As instalações residenciais de energia solar com armazenamento requerem um inversor híbrido para gerir o fluxo de energia entre os painéis solares, as baterias, a rede elétrica e os consumos domésticos. O tipo de inversor híbrido A opção selecionada pode determinar a dimensão das modificações elétricas necessárias na habitação, afetando diretamente tanto o custo como o prazo de execução de um projeto.
Um inversor híbrido com capacidade de passagem de rede de 200 A, por exemplo, pode ser instalado entre o contador da rede elétrica e o quadro principal existente, sem que seja necessário atualizar este último. Este artigo explica como funciona esta capacidade e por que razão é importante para instalações residenciais de energia solar com armazenamento.
Como estão Inversor híbridos De forma convencional Ligared para Sistemas Elétricos
Numa configuração convencional, o inversor híbrido alimenta o quadro elétrico principal da habitação através do seu próprio disjuntor de retroalimentação dedicado. Isto significa que a barra colectora do quadro transporta corrente proveniente de duas fontes simultaneamente: a rede elétrica pública, que passa pelo disjuntor principal, e a saída do inversor, que passa pelo disjuntor de retroalimentação. Como estas duas correntes se sobrepõem na mesma barra colectora, o Código Elétrico Nacional estabelece limites quanto à capacidade máxima do disjuntor de retroalimentação.
O limite mais frequentemente aplicado é a regra NEC 120%, prevista na Secção 705.12(B)(3). Esta regra exige que a soma da capacidade nominal do disjuntor principal e da capacidade nominal do disjuntor de retroalimentação não exceda 120% da ampacidade nominal da barra colectora.
Por exemplo, num quadro elétrico residencial de 200 A, que é a configuração mais comum nas casas dos EUA e do Canadá, o cálculo é o seguinte: 200 A × 120% = 240 A, menos o disjuntor principal de 200 A, o que deixa um tamanho máximo permitido para o disjuntor de retroalimentação de 40 A. Isto significa que o inversor pode retroalimentar, no máximo, 40 A de energia solar e da bateria para o barramento do quadro.
Um sistema solar com armazenamento de 10 kW tem uma corrente nominal de saída de aproximadamente 42 A a 240 V, e um sistema de 15 kW atinge aproximadamente 63 A. Para aproveitar toda a potência destes sistemas de maior dimensão, o proprietário deve reduzir a capacidade do disjuntor principal ou proceder a uma atualização completa do quadro elétrico principal (MPU).
No entanto, uma MPU representa uma despesa significativa. Na América do Norte, custa normalmente entre $2 500 e $5 000 ou mais. Além disso, o processo envolve a coordenação com as empresas de serviços públicos, licenças, inspeções e, por vezes, a substituição da cablagem da entrada de serviço, o que acrescenta semanas ou mesmo meses ao prazo de execução do projeto. Para os instaladores, prazos mais longos traduzem-se em custos indiretos mais elevados e margens reduzidas. Para os proprietários, isso significa uma despesa maior e uma espera mais longa.
Além disso, a arquitetura convencional do inversor limita a cobertura do sistema de reserva. Durante uma falha na rede elétrica, o inversor só deve alimentar os circuitos que tenham sido previamente ligados a um subquadro de cargas críticas separado, de modo a garantir a proteção contra ilhamento. A configuração deste subquadro exige que os eletricistas identifiquem e desloquem fisicamente circuitos individuais do quadro principal, o que aumenta o tempo de instalação.
E quanto aos inversores híbridos com capacidade de passagem de rede de 200 A?
Em vez de ligar o quadro principal como uma das duas fontes na barra de distribuição, é possível instalar um inversor híbrido com capacidade de passagem pela rede em série entre o contador da rede elétrica e o quadro principal.
Quando a rede está ligada, a energia da rede pública passa pelo relé de derivação do inversor híbrido até ao quadro principal. O algoritmo de controlo do inversor gere dinamicamente a saída do inversor (energia solar e da bateria), ajustando-a com base no estado de carga da bateria, na irradiância solar e na carga doméstica.
Quando é detetada uma falha na rede elétrica, o comutador de transferência automática (ATS) desliga-se da rede pública em milésimos de segundo. O inversor cria então uma microrrede independente, utilizando o quadro elétrico principal existente na habitação como ponto de distribuição.
Uma vez que a barra coletora é alimentada apenas pelo disjuntor de saída do inversor, a norma 120% do NEC — que aborda especificamente a carga combinada de duas fontes simultâneas numa única barra coletora — