Um inversor de energia é um dispositivo eletrônico. A função do inversor é alterar uma tensão de entrada de corrente contínua para uma tensão de saída de corrente alternada simétrica, com magnitude e frequência desejada pelo usuário.
No início, as instalações fotovoltaicas utilizavam eletricidade para consumo na mesma tensão e da mesma forma que a recebiam de painéis solares e baterias. Ou seja, funcionava com corrente contínua de 12, 24 ou 48 volts.
Esse recurso fez uma grande diferença para os usuários que possuíam rede de distribuição elétrica ou grupos geradores de corrente alternada de 220 volts. Por esta razão, foram introduzidos inversores elétricos.
Para que serve um inversor de energia?
Os inversores são usados em uma ampla variedade de aplicações, desde pequenas fontes de alimentação de computadores até aplicações industriais.
Abaixo listamos alguns exemplos em que é utilizado um inversor elétrico:
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Numa instalação fotovoltaica são utilizados para converter a corrente contínua fornecida pelos painéis solares em corrente alternada.
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Nas fontes de alimentação ininterrupta de uma instalação elétrica, o inversor converte a tensão fornecida pela bateria em corrente alternada.
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Na transmissão de energia elétrica, o inversor converte a energia em corrente contínua transferida em algumas linhas de energia para alimentar a rede de corrente alternada.
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A realização de uma fonte de alimentação chaveada, para transformação em corrente contínua, com vantagens consideráveis em termos de eficiência, tamanho e peso
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No setor aeroespacial, são utilizados para fornecer aos aviônicos das aeronaves uma corrente alternada altamente estável, mesmo se alimentada por baterias (em caso de falha de energia).
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Variação de velocidade em motores elétricos.
Como funciona um inversor?
Um inversor simples consiste em um oscilador que controla um transistor, que é usado para interromper a corrente de entrada e gerar uma onda retangular.
Os inversores de onda senoidal possuem um transformador que suaviza seu formato, fazendo com que pareça um pouco mais com uma onda senoidal. Uma boa técnica para conseguir isso é usar a técnica PWM, tornando o componente senoidal principal muito maior que os harmônicos mais altos.
A forma de onda quadrada gerada por esses dispositivos tem o problema de ser rica em harmônicos superiores, enquanto a onda senoidal da rede elétrica é desprovida deles.
Vantagens
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É o tipo de corrente que é utilizada em todo o mundo e, portanto, dá um ponto de normalidade.
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Facilita a compra de eletrodomésticos para poder acessar os mais eficientes.
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Permite manter valores estáveis de tensão e forma de onda, apesar da variabilidade do estado de carga das baterias.
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Trabalhar com tensões mais altas (220V é 18 vezes 12V) permite trabalhar com menor intensidade de corrente de acordo com a lei de Ohm. Desta forma, condutores elétricos mais finos podem ser utilizados e as perdas devido ao efeito Joule são minimizadas.
Desvantagens
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A instalação consiste em mais um elemento, o conversor. Portanto, a confiabilidade do sistema diminui.
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O conversor possui perdas elétricas para compensar gerando mais energia elétrica aos módulos (5%).
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Em instalações pequenas, o conversor pode representar uma parte significativa do orçamento; Por exemplo, para uma instalação com cerca de 100 Wp de potência do módulo, um conversor de 250 W pode representar 20% do custo total.
Características principais
Principais características que definem um conversor
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Tensão de entrada (Vcc): este valor deve ser igual ao da bateria (12, 24, 48 V).
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Tensão de saída (Vca): este valor deve ser normalizado (230 Vac).
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Estabilidade de tensão de saída/entrada: Variações de até 10% são suportadas para conversores de onda quadrada e 5% para conversores de onda senoidal.
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Tipo de onda: Atualmente os inversores devem apresentar formato padronizado do tipo corrente alternada com onda senoidal pura.
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Capacidade de sobrecarga (potência de pico) e proteção térmica: muito útil em instalações com motores, pois no arranque a potência necessária para o funcionamento nominal pode ser duplicada, embora apenas por alguns segundos.
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A eficiência energética ou desempenho do conversor é a relação entre a energia que o conversor fornece para consumo de corrente alternada e a energia que este conversor de entrada necessita (da bateria).
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Arranque automático e estado de espera: permite desligar as partes de potência do mesmo conversor na ausência de consumo. Eles então se reconectam quando detectam uma demanda de energia acima de um limite previamente definido.
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Proteção contra inversão de polaridade e curtos-circuitos: opções básicas, dadas as possibilidades de erro ou mau funcionamento dos circuitos consumidores, que são elevadas durante a vida útil do conversor.
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Baixa distorção harmônica: parâmetro relacionado à qualidade da onda gerada. Os harmônicos são normalmente eliminados por filtros, embora isso implique perdas. A variação de frequência da tensão de saída será inferior a 3% da nominal.
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Possibilidade de serem combinados em paralelo: permitirá um possível crescimento da instalação e do consumo de energia.
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Bom comportamento com variação de temperatura: faixa de operação entre -5ºC e 40ºC.
Inversores de energia para células solares
Os inversores de sistemas fotovoltaicos para entrada na rede elétrica são projetados especificamente para esse fim. Sua função é transformar a energia elétrica na forma de corrente contínua produzida pelas células solares em corrente alternada para poder fornecê-la à rede elétrica.
Abaixo estão alguns tipos de inversores utilizados em sistemas de energia solar:
Inversores de cordas
Esses inversores são os mais comuns em sistemas residenciais e comerciais.
Eles convertem a energia de vários painéis solares conectados em série (um string) em corrente alternada. Eles são adequados para sistemas de médio porte e oferecem um bom equilíbrio entre custo e desempenho.
Microinversores
Cada painel solar possui seu próprio microinversor conectado diretamente a ele. Isto permite maior controle e eficiência, pois cada painel opera de forma independente. São especialmente úteis em sistemas onde o sombreamento ou a obstrução podem afetar um ou mais painéis.
Inversores centrais
Esses inversores são usados em sistemas de grande escala, como usinas solares comerciais e de serviços públicos. Eles convertem a energia de vários painéis solares em uma única unidade central. Eles são eficientes e adequados para sistemas de alto desempenho.
Inversores Híbridos
Os inversores híbridos não apenas convertem energia solar de CC para CA, mas também podem funcionar em sistemas de armazenamento de energia, como baterias. Isso permite o uso da energia solar armazenada à noite ou em dias nublados.
Inversores Grid-Tie
Esses inversores são utilizados em sistemas solares conectados à rede elétrica. Convertem energia solar em corrente alternada e permitem a injeção de eletricidade na rede pública. Alguns modelos também permitem medir a energia gerada e consumida.
Inversores Independentes
Esses inversores são usados em sistemas solares autônomos que não estão conectados à rede elétrica. Eles convertem energia solar DC em AC para alimentar dispositivos e sistemas em áreas remotas ou fora da rede.