Inversor: Convertendo Energia DC para AC
Inversores são componentes essenciais em sistemas de energia solar, convertendo corrente contínua (DC) de painéis solares ou baterias em corrente alternada (AC) compatível com eletrodomésticos e a rede elétrica. Essa conversão é vital, pois a maioria dos dispositivos domésticos e redes operam com energia AC.
DC vs. AC: O Básico
A corrente contínua (DC) é caracterizada por uma tensão e corrente constantes que fluem em uma única direção. A energia DC é comumente usada em eletrônicos como baterias, sensores e motores, onde uma fonte de energia estável é necessária.
A corrente alternada (AC), por outro lado, flutua ao longo do tempo, seguindo uma onda senoidal, representada por uma linha verde em um gráfico. Na maioria dos países, a energia AC opera a uma frequência de 50 ou 60 Hz, o que significa que completa 50 ou 60 ciclos por segundo. A energia AC é o padrão para eletrodomésticos e redes elétricas porque pode ser facilmente transformada em diferentes tensões e níveis de potência usando transformadores e inversores.
Onda Senoidal Pura vs. Onda Senoidal Modificada
Quando se trata de inversores, a forma de onda de saída é um fator crítico a ser considerado. Inversores de onda senoidal pura produzem uma onda suave e periódica que se assemelha à energia AC fornecida pela rede. Este tipo de inversor é ideal para eletrônicos e aparelhos sensíveis, como geladeiras, ar-condicionados e computadores. Esses dispositivos são projetados para operar com uma onda senoidal pura, garantindo desempenho e longevidade ideais.
O gráfico c) mostra uma onda senoidal pura (limpa, precisa). Uma onda senoidal pura é um sinal matematicamente descrito pela função seno e tem uma forma periódica suave. Seu gráfico se assemelha a uma onda que se repete continuamente com o mesmo período, amplitude e fase.
Inversores de onda senoidal modificada, por outro lado, geram uma onda que não é tão suave e pode causar problemas com certos aparelhos. Embora possam ser usados com dispositivos mais simples, como lâmpadas LED, carregadores de celular e cooktops elétricos, não são recomendados para equipamentos com cargas indutivas ou motores, pois isso pode levar a um funcionamento inadequado, aumento de ruído e possíveis danos ao longo do tempo.
Os gráficos a) e b) mostram ondas senoidais modificadas, que apresentam desvios diferentes em comparação com uma onda senoidal pura. Uma onda senoidal modificada é um tipo de corrente que se assemelha a uma onda senoidal, mas tem menos precisão e transições irregulares entre os picos e os zeros. Ela pode ser produzida usando um conjunto de sinais retangulares compostos por diferentes frequências e amplitudes.
Quais São os Parâmetros da Rede Local e dos Eletrodomésticos?
As redes locais e os eletrodomésticos foram projetados ao longo das décadas para operar com ondas senoidais puras, portanto, é essencial comprar um inversor que forneça uma onda senoidal pura.
O que acontece se um eletrodoméstico for conectado a um inversor com uma onda senoidal modificada? A maioria dos aparelhos com cargas indutivas e motores (caldeiras a gás, geladeiras, ar-condicionados, bombas, computadores) não funcionará corretamente e pode gerar ruídos incomuns, levando eventualmente à falha.
Dispositivos que podem operar com uma onda senoidal modificada incluem lâmpadas LED, carregadores de celular e fogões elétricos, que podem funcionar bem com uma onda senoidal modificada.
A maioria dos eletrodomésticos é projetada para funcionar com uma onda senoidal pura, o que torna crucial selecionar um inversor que corresponda às especificações da rede elétrica de sua casa.
Tipos de Inversores com Onda Senoidal Pura
Como os eletrodomésticos geralmente exigem uma onda senoidal pura, vamos nos concentrar apenas nos inversores que fornecem essa forma de onda.
