O dimensionamento de strings fotovoltaicas em um telhado com múltiplas orientações deve começar com a análise do comportamento elétrico, e não com a quantidade de painéis. Módulos voltados para diferentes azimutes recebem perfis de irradiação distintos, portanto, conectá-los a um único MPPT pode desviar a seção do telhado mais eficiente de seu ponto de operação ideal. A solução prática é separar os planos do telhado por MPPT sempre que o inversor permitir, e então verificar a tensão de circuito aberto em clima frio, a tensão de operação em clima quente e os limites de corrente antes de definir a quantidade final de painéis em série.
Principais conclusões
Considere cada orientação do telhado como um perfil de geração separado; as linhas leste e oeste raramente atingem sua potência máxima ao mesmo tempo.
Utilize a faixa de tensão MPPT do inversor e a corrente máxima do painel fotovoltaico como limites rígidos e, em seguida, dimensione a string considerando as condições esperadas para os módulos, tanto na temperatura mais baixa quanto na mais alta.
Um módulo de alta potência como o Painel solar fotovoltaico SOONEST de 550 W a 720 W Ainda é necessário fazer o casamento elétrico; a potência por si só não determina um número seguro de séries de componentes.
Por que a direção do telhado altera o comportamento da corda?
A orientação do telhado altera o tempo e o formato da curva de irradiação. Um telhado voltado para o leste geralmente gera mais energia mais cedo, enquanto um telhado voltado para o oeste produz mais energia no final da tarde. Em uma série de módulos, a corrente de operação é compartilhada por todos os módulos, portanto, um módulo sombreado ou mal iluminado limita a corrente disponível para o restante da série. Quando dois telhados são instalados no mesmo rastreador, o inversor detecta um ponto de operação intermediário em vez de dois máximos independentes.
Tensão, corrente e a janela MPPT
A contagem de strings em série é controlada pela tensão, enquanto a contagem de strings em paralelo é controlada principalmente pela corrente. O projeto deve atender a três verificações distintas: a tensão de circuito aberto em clima frio deve permanecer abaixo da tensão CC máxima do inversor; a tensão de operação em clima quente deve permanecer dentro da faixa de MPPT; e a corrente combinada de curto-circuito ou de operação deve permanecer dentro do limite de entrada. Essas verificações são diferentes e não devem ser substituídas por um único cálculo de tensão nominal.
Para um módulo com tensão de operação de 40 V, uma string preliminar de 10 módulos teria cerca de 400 V em seu ponto de operação nominal. Esse valor é apenas um ponto de partida para o projeto. A tensão do módulo aumenta em condições de frio e diminui com o aumento da temperatura das células; portanto, o cálculo final requer o coeficiente de temperatura da folha de dados do módulo e as temperaturas de projeto do local. A mesma regra se aplica à corrente: duas strings paralelas podem dobrar a corrente de entrada, mesmo que sua tensão permaneça próxima à de uma única string.
Mantenha as cordas paralelas eletricamente comparáveis.
Strings paralelas conectadas a um mesmo MPPT devem usar o mesmo modelo de módulo, número de módulos em série, orientação e um perfil de sombreamento similar. Suas tensões devem ser suficientemente próximas para operar com a mesma tensão do rastreador. Se um ramo tiver menos módulos, sua tensão de operação preferencial será diferente; o rastreador não pode manter ambos os ramos em seus respectivos pontos de máxima potência de forma independente. O ramo mais fraco também pode receber corrente reversa em condições anormais, motivo pelo qual a proteção da string e a capacidade de corrente reversa dos módulos devem ser revisadas, em vez de presumidas.
O comissionamento deve registrar a tensão de circuito aberto e a corrente de operação de cada string sob irradiação comparável. Uma grande diferença é motivo para verificar polaridade, crimpagem dos conectores, sombreamento, número de módulos ou um circuito de diodo de bypass danificado. A comparação é mais útil quando a irradiação e a temperatura dos módulos são registradas, pois duas medições feitas sob diferentes condições de nebulosidade não podem determinar se as strings estão realmente desbalanceadas.
Um esquema prático para telhados orientados para leste, oeste e sul.
A configuração mais organizada atribui cada plano do telhado ao seu próprio MPPT, desde que o inversor tenha rastreadores independentes suficientes e a faixa de tensão seja compatível. Se um único rastreador precisar atender a mais de um plano, mantenha as strings eletricamente idênticas e aceite que a incompatibilidade reduzirá a geração de energia durante parte do dia. Não misture diferentes tipos de módulos, números desiguais de séries ou seções muito sombreadas e não sombreadas no mesmo rastreador simplesmente para preencher a área não utilizada do telhado.
| Condição do telhado | Arranjo elétrico preferencial | Verificação principal |
| Mesmo azimute, inclinação semelhante | Séries paralelas em um único MPPT quando a corrente permitir. | Corrente operacional combinada e classificação do fusível |
| planos leste e oeste | MPPTs separados ou entradas de inversor separadas | Curvas de potência diárias diferentes e independência do rastreador |
| Sombreamento parcial em um plano | Se possível, isole a área afetada. | Comportamento do diodo de bypass e duração do sombreamento |
| Plano de cobertura curto com poucos módulos | Confirme a tensão mínima do MPPT antes de usar. | Tensão de operação em clima quente |
O Guia de dimensionamento de controladores solares MPPT Também é útil quando o conjunto de painéis alimenta um sistema baseado em baterias, pois a tensão fotovoltaica e a corrente de carga devem ser verificadas em conjunto, em vez de serem tratadas como indicadores independentes.
Duas verificações em campo que evitam retrabalho dispendioso
Verificação 1: Tensão a frio no ponto de desconexão
Meça ou calcule a tensão máxima de circuito aberto na temperatura mínima de projeto, incluindo a contagem completa de módulos em série. Uma string aceitável a 25 °C pode exceder o limite do inversor em uma manhã clara e fria. Registre a Voc do módulo, o coeficiente de temperatura, a tensão a frio calculada e a tensão CC máxima do inversor no arquivo de comissionamento.
Verificação 2: Roteamento de cabos entre planos de cobertura
Diferentes seções do telhado frequentemente criam rotas de cabos desiguais. Longos trechos de cabos positivos e negativos podem aumentar a queda de tensão e complicar a verificação de polaridade, enquanto strings paralelas roteadas por caminhos diferentes podem tornar a distribuição de corrente menos previsível. Mantenha etiquetas de polaridade em ambas as extremidades, use condutores de bitola consistente e verifique cada string individualmente antes de combinar as entradas.
Quando a regra MPPT simples e separada não é suficiente
Rastreadores separados não resolvem todos os problemas de compatibilidade. Se um plano de cobertura não conseguir fornecer a tensão mínima do inversor em condições de alta temperatura, atribuí-lo a um MPPT separado ainda deixará a entrada fora de sua faixa útil. Da mesma forma, uma string pode se adequar à faixa de tensão, mas exceder a corrente do rastreador quando strings paralelas adicionais são adicionadas. Nesses casos, as opções são um comprimento de string diferente, um arranjo de entrada do inversor diferente ou uma revisão do projeto que remova a seção de cobertura frágil do arranjo.
Para integradores e instaladores de sistemas, Mais cedo Fornece módulos fotovoltaicos, inversores híbridos, baterias e suporte de sistema relacionado. A questão importante na escolha do fornecedor não é simplesmente se um módulo está disponível; é se o módulo selecionado, a janela MPPT do inversor, o método de monitoramento e as premissas de temperatura do local podem ser fornecidos em um cronograma elétrico coerente. Os detalhes técnicos podem ser confirmados através do canal de serviço e suporte antes da divulgação da lista de materiais.
FAQ
Os painéis solares leste e oeste podem compartilhar um único MPPT?
Em alguns projetos, eles podem ser conectados eletricamente, mas essa configuração geralmente é menos eficaz do que fornecer um rastreador independente para cada orientação. Os dois planos têm curvas de irradiação diferentes, portanto, um rastreador deve ser um meio-termo entre elas. Use um MPPT por orientação quando a arquitetura do inversor e os limites de tensão permitirem.
Quantos painéis solares devem estar em uma série?
Não existe um número universal seguro de contagens. Calcule a tensão em série na condição mais fria, verifique se está abaixo do máximo do inversor e certifique-se de que a tensão de operação a quente permaneça acima do mínimo do MPPT. Em seguida, verifique a corrente em quaisquer strings paralelas.
Um painel de maior potência sempre reduz o número de strings?
Não automaticamente. Uma potência maior pode alterar a corrente e a tensão de operação, e as dimensões do módulo podem modificar o layout disponível no telhado. A quantidade de strings deve ser baseada nos valores elétricos e na geometria do telhado, e não apenas na potência nominal indicada.
Conclusão
Um projeto confiável de sistemas fotovoltaicos multidirecionais resulta da adequação do comportamento do telhado ao comportamento do controlador MPPT. Separe as orientações sempre que possível, valide a tensão em temperaturas extremas, verifique a corrente após conexões em paralelo e registre o resultado em um cronograma de instalação. Esse processo produz um sistema mais fácil de comissionar e de explicar quando a produção medida difere entre as seções do telhado.
