Sistema Solar Fotovoltaico

Um componente chave em um sistema de geração de energia solar é o inversor fotovoltaico, que converte a corrente contínua de alta tensão gerada pelos painéis solares em corrente alternada. Os inversores fotovoltaicos podem ser amplamente divididos em três categorias com base na potência nominal: inversores trifásicos de alta potência com potência de saída superior a 6 kW, inversores monofásicos de média potência com potência de saída variando de 1 kW a 6 kW e microinversores com potência de saída inferior a 1 kW. Nos últimos anos, os inversores de média e baixa potência têm ganhado cada vez mais atenção no mercado fotovoltaico. Devido à sua potência relativamente baixa, esses inversores são usados ​​principalmente em sistemas distribuídos de geração de energia solar em microrredes.

Como nós de uma microrrede, esses inversores são implantados em grande número em uma determinada área. Por exemplo, em regiões como a Europa e os Estados Unidos, muitas famílias instalam esses inversores de média a baixa potência nos telhados. Da mesma forma, estações ferroviárias ou telhados de fábricas podem utilizar um grande número desses inversores para formar centrais elétricas de pequena escala. Esta distribuição generalizada exige uma gestão eficaz dos inversores dentro de uma área específica para garantir uma operação eficiente, segura e estável, ao mesmo tempo que permite uma resposta oportuna à procura. A abordagem de gerenciamento envolve equipar os inversores com módulos de comunicação, permitindo que um sistema supervisório monitore o status de todos os inversores e execute funções de controle e programação conforme necessário.

Um método de comunicação confiável, econômico e de fácil manutenção é essencial para a conectividade do inversor fotovoltaico. Atualmente, os métodos mais comuns incluem comunicação sem fio (por exemplo, Wi-Fi, LoRa), RS485 e Power Line Communication (PLC). A comunicação sem fio elimina a necessidade de cabeamento, economizando cabos de comunicação e mão de obra de instalação. No entanto, é altamente dependente das condições ambientais e é suscetível a interferências de obstruções do painel solar e perturbações eletromagnéticas.

O RS485 oferece comunicação estável e fortes capacidades anti-interferência, mas envolve custos significativos e riscos potenciais durante a instalação inicial e a operação e manutenção subsequentes. Em contraste, o PLC utiliza linhas de energia existentes para transmissão de dados, eliminando a necessidade de cabeamento adicional, reduzindo custos de mão de obra e de material e permitindo uma comunicação eficaz a um custo menor, ao mesmo tempo que oferece maior confiabilidade do que as soluções sem fio.

Ao integrar um módulo PLC, o sistema inversor fotovoltaico torna-se um nó da microrrede, capaz de receber quaisquer dados transmitidos pela rede inteligente. Isso facilita uma maior expansão funcional no futuro.

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema regional para equipamentos de geração de energia fotovoltaica com funcionalidade PLC. Nesta configuração, os dispositivos transceptores PLC são instalados em inversores fotovoltaicos conectados à rede dentro de uma área definida, formando uma topologia de comunicação que utiliza linhas de energia como barramento de comunicação. Entre um certo número de dispositivos dentro de uma determinada distância, é necessário um modem transceptor para realizar o processamento de dados dentro da área. Além disso, um computador supervisor pode ser adicionado para transmitir dados através da rede de camada superior.