Os inversores são categorizados nos seguintes tipos:
Fonte de Alimentação Ininterrupta Interativa OFF-line (UPS): Isso inclui um inversor, às vezes um estabilizador de tensão para a rede (AVR), um cabo “de entrada” da rede (AC in), uma tomada “de saída” para a carga (AC out), cabos de entrada de bateria para UPS com uma bateria externa e um carregador da rede.
- UPS OFF-line vs. UPS ON-line: Além do UPS OFF-line, existem UPS ON-line ou UPS de dupla conversão. A diferença é que o UPS OFF-line alterna para a operação com bateria em 20 ms quando a rede cai, enquanto o UPS ON-line alterna em 0 ms, o que é crucial para alguns equipamentos sensíveis.
- UPS de Baixa Capacidade: Estes geralmente são equipados com uma bateria interna com capacidade suficiente para alimentar a carga por 5-15 minutos, permitindo tempo suficiente para desligar adequadamente um computador, máquina ou similar. Esses UPS geralmente possuem uma onda senoidal modificada, portanto, não vamos discuti-los em detalhes.
Inversor Solar OFF-line Autônomo (UPS para painéis solares): Consiste em um inversor, um carregador da rede, um controlador de carga solar PWM ou MPPT (um ou mais inputs), entrada de bateria, entrada de rede AC in (um ou mais), saída de carga AC out (um ou mais) e várias portas de comunicação. Também existem versões ON-line desses inversores, embora a tecnologia geralmente seja pseudo-online.
Inversor Grid-Tie (online): Inclui um inversor, um controlador solar MPPT (um ou mais) e uma unidade de sincronização com a rede. Não é possível conectar uma bateria a este tipo de inversor.
Aplicações:
- Geração de energia para venda à rede.
- Quando conectado a um limitador de geração especial, a maioria dos modelos pode alimentar consumidores domésticos quando a rede está conectada.
- Para empresas com tarifas altas, reduz os custos de eletricidade quando conectado a um limitador de geração.
- Pode aumentar a energia para autoconsumo quando a energia da rede é limitada (necessita de limitador de geração).
Desvantagens: A principal desvantagem desse inversor é que ele para de funcionar quando a rede cai e não permite a conexão de baterias.
Microinversores: São uma subcategoria de inversores grid-tie, mas conectam-se a um ou dois painéis solares, em vez de um grande conjunto.
Inversor Híbrido (grid-tie + offline): Combina todos os outros tipos de inversores com a capacidade de gerar energia para a rede. Inclui um inversor, um controlador solar MPPT (um ou mais), entrada de bateria, uma unidade de sincronização com a rede, entrada de rede AC in (um ou mais), saída de carga AC out (um ou mais) e várias portas de comunicação.
- Importante: Alguns vendedores podem rotular incorretamente qualquer inversor com entrada solar como um inversor híbrido,
mas isso não é preciso.
- Aplicações:
- Geração de energia para venda à rede.
- Armazenamento de energia para residências ou empresas por meio do consumo parcial ou total da energia solar.
- Vantagens: Combina todos os outros tipos de inversores, funciona quando a rede está disponível e quando não está, e alguns modelos podem operar sem bateria, usando apenas os painéis solares.
- Desvantagens: A principal desvantagem é que esses inversores são mais caros do que os outros tipos.
Em conclusão, um tipo específico de inversor é adequado para cada tarefa, ou um inversor híbrido universal pode substituir qualquer tipo de inversor por um preço um pouco mais alto.
Conclusão
Escolher o inversor certo para sua casa ou empresa é crucial para garantir a eficiência e a longevidade do seu sistema de energia solar. Embora inversores de onda senoidal modificada possam ser mais baratos, eles não são adequados para todas as aplicações. Inversores de onda senoidal pura são a melhor escolha para a maioria dos eletrodomésticos, especialmente aqueles com motores ou eletrônicos sensíveis. Para o melhor desempenho e confiabilidade, considere suas necessidades energéticas específicas e os tipos de dispositivos que você pretende alimentar ao escolher um inversor.
