Fonte: solarpowerworldonline
Desde que os sistemas de 1.500 V de montagem no solo foram mencionados no Código Elétrico Nacional de 2017, os fabricantes têm trabalhado duro em painéis solares, inversores com classificação de 1.500 V, e tudo mais. O equipamento solar de alta tensão permite que os instaladores condensem os sistemas enquanto obtêm a mesma potência.
A Seção 690.7 no NEC de 2017 estabeleceu pela primeira vez que os sistemas de montagem no solo podem ter uma tensão máxima de 1.500 V. Os grandes sistemas de escala de utilidade pública já haviam começado a mudar para 1.500 volts nos anos anteriores a este código devido a diferentes requisitos padrão, mas o código atualizado abre a possibilidade de 1.500 volts para projetos menores em escala de utilidades e inversores de alta tensão que atendem bem a esse mercado.
O “Roteiro Internacional de Tecnologia para Fotovoltaica (ITRPV) 2017” destacou a tendência de a tensão do sistema aumentar de 1.000 volts para 1.500 volts. O estudo constatou que a partir de 2020, o mercado de 1.500 V será superior a 30% e essa tensão atingirá uma participação de mercado superior a 50% a partir de 2025.
O que é um sistema solar de 1.500 volts
Um aumento de 500 volts permite que os empreiteiros condensem os sistemas porque cada inversor pode processar mais energia. Mais painéis podem ser conectados em série para criar cordas mais longas. São necessários menos fios. São necessários menos inversores porque podem aceitar mais potência. Mas um sistema de 1.500 V pode funcionar apenas se todos os componentes forem classificados para desempenho em 1.500 V.
A maioria dos fabricantes de painéis solares começou a atualizar seus painéis usados em projetos de escala utilitária para 1.500 V. Jeff Juger, diretor de desenvolvimento de negócios da JinkoSolar, explicou que os instaladores solares ainda precisarão do mesmo número total de painéis para atingir a potência pretendida em 1.500 V. -V sistema, apenas menos seqüências de painéis. Por exemplo, se a tensão de um módulo no circuito aberto (Voc) for 45 VCC, um sistema de 1.000 V permitirá 22 módulos (1.000 / 45) em uma string, enquanto um sistema de 1.500 V permite 33 módulos (1.500 / 45) em uma corda.
O custo dos módulos de 1.500 V é essencialmente o mesmo que os painéis de baixa tensão, embora sejam utilizados materiais ligeiramente diferentes na produção. Juger disse que o único problema com esses painéis atualizados é o aumento da oportunidade de degradação potencial induzida, ou PID.
"A alta tensão pode criar risco de PID, onde os íons migram das células para a estrutura do módulo, resultando em vazamento de corrente", disse Juger. "A Jinko foi a primeira a oferecer um módulo livre de PID emoldurado e não teve problemas com o PID em seus módulos de 1.500 V".
Custo atual das unidades
Os sistemas de alta tensão são mais baratos porque são necessários menos materiais, de grandes coisas como inversores a pequenas coisas como fios e desconexões. Isso ocorre porque a corrente, inversamente proporcional à tensão, diminui à medida que a tensão aumenta. O tamanho do condutor pode diminuir porque a corrente é menor e os custos diminuem com o tamanho do condutor.
"O ditado que temos aqui é o custo atual das unidades", disse Eric Every, gerente de produtos da Yaskawa - Solectria Solar. "Quanto mais alta a tensão, menor é o material de mercadoria que você precisa comprar".
Todas as subidas de um sistema de 1.000 V a 1.500 V significam apenas aumentar o isolamento do fio, enquanto diminuir a tensão e a corrente requer mais material de cobre real dentro dos fios. Usar mais cobre é caro no caso de projetos com vários megawatts, portanto, usar menos cobre com sistemas de 1.500 V é uma opção bem-vinda para desenvolvedores e instaladores solares em larga escala.
Grandes sistemas, grandes ganhos
As economias de custo de 1.500 V são maiores quando implantadas em larga escala. É por isso que os inversores centrais de 1.500 V se tornaram a opção dominante e basicamente exclusiva para novas instalações de grande porte nos Estados Unidos, enquanto os inversores de 1.500 V estão entrando no mercado para atender a projetos de utilidades menores.
"Com essa mudança para 1.500 volts, você obtém inversores mais potentes", disse Carlos Lezana, marketing e comunicações para energia solar da Ingeteam, que fabrica inversores de corda e centrais. "Se você desenvolver [uma usina de 100 MW] com um inversor central de 1.500 V, precisará de menos unidades [e] menos inversores do que se o fizer com inversores de 1.000 V".
Menos inversores centrais significam menos trabalho e menos caixas combinadoras necessárias para consolidar os fios nessas instalações de alta tensão. Menos inversores também significam menos técnicos necessários para corrigir problemas após o comissionamento.
"Quando você tem menos inversores, todos esses custos, esses custos de mão-de-obra, são reduzidos", disse Lezana.
Embora a mudança para 1.500 volts traga muitos benefícios, também existem desvantagens. Mais tensão passando por menos inversores centrais significa mais perda de energia se um inversor falhar.
"Obviamente, se você tem menos inversores, é porque cada um deles está gerenciando mais energia; portanto, se um cair, você perderá mais energia", disse Lezana. “Todos os fabricantes de inversores fotovoltaicos têm uma taxa de falhas. Você precisa garantir que seus fornecedores, ou a empresa encarregada das operações e manutenção, sejam muito rápidos na resposta, porque você deseja que sua usina opere com potência máxima o tempo todo, quantas vezes horas quanto possível. "
Digite inversores de 1.500 V
Os inversores de 1.500 V entraram no mercado em escala de utilidades há cerca de um ano, mas fazem mais sentido para projetos solares comunitários menores.
