DIFERENÇAS ENTRE INVERSORES HÍBRIDOS ON–GRID E INVERSORES CARREGADORES OFF-GRID

As instalações solares fotovoltaicas oferecem a possibilidade de fornecer uma quantidade significativa de energia solar para atender às necessidades do consumo elétrico.

Essas instalações, chamadas de autoconsumo, exigem uma série de componentes que, dependendo das suas caraterísticas, implicam diferenças em relação ao uso da energia solar.

Os principais componentes de qualquer instalação de autoconsumo com baterias são: painéis solares, inversores e baterias.
O inversor é aquele que possibilita o aproveitamento da eletricidade gerada nos painéis solares para usá-la nos diferentes consumos. A sua função básica é transformar a Corrente Contínua (CC) em Corrente Alternada (CA), enquanto armazena e descarrega a energia nas baterias. Atualmente, existe uma grande variedade de modelos e gamas de inversores, e uma seleção correta pode ser

Figura 1 Esquema interno de inversor híbrido On-Grid.

a chave para ter um melhor aproveitamento da instalação e a sua amortização económica.

Vemos que muitas equipas no mercado, à primeira vista, “fazem o mesmo”, mas a maneira como o fazem, torna-as totalmente diferentes, ao ponto de podermos afirmar que são equipas diferentes para um propósito semelhante.
Neste artigo, identificaremos a diferença entre os inversores híbridos On-Grid (AC Coupling) e os inversores carregadores Off-Grid (DC Coupling) para aplicações de autoconsumo fotovoltaico com baterias.

Inversores híbridos (On-Grid)
Caraterizam-se por gerir as diferentes fontes de energia, permitindo alimentar os consumos elétricos da energia proveniente dos painéis solares, da energia armazenada nas baterias e/ou da rede elétrica de suporte.
Gerem a origem da energia para otimizar o máximo aproveitamento da energia solar e economizar a energia consumida da rede, bem como a carga e descarga da bateria, sem a necessidade de adicionar um controlador de carga adicional.

Inversor híbrido On-Grid vs. inversor híbrido Off-Grid.

A caraterística principal e a diferença dos modelos Off-Grid é que eles funcionam conectados à rede elétrica existente (Modo On-Grid), fornecendo energia solar ao mesmo tempo que a rede elétrica, quando a carga é superior à energia gerada na instalação solar.
Além disso, no caso de falha da rede elétrica, estes investidores podem trabalhar em ilha, fornecendo a energia da instalação solar diretamente ao consumo.

Inversores Carregadores (Off-Grid)
Tal como os inversores híbridos, gerem o conjunto de fontes de energia, mas a forma como o fazem e as suas limitações são consideráveis, assim como o aproveitamento da energia solar.
Neste caso, o inversor não permite a possibilidade de conexão à rede elétrica existente, ao mesmo tempo em que gera energia solar. Desta forma, não podem fornecer energia simultaneamente a partir da instalação solar e da rede elétrica.
Conforme indicado no esquema acima, há um bypass interno no inversor que seleciona a fonte de energia para alimentar as cargas.
Esta caraterística implica que, quando o consumo elétrico é maior do que a produção solar, não é possível aproveitar a instalação solar e toda a energia é alimentada a partir da rede elétrica existente.
Por este motivo, o aproveitamento da energia solar disponível e a economia da energia consumida reduzem-se consideravelmente, sendo esta a grande diferença dos inversores On-Grid.

É verdade que o equipamento Off-Grid é significativamente mais económico, mas a médio prazo a rentabilidade económica é pior e é mais apropriado usar inversores híbridos On-Grid.

Figura 2 Esquema interno de inversor carregador Off-Grid.

Diferenças Principais
Uma maneira clara de ver as vantagens do equipamento On-Grid e as limitações energéticas dos Off-Grid, em ambos os modelos de inversores, é analisar detalhadamente como eles funcionam em diferentes situações em relação ao consumo elétrico para verificar o funcionamento de ambos os equipamentos.

A. A energia solar é superior ao consumo

A energia dos painéis é usada para alimentar as cargas (prioridade) e as baterias. É possível injetar o excedente na rede. Se desejar, podeser configurado para não injetar, de acordo com as regulamentações locais.

A energia dos painéis é usada para alimentar as cargas (prioridade) e as baterias. O excedente não pode ser injetado na rede e não é usado.

B. O consumo é superior à energia gerada

O inversor híbrido alimenta as cargas da instalação solar e da rede. Se as cargas forem superiores à energia solar, então a energia restante, e somente a restante, é fornecida pela rede para cobrir o consumo.

O inversor Off-Grid só permite alimentar as cargas da rede, desperdiçando a energia gerada nos painéis solares. Esta energia só pode ser aproveitada se as baterias estiverem descarregadas.

C. Não existe consumo e a bateria está carregada

O inversor híbrido usa a energia gerada nos painéis para a injetar na rede elétrica ou noutros consumos.

O inversor Off-Grid não aproveita a energia solar, uma vez que não pode exporta-la para a rede elétrica.

D. Não há geração nos painéis e o consumo é maior do que a energia fornecida pelas baterias

O inversor híbrido usa a energia armazenada nas baterias para alimentar parcialmente os consumos. A rede elétrica fornece a energia restante para alimentar as cargas.

O inversor Off-Grid só irá alimentar as cargas com a rede elétrica. Não é possível aproveitar a energia armazenada nas baterias.

E. Não há geração nos painéis e o consumo é inferior à energia fornecida pelas baterias

O inversor híbrido usa a energia armazenada nas baterias para alimentar totalmente os consumos.

O inversor Off-Grid pode alimentar o consumo com a energia armazenada nas baterias, desde que a energia consumida não seja maior. Nesse caso, tudo será alimentado pela rede elétrica.

Conclusões

Uma vez estudado o comportamento das duas tipologias de inversores em diferentes casos de funcionamento, podemos concluir:

• O inversor híbrido On-Grid permite um aproveitamento total da energia solar,rentabilizando assim o seu investimento e resultando numa maior economia na fatura energética;

• Com o inversor On-Grid, ao poder alimentar diretamente as cargas dos painéis solares, reduzimos os ciclos de carga e descarga da bateria, aumentando a sua vida útil;

• O inversor carregador Off-Grid é uma solução mais económica, mas a médio prazo é menos lucrativa, uma vez que não permite otimizar o desempenho da instalação nem o aproveitamento de energia solar.

Além disso, se considerarmos uma curva do tipo de consumo e geração solar para poder aproveitar a mesma energia solar, no caso dos inversores Off-Grid teríamos que sobrecarregar as baterias, o que implica:

• Perdas de energia;

• Aumento do custo das baterias;

• Não justifica a poupança inicial de usar um inversor Off-Grid.

Por tudo isto, a solução ideal para obter o máximo rendimento de uma instalação solar de autoconsumo é o uso de inversores híbridos On-Grid.