Talvez você não saiba o que é o mismatch, mas certamente já ouviu falar sobre as perdas que podem acontecer durante a geração de energia solar. Quando essas perdas são grandes, podem comprometer o desempenho do sistema como um todo.
Apesar do tema deste artigo ser pouco conhecido por projetistas e integradores de energia solar, trata-se de um problema sério, que pode colocar em risco o funcionamento de um sistema solar fotovoltaico.
Por isso, vale a pena entender o que é o mismatch, por que ele acontece e se é possível minimizar seus efeitos. Confira a seguir tudo o que você precisa saber sobre esse problema.
O que exatamente é o mismatch?
O mismatch pode ser uma das explicações possíveis para quando o sistema fotovoltaico não produz energia solar como deveria. Também chamado de incompatibilidade ou descasamento, essa é uma das principais fontes de perdas nesse tipo de projeto.
Isso acontece quando há diferença na quantidade de energia gerada entre dois ou mais módulos que compõem um arranjo fotovoltaico. Esses módulos podem estar conectados em série e/ou paralelo, gerando energia em descompasso, ou seja, quando um módulo tem maior ou menor capacidade de geração de energia em relação a outro.
Quando há esse descasamento, os módulos fotovoltaicos com maior capacidade de geração de energia não conseguem operar em seu ponto de máxima potência individual, uma vez que a corrente é forçada a ser igual em todos os módulos da string.
Isso gera uma perda de energia, que pode afetar o desempenho do sistema como um todo e impedir que o consumidor fique satisfeito com seu projeto, já que ele deixa de entregar o que deveria.
Há diversas situações que podem favorecer a ocorrência de mismatch em um arranjo fotovoltaico. Confira a seguir as principais.
O que causa o mismatch?
Um dos principais e mais comuns fatores que levam ao descasamento na geração de energia entre os módulos fotovoltaicos de um sistema de energia solar é a sujeira acumulada sobre eles. Folhas caídas sobre os painéis, poeira e dejetos de animais fazem com que o mismatch aumente, resultando no aumento da perda de energia do sistema.
Por isso é tão importante fazer limpezas periódicas, como as que são recomendadas pela manutenção preventiva. Essa é a melhor maneira de evitar que a sujeira se acumule sobre os módulos e acabe levando ao mismatch.
Além do descasamento em decorrência do acúmulo de sujeira, outro grande problema enfrentado pelos projetistas de energia solar é o mismatch de projeto. Para evitar que isso aconteça, é preciso utilizar o mesmo tipo de módulo e mesma potência em condições padrões de teste.
Além disso, também é necessário assegurar que todas as strings conectadas no mesmo MPPT (Maximum Power Point Tracking, ou rastreamento do ponto de potência máxima) tenham o mesmo comprimento, que todos os módulos estejam posicionados na mesma orientação e inclinação e evitar pontos da instalação com sombreamento parcial.
Falando em sombras, elas talvez sejam o motivo mais conhecido para mismatch. O sombreamento é causado por barreiras de luz como árvores, chaminés, obstruções no telhado, linhas de energia, detritos e outros.
Por ser algo tão corriqueiro, muitas vezes os instaladores e consumidores do sistema de energia solar acreditam ser a única fonte de incompatibilidade possível, o que nem sempre é verdade.
As nuvens, a nebulosidade e as precipitações também podem afetar diretamente a irradiação do sol, interferindo na produção individual dos módulos. Isso acontece porque afetam de maneira uniforme os módulos, levando ao descasamento na produção dos equipamentos do arranjo.
Outro fator que favorece esse problema é a degradação desigual dos módulos. Esses equipamentos não funcionam no seu ponto máximo de potência ao longo de toda a sua vida útil, pois pode acontecer uma degradação de até 20% ao longo de 20 anos.
Ainda que tenham sido produzidos pelo mesmo fabricante, diferentes módulos podem enfrentar desgastes variados, o que pode levar ao mismatch por envelhecimento do painel. Mesmo que um módulo com defeito seja substituído por um novo, a incompatibilidade será inevitável quando este for conectado aos demais.
Sendo assim, os módulos com maior desgaste acabam nivelando por baixo a potência da string, causando a perda de energia.
Há também o mismatch térmico, que não deve ser confundido com as perdas que acontecem devido à temperatura. Esse tipo de descasamento acontece por causa da diferença de temperatura entre os equipamentos, que podem levar à transferência de calor de um módulo a outro por convecção.
Problemas no transporte dos módulos fotovoltaicos também favorecem o mismatch. Isso porque microfissuras e outros danos podem acontecer durante os processos de transporte e armazenagem, contribuindo ainda mais para a variação de potência de saída garantida pelos fabricantes.
Com tantos motivos que levam ao mismatch, é importante ficar sempre de olho na produção de energia do sistema solar fotovoltaico e tomar alguns cuidados para reduzir as perdas. Confira a seguir como fazer isso.
Como evitar ou minimizar o mismatch?
Já que pode causar prejuízos na produção de energia, o mismatch é um problema sério que deve ser observado com cautela. As perdas de potência associadas ao efeito do mismatch representam aproximadamente 10% da potência total gerada.
Atualmente, o setor de energia solar já oferece algumas tecnologias promissoras que podem ajudar a enfrentar esse problema ao aumentar a eficiência e a confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos. Alguns exemplos disso são os microinversores, o diodo de bypass ativo e os otimizadores de potência.
O microinversor tem a mesma serventia do inversor string, mas se difere pelo seu tamanho reduzido e, principalmente, por suportar sistemas mais modulares. Esse tipo de aparelho atua individualmente sobre cada módulo, por isso pode oferecer um melhor custo-benefício ao aumentar o aproveitamento do potencial energético e garantir maior segurança.
Cada microinversor atende um conjunto de, no máximo, quatro módulos fotovoltaicos. Isso proporciona um tratamento direcionado para cada placa, fazendo com que o sistema apresente um melhor desempenho na geração de energia.
Sua principal função é converter a energia produzida pelas placas fotovoltaicas de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), como a que é utilizada pelos eletrodomésticos e eletrônicos residenciais. A energia de cada painel solar é transformada diretamente de CC em CA, antes de se juntar à energia dos outros painéis solares.
Como o microinversor possibilita que as placas tenham operação basicamente independente, reduz as perdas de rendimento quando há fatores prejudicando a geração de energia, como é o que acontece no mismatch.
O impacto do descasamento é minimizado porque o microinversor atua de maneira direcionada sobre cada placa. Assim, quando um módulo apresenta uma potência inferior, não prejudica o desempenho das demais.
Outro ponto a favor desses equipamentos é a flexibilidade que oferecem. Eles podem ser instalados segundo a quantidade, modelo, orientação, inclinação e potências que cada projeto fotovoltaico exige. Essa versatilidade é uma grande vantagem, principalmente se o consumidor cogita realizar uma expansão do seu sistema fotovoltaico no futuro.
Como o setor de energia solar está em constante evolução, há sempre uma solução nova para ser descoberta, minimizando os problemas na geração fotovoltaica.
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