Análise comparativa do efeito de sombreamento entre o uso de inversores string e microinversores no cenário de irradiação de Florianópolis

Abstract

Diante das variadas soluções apresentadas no mercado de energia solar existentes no panorama nacional, diferentes topologias de inversores têm sido apresentadas com o intuito de otimizar a potência e energia proveniente dos arranjos fotovoltaicos. Dentre elas, duas principais tecnologias têm ganhado destaque comercial, sendo os inversores tipo string empregados majoritariamente com arranjos de módulos associados em série, enquanto os microinversores são utilizados de forma a maximizar a potência dos módulos de forma individual. O presente trabalho visa comparar o uso de microinversores e inversores string diante dos cenários de irradiância e de temperatura encontrados em Florianópolis, perante situações de sombreamento parcial ou total. Com essa finalidade, foi modelado no software PSIM um algoritmo de MPPT aplicado a diferentes conversores CC-CC: um Boost, normalmente utilizado em inversores string, e um conversor de alto ganho, usualmente empregado em microinversores. Posteriormente, três cenários de sombreamento foram criados para análise dos valores de potência, energia e ciclo de trabalho dos conversores em questão. Baseados nestes valores, diferentes cenários econômicos foram realizados para avaliar a atratividade econômica entre ambos os sistemas propostos, determinando se a energia adicional gerada pelo conversor de alto ganho é suficiente para compensar o investimento inicial relativo ao microinversor. Constatou-se que o sistema com microinversores é atrativo financeiramente em apenas 1 dos 3 cenários propostos, apesar de rastrear o ponto de máxima potência de forma mais eficiente em todos as simulações propostas.

Given the varied solutions presented in the national photovoltaic Market, different solutions are currently provided in regards to optimize output power and energy in PV arrays. Amongst them, 2 main technologies have gained commercial influence, being String inverters used primarily for series-connected PV arrays, whereas micro inverters are used to maximize power outputs in an individual level. The present paperwork desires to compare the use of micro and string inverters in Florianópolis irradiation and temperature data, granted partial and/or total shadings applied to the PV modules. With this purpose, an MPPT algorithm was modeled and applied to 2 converters: a Boost converter normally utilized in string inverters and the other a high stepup converter, usually applied in microinverters. Subsequently, three shading scenarios were created in order to analyze the main values of power, energy and duty cycle regarding the proposed Converters. Based on these values, different economic situations were created to evaluate the economical appeal of both configurations, determining if the additional energy provided by the high step-up converter is enough to compensate the initial investment regarding the micro inverter. It was found that the system with microinverters was financially attractive in only 1 of the 3 proposed scenarios, despite tracking the modules more efficiently in all the proposed simulations.