Projeto da UFSC desenvolve inversor fotovoltaico com tecnologia nacional

Divulgação: Revista Fapeu

Um projeto realizado na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolveu um inversor solar fotovoltaico do tipo string de 3 kW de potência ativa. O modelo, embora seja o mais adotado em sistemas fotovoltaicos para geração de energia, possui baixa produção nacional, com a quase totalidade dos equipamentos sendo importados ou comercializados como white label (nacionalizados), sem desenvolvimento no país. A criação do dispositivo foi viabilizada por meio de uma parceria com a empresa Ageon Electronic Controls, com sede em Palhoça, na Grande Florianópolis, e  com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa e Extensão Universitária (Fapeu). A coordenação é do professor Lenon Schmit, do departamento de Computação da UFSC Araranguá.

A equipe de trabalho foi formada por seis pesquisadores do Instituto de Eletrônica de Potência (Inep) da UFSC. Os inversores são dispositivos responsáveis por realizar a conversão eficiente da energia fotogerada, adequando-a em amplitude, fase, frequência e distorção harmônica aos requisitos de qualidade de energia impostos pelas normas vigentes. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica podem ser de diferentes tamanhos e níveis de potência, variando desde sistemas com um único módulo, da ordem de centenas de watts, até usinas constituídas de milhares de módulos, com capacidade instalada superior a centenas de megawatts. Os diferentes tipos de inversores fotovoltaicos dividem-se em microinversor, inversor string e inversor central e são selecionados em função da configuração e da quantidade de módulos da instalação.

Os inversores do tipo string são os mais populares, com mais de 60% de participação no mercado mundial. “Em resumo, podemos dizer que os inversores string destacam-se pela relação custo-benefício e eficiência em sistemas de médio porte, o que justifica a sua posição predominante no mercado”, explica o coordenador do projeto.

No Brasil, embora os investimentos no setor de geração de energia solar tenham sido impulsionados nos últimos anos, o desenvolvimento de tecnologias nacionais ainda é embrionário, de forma que a grande parte dos inversores e demais equipamentos utilizados atualmente são importados ou nacionalizados.

“É importante destacar que inversores fotovoltaicos estão em constante evolução, com novas tecnologias, aplicações e regulamentações sendo desenvolvidas. Esse cenário reforça a importância de projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) em inversores do tipo string”, observa o professor, que também destaca a relevância da parceria com a empresa catarinense.

Protótipo

O trabalho foi realizado ao longo de aproximadamente 15 meses, entre 2023 e 2024. “O projeto atingiu todas as metas e resultados esperados. De maneira geral foi desenvolvido um protótipo de um inversor solar fotovoltaico string de 3 kW com maturidade tecnológica TRL4″, resume o professor, docente permanente no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFSC e coautor do livro Energia Solar Fotovoltaica: Geração, Conversão e Aplicações.

Para a construção do protótipo foi feito todo o equacionamento de projeto, seguido de simulações computacionais exploratórias e seleção de componentes. A partir da definição dos componentes, foram elaborados os esquemáticos elétricos e os layouts das placas de circuito impresso. Após a montagem, o protótipo foi submetido a uma série de testes em laboratório.

Os testes demonstraram a operação adequada do inversor em diferentes pontos de operação e sob métricas de desempenho, a exemplo da qualidade da energia entregue à rede elétrica e da eficiência no rastreamento de máxima potência dos módulos fotovoltaicos. “O inversor mostrou-se bastante robusto e seguro, sem apresentar falhas operacionais”, definiu o coordenador do projeto.

Além de Lenon Schmitz, a equipe do projeto também foi integrada pelo professor Roberto Francisco Coelho e pelos acadêmicos Julio Cesar Dias, de pós-doutorado; Tailan Orlando e Luiz Fernando Marquez Arruda, de doutorado; e Mateus Constantino Orige, de mestrado.

* Esta reportagem faz parte da edição 15 da Revista da Fapeu que está disponível na íntegra para download em https://tinyurl.com/RevistaDaFapeu