Comparativo entre SFVs com e sem transformadores de baixa tensão
Por Fotus
No post de hoje faremos o comparativo entre SFVs com e sem transformadores de baixa tensão. Uma dúvida muito comum para o integrador no Brasil é determinar se vale a pena adquirir um inversor de tensão nominal diferente da alimentação e utilizar um transformador de baixa tensão para o acoplamento do inversor.
Principalmente no Sudeste, redes 220/127V são mais comuns que 380/220V. Entretanto, inversores trifásicos 220/127V não são tão comuns e, quando disponíveis, são em média 30% mais caros que seus similares 380V. Isso significa que, muitas vezes um inversor 220V é mais caro que um inversor 380V de mesma potência somado com um transformador isolador 380/220, que supriria igualmente as necessidades do cliente.
Apesar de o preço agregado de uma solução transformador + inversor 380V ser menor que a de um inversor 220V, há que se levar em consideração nessa conta as perdas energéticas inerentes a adição do transformador, me refiro nesse caso as famosas perdas no ferro e no cobre. É aqui que a coisa fica mais complexa pois essas perdas variam juntamente com a potência ao longo do dia. Dessa forma, estimar o valor das perdas torna-se uma tarefa difícil.
Para isso, utilizei o Software PVSyst que simplifica o nosso trabalho nos permite simular a adição de um transformador externo e comparar a geração do sistema com e sem a presença do trafo. O software ainda nos permite simular a desconexão do transformador a noite, reduzindo o consumo noturno devido a corrente de magnetização das bobinas (perdas no ferro) do transformador.
A fim de comparativos simulei 3 sistemas diferentes com mesma quantidade de módulos, sobre mesmas condições de inclinação, orientação, com a mesma distância das strings ao inversor, do inversor à rede e, limitando também o cabeamento CA ao menor valor possível.
Os inversores utilizados:
Para esse sistema simulado foram utilizados 80 módulos de 325W totalizando 26 kWp e os inversores escolhidos foram os modelos 220V e 380V de 20kW da fabricante GoodWe.
O transformador utilizado:
A fim de estudo utilizou-se os dados de placa do transformador isolador 380-220 da Siemens pois no catálogo do fabricante encontramos com facilidade os dados de perdas no ferro e no cobre. Quanto ao preço utilizou-se a média dos valores obtidos em cotações para transformadores isoladores para utilização em energia solar na potência de 25kVA.
Supondo que a quantidade de módulos e outros componentes que compõe os sistemas são iguais, a variação do preço dos sistemas deve-se então apenas ao conjunto inversor + transformador. Tendo o valor destes dois componentes podemos definir então a diferença entre o investimento em cada um dos sistemas. Suporemos também que o preço para implantar a desconexão do trafo durante a noite seja irrelevante perto do valor total do sistema.
Valor do investimento:
Percebe-se que o sistema com inversor 220V é um pouco mais caro que o sistema com inversor 380V + transformador. Então vale a pena usar usar transformador, certo? É aí que muita gente se engana, pois as perdas do transformador ainda não foram contabilizadas.
O Pvsist trata as perdas inerentes ao transformador como consumo o que reflete em uma menor produção do sistema. Por isso, simulamos os três sistemas no Pvsist para definir quão diferente é a produção de cada um deles.
Figura 1 – configuração das perdas detalhadas do Sistema 1 com trafo e sem desconexão noturna
Figura 2 – Visão geral dos resultados da simulação do sistema 1
Figura 3 – configuração das perdas detalhadas do Sistema 2 com trafo e com desconexão noturna
Figura 4 – Visão geral dos resultados da simulação do sistema 2
Figura 5 – configuração das perdas detalhadas do Sistema 3 sem trafo
Figura 6 – Visão geral dos resultados da simulação do sistema 3
Importante notar que devido as características de tensão de entrada do inversor 220V, este possui 5 strings de 16 módulos totalizando 80 módulos, diferente do inversor 380V que trabalha com 4 strings de 20 módulos e também totaliza 80 módulos. Isso significa que na prática se gastaria R$200,00 a mais com cabeamento CC no sistema com inversor 220V. A diferença entre o sistema 3 e os sistemas 1 e 2 se torna então R$700,00.
Comparando a produção anual dos três sistemas podemos observar claramente a diferença que faz utilizar um transformador na instalação. O Sistema 1, tem uma produção anual de 39,1 MWh/ano, o Sistema 2 com desconexão do transformador durante a noite 39,9 MWh/ano e Sistema 3 sem transformador 41,3 MWh/ano.
A diferença entre os sistemas 1 e 3 é de 2.200 kWh/ano. Supondo o valor de 0,83 R$/kWh praticado pela EDP ES já com impostos, significaria dizer uma economia de R$1.826,00/ano a mais para o sistema sem transformador. Entre os sistemas 2 e 3 a diferença diminui, mas ainda é de 1.400 kWh/ano, ou R$1.162,00/ano de economia se não utilizar o trafo.
Dessa forma, nota-se claramente que apesar de o sistema com inversor 220V ser pouco mais caro no investimento inicial, para este sistema simulado a economia gerada pela não utilização do transformador compensa o maior investimento em menos de um ano. Quando se extrapola a economia para a previsão de vida útil do sistema de 25 anos os valores são ainda mais significativos, mesmo supondo a reposição dos inversores ao final dos 5 anos de sua garantia.
Posso afirmar então que utilizar um transformador é sempre a pior escolha? Não posso. Em um SFV que possua um longo trecho de cabeamento CA até o trafo provavelmente pode compensar a utilização do mesmo, visto que nesse caso trabalhar com a maior tensão possível propicia uma grande economia no valor do cabeamento.
Por hoje é isso pessoal! Se você tem alguma sugestão, consideração ou correção a fazer estou a disposição em suporte@fotusenergia.com.br
Autor: Artur Kretli Coelho é Engenheiro Eletricista, graduado pela UFES, Analista de produtos e responsável pelo Suporte Técnico na Fotus Energia Solar.
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