Quando Usar Transformadores em Sistemas de Energia Solar?
Antes de falarmos do transformadores para os Sistemas de Energia Solar Fotovoltaico (FV), vamos revisar o sistema elétrico brasileiro. Nosso sistema é dividido em 3 partes principais, são elas: Geração, Transmissão e Distribuição.
O sistema de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica brasileiro
As usinas são responsáveis pela produção de energia, a maior parte das usinas brasileiras, estão muito distantes dos centros consumidores de energia, necessitando por sua vez de de longos sistemas de transmissão.
O sistema de transmissão tem a função de transportar energia gerada pelas usinas até as os centros consumidores, esse transporte é feito por linhas de transmissão de alta potência, usando corrente alternada em níveis de tensão elevados ( 69kV, 138 kV, 230 kV, 500kV) para minimizar as perdas devido a distância.
Já a rede de distribuição de energia elétrica é um segmento do sistema elétrico, composto pelas redes elétricas primárias (média tensão), e as secundárias (baixa tensão). As “tensões secundárias” são aquelas usadas para atendimento à residências, comércios e pequenas indústrias. No Brasil, há diversas tensões nominais secundárias de distribuição, conforme figura abaixo:
Como podemos observar na figura acima, cada estado e/ou concessionaria de energia adota um nível de tensão diferente, tensão essa entre fase-fase e fase-neutro. Isso quer dizer que em algumas cidades brasileiras faz-se necessário o uso de um transformador para adequar os níveis de tensão da rede elétrica com os eletrodomésticos, motores, inversores, entre outros equipamentos.
As conexões com a rede elétrica
Tomamos como exemplo o caso de João, morador do estado de Sergipe, cidade de Aracaju, onde a tensão entre fases é 380V e entre Fase e Neutro 220V.
Os eletrodomésticos da casa de João operam em duas tensões diferentes, os de maiores potência, como : bomba da piscina ( 5.400W), condicionadores de ar ( 7.000W) e o motor da banheira de hidromassagem; são ligados em 380V por consumirem uma alta potência da rede elétrica, com objetivo de trabalhar com uma corrente menor. Conforme a figura abaixo:
João foi se mudou para a cidade de Belo Horizonte e quando tentou ligar seus aparelhos percebeu que tensão da rede elétrica é diferente da cidade de Aracaju. No estado de Minas Gerais tensão entre fase-fase 220V e fase-neutro 127V.
João ligou para um amigo que lhe sugeriu a compra de um transformador 330V/220V para que ele possa ligar seus eletrodomésticos no estado de Minas Gerais.
Assim como os equipamentos da casa de João, os inversores utilizados nos sistemas de energia solar fotovoltaica, também operam em diferentes níveis de tensão.
Eles seguem a mesma logica dos equipamentos de João, quando a potência atinge níveis elevados, ou seja, superior a 10kW, comumente, esses inversores trabalham com o nível de tensão de 380 V. Como vimos acime, 13 estados brasileiros possuem tensão entre fases 220 V e entre fase-neutro 127V.
Modelos de inversores e suas tensões de saída
Sendo assim, para ligarmos inversores com potência acima de 10 kW nesses estados, também devemos fazer o uso de transformadores. Na figura abaixo temos diferentes níveis de tensão e potência dos inversores do fabricante ABB.
Podemos observar que para pequenas potências, abaixo de 10kW, a tensão do inversor é de 220V, podendo ser ligado sem o auxilio do transformador. Podemos observar também que para potências maiores que 10kW a tensão de trabalho do inversor é 380V, necessitando do uso de um transformador 220V/380V.
O valor de referência de potência de 10kW não é regra, já que não existe nenhuma resolução normativa ou órgão normatizador que exigem que acima de 10kW os inversores operem em 380V ou 220V.
Podemos observar na figura abaixo os inversores da marca Fronius, esse fabricante por sua vez disponibiliza inversores de 15kW com com tensão de operação 220V.
Abaixo podemos observar o fabricante Alemão SMA, os valores são similares aos utilizados pelos fabricantes ABB e Fronius.
O fabricante PHB possui dois inversores de maior potência que operam de 220V, são eles: PHB20K-DT e PHB25K-DT, com potência de 20kW e 25kW.
Então, quando usar transformador?
Podemos concluir que não temos um padrão na tensão elétrica dos estados brasileiros nem na tensão de saida dos inversores, isso causa uma enorme confusão na cabeça dos integradores e também dos consumidores finais, como foi o caso de João.
Ao projetar um sistema de energia solar fotovoltaica todo integrador deve se atentar as características da rede elétrica local e dos inversores, para prever ou não o uso do transformador, evitando assim surpresas na obra.
- Victor Zani