede elétrica para satisfazer as suas necessidades energéticas.

Saber como analisar as curvas permitir-nos-á escolher se precisamos de mais ou menos energia nos módulos a instalar, bem como a escolha da tecnologia do inversor, ou se precisamos de adicionar baterias e a sua capacidade. Neste caso, vamos ver pequenos exemplos de curvas e as respetivas características.

Família com crianças em idade escolar e trabalho fora de casa

É possível observar que a maior parte do consumo ocorre de manhã cedo e à noite, uma vez que estes são os momentos em que toda a família está em casa. Nas horas de pico de produção solar quase não há consumo, pelo que para este tipo de curva é aconselhável utilizar uma bateria, para que possamos tirar partido da energia armazenada durante o dia.

Pessoas em teletrabalho ou reformadas

Neste perfil de curva podemos analisar que se verifica um consumo quase uniforme ao longo do dia, ao contrário de determinadas horas em que existem alguns pequenos picos, como ao meio-dia, à hora da refeição e à noite, quando para além da cozinha se verifica o funcionamento da iluminação, televisão e outros elementos. Neste caso, não recomendamos a utilização de uma bateria, mas sim avaliar muito bem o dimensionamento da potência de pico a instalar, para que a curva de produção fotovoltaica abranja entre 65 e 80% do consumo da casa. Este tipo de instalação tende a amortizar-se em menos tempo, uma vez que a maior parte da energia produzida é autoconsumida diretamente.

Autoconsumos industriais

Outros tipos muito diferentes de curvas podem ser encontrados em grandes instalações industriais, que podem apresentar características de consumo elevado durante todo o dia e todo o ano, ou com picos durante o horário de expediente, dependendo do tipo de empresa (fábricas ou estabelecimentos comerciais).

Nestas instalações, a energia fotovoltaica pode abranger entre 30% a 40% dos consumos sem necessidade de instalar baterias. Como a curva de consumo é muito semelhante a uma curva típica de produção fotovoltaica, neste caso não é relevante colocar um acumulador. Mais uma vez, os períodos de amortização são reduzidos ao mínimo se instalarmos um sistema fotovoltaico com tal padrão de consumo.

Baterias, quando utilizar ou não

Com base no ponto anterior, pode verificar-se que a implementação de um sistema de armazenamento com baterias pode ser interessante ou não, dependendo da curva de consumo.

Atualmente, a maioria dos clientes quer baterias, por vezes independentemente do custo das mesmas, o que normalmente representa 70% do preço total do sistema. Para tal, precisamos de saber como recomendar o melhor para cada cliente, de acordo com os seus padrões de consumo.

Tomemos como exemplo a seguinte curva de Produção VS Consumo, na qual podemos observar que durante todo o dia a produção abastece o consumo. Vamos supor que não podemos instalar mais energia para cobrir as necessidades energéticas por diferentes razões, tais como espaço no telhado, má orientação do mesmo, sombras, etc. Logo, a instalação de baterias neste caso prático não é viável.

No exemplo seguinte temos o efeito oposto, a maior parte do consumo ocorre após horas de pico de produção e podemos tirar partido desse excesso com uma bateria para posterior utilização.

Descompensação de fases

O conceito de descompensação de fases ou desequilíbrio é muito comum em sistemas de autoconsumo trifásico, em que os valores eficazes entre a potência consumida de cada fase variam consideravelmente. Normalmente, isto resulta da sobrecarga de uma das fases da instalação em função da quantidade de equipamento monofásico que está a funcionar num determinado momento. Um sistema trifásico descompensado pode ser um problema se projetarmos uma instalação fotovoltaica com injeção zero.

O sistema de injeção zero é a forma de configurar a sua instalação fotovoltaica para que a energia excedente não vá para a rede. Então, que dificuldades encontramos com um sistema elétrico descompensado em termos de consumo?

Para que um sistema de injeção 0 cumpra as especificações do Real Decreto Espanhol 244/2019, deve ser regulado no produto da fase de menor consumo, para que o inversor possa limitar substancialmente a sua potência se se verificar muita descompensação.

Como solução, antes de planear uma instalação fotovoltaica, recomenda-se instalar um analisador de redes que possa identificar se existe um consumo descompensado e distribuí-lo da melhor forma possível para que, no caso de utilizarmos um dispositivo de injeção 0, isto não afete negativamente o desempenho da nossa instalação.

Telhados com diferentes orientações

Uma das dificuldades mais comuns que encontramos no dimensionamento de uma instalação fotovoltaica são os telhados com diferentes orientações. No entanto, as soluções tecnológicas, tanto em termos de equipamentos como em estrutura, permitem-nos oferecer atualmente diferentes alternativas para cada tipo de cliente e de instalação.

Para tal, devemos ter em conta os seguintes aspetos:

• No telhado com orientação para sul, recomenda-se a instalação do maior número possível de módulos e utilizar o resto do telhado para ajudar a potenciar a produção final. Um módulo com uma orientação que não seja ideal tem uma perda de mais de 40% da sua produção. É neste tipo de casos que a utilização de otimizadores se torna mais importante, mesmo que não haja sombras no telhado.
• Se o telhado tiver uma orientação este-oeste, tentaremos instalar a mesma quantidade de módulos em ambos os lados para equilibrar a produção em 50-50%.
• Em inversores com dois ou mais MPPT, pode utilizar-se um MPPT para uma orientação e o outro para a outra. Isto garante que o inversor estará sempre à procura do ponto ideal de produção para toda a instalação, independentemente da orientação do telhado. No caso de termos mais orientações, podemos ter de considerar uma solução com otimizadores de potência.

Tecnologia de otimização

Os otimizadores de potência são o equipamento que permite que o módulo solar esteja no seu ponto máximo de produção de acordo com as condições solares, sombra, temperatura, inclinação, orientação, etc. Cada módulo solar pode incluir um otimizador e até otimizadores duplos para interligar os módulos em pares.

Os otimizadores são de carácter obrigatório na instalação se o tipo de tecnologia do inversor em questão não possuir o tal sistema MPPT (Maximum Power Point Tracking - acompanhamento ultrarrápido do ponto de potência máxima) e esta função é executada diretamente pelo otimizador de potência, fazendo com que tais instalações tenham rendimentos superiores a 85%.

Noutros fabricantes, a utilização de otimizadores nas suas placas é opcional, uma vez que os inversores possuem incorporado um sistema MPPT com várias entradas ou para várias séries, dependendo da sua tecnologia. Nestes casos, é possível selecionar um ou dois módulos que podem ter problemas devido a sombras ou orientação diferente, para que possa otimizar a sua produção sem afetar o string de módulos ao qual esse MPPT está ligado.

Importa referir que se tivermos duas strings por MPPT, têm obrigatoriamente de ser instalados otimizadores em todos os módulos se quisermos utilizar tecnologia de otimização.

Evitar o clipping

O clipping é um problema que pode surgir numa instalação fotovoltaica quando excedemos a intensidade máxima admissível da entrada MPPT do inversor fotovoltaico ao qual os módulos estão ligados. Embora este fenómeno não deva provocar danos no inversor, o fabricante deve ser consultado previamente para determinar se pode afetar as condições de garantia do mesmo. As novas tendências dos módulos no mercado fazem com que tenhamos de ter mais em conta este fenómeno, uma vez que os valores de intensidade dos módulos aumentaram, pelo que temos de consultar previamente os valores de Imp e Isc, tanto do inversor como do módulo, para garantir que evitamos este problema.