Por exemplo, com uma usina de 20 MW, os EPCs poderiam usar cinco ou seis inversores centrais de 1.500 V ou centenas de inversores de 1.500 V. A escolha se resumia ao custo e à capacidade de manutenção gerais, mas é claro que grandes projetos em escala de utilidade ainda podem permanecer nos inversores centrais.
"Se você está fazendo 100 MW, não tenho certeza se faz sentido usar inversores de corda", disse Every. "Vamos oferecer um projeto para ele, mas provavelmente o cliente escolherá as centrais, porque poderá ter essa granularidade."
A facilidade de manutenção dos inversores de coluna, em geral, faz com que os inversores de 1.500 V sejam uma opção atraente para sistemas menores em escala de utilidades.
Se uma falhar, apenas uma cadeia será afetada e poderá ser facilmente trocada por uma nova unidade sem muito atraso. Os inversores centrais ainda são mais baratos que a corda em termos de centavos de dólar por watt em projetos de grande porte, mas a corda pode ganhar por uma manutenção mais simples, especialmente quando uma voltagem mais alta aumenta o risco.
“A recuperação é muito mais rápida na string. Você apenas faz uma substituição simples por unidades de reposição que podem estar no local. Uma substituição pode ser feita em meia hora, por isso é uma recuperação rápida ”, disse Ed Heacox, gerente geral da CPS America.
A Solectria optou por abordar o mercado de 1.500 V com apenas inversores de cadeia, devido a esse fato. A empresa está considerando seu inversor central de 1.000 V um produto herdado agora - não o recomendando para novos projetos.
“Quando decidimos produzir um produto de 1.500 V, dissemos: 'Ei, vamos ter muita dificuldade com esse problema de O&M se usarmos um inversor central. Todos os nossos clientes realmente gostam da facilidade de manutenção desse inversor de string, vamos fazer isso '”, disse Every.
“Inversor fotovoltaico global e cenário MLPE: H1 2018” da Wood Mackenzie Power & Renewables constatou que os envios de inversores trifásicos cresceram 59% ano a ano e excederam os envios de inversores centrais em quase 7 GW entre 2015 e 2017. Constatou que 2018 foi o início da crescente adoção de inversores de string nos Estados Unidos devido aos novos modelos de inversores de 1.500 V.
“Estamos descobrindo que uma porcentagem maior dos projetos que nossos clientes estão realizando os implementa com uma topologia de inversor de cadeia, em oposição aos inversores centrais. E todos os anos esse percentual parece subir ”, disse Every.
A Solectria tradicionalmente se concentra em projetos de C&I entre 100 kW e 20 MW, sendo a maioria deles em telhados comerciais de 1 a 5 MW ou pequenos projetos montados no solo. Seu novo inversor de 1.500 V, que começará a ser entregue em dezembro de 2018, terá como alvo a parte “I” da C&I - projetos industriais, conectados à distribuição, solares comunitários, solares e corporativos.
"Se for uma comparação entre 1.500 V e 1.000 V [inversores de corda], a economia de custos é real para os 1.500 volts", disse Every. O menor custo de construção resultante de menos trabalho no campo, menos terminações e menos fios pode ajudar os instaladores a ganhar mais lances.
"Você obtém um melhor custo por watt em seus módulos, obtém um melhor custo por watt quando observa os tubos e fios no sistema", disse Every.
Perigo alta voltagem
Aumento da tensão significa maiores consequências de segurança para os trabalhadores se algo der errado. Mas a Heacox acredita nos códigos e padrões da indústria.
"As normas e os regulamentos são responsáveis por tensões mais altas; portanto, teoricamente, não deve haver mais riscos de segurança relacionados a isso", disse Heacox. “Eu confio nisso, na verdade. As pessoas sabem que mais energia é mais arriscada. ”
John Drummond, engenheiro de aplicações da CPS America, acrescenta que os instaladores devem ter certeza de usar equipamentos com classificação de 1.500 V, desde isolamento de fios a voltímetros e em todos os lugares. Os instaladores também devem lembrar que as folgas no espaço de trabalho são diferentes para projetos de 1.500 V.
“As folgas típicas do espaço de trabalho para 600 e 1.000 volts não são aplicáveis a 1.500 volts. Você tem que usar cercas mais altas, manter as coisas mais afastadas, adicionar iluminação extra, coisas assim ”, disse Every.
Embora Drummond e Heacox acreditem que a tecnologia de 1.500 V é segura, ela ainda está ligada ao solo. Drummond disse que prevê um futuro em que os sistemas de 1.500 V também possam subir nos telhados, mas isso exigiria aceitação do setor.
"Bem no início ... esses tipos de aplicações estavam 'atrás da cerca' e acho que, quando mudamos de 600 para 1.000 volts, é o mesmo tipo de hesitação em mudar para 1.500 volts para todas as aplicações", disse Drummond.
Todo mundo não vê 1.500 volts sendo permitidos em telhados residenciais devido a questões de segurança, mas ele disse que 1.500 V solar comercial no telhado pode ser uma possibilidade futura. No entanto, as longas seqüências que vêm com 1.500 volts seriam limitadas ao projetar configurações de matriz na cobertura. Colocar 26 a 28 painéis em uma linha reta nem sempre é fácil.
“Nos sistemas de telhado de 1.000 V […], você obtém um pouco mais de flexibilidade na disposição dos seus telhados, porque suas cordas são mais curtas. Você precisa passar mais alguns fios, mas pelo menos você pode arrumar o teto um pouco melhor ”, disse Every.
Os sistemas solares de alta tensão proporcionam flexibilidade e economia de custos aos instaladores solares, e as opções continuarão a se expandir à medida que equipamentos solares de 1.500 V mais inovadores entrarem no mercado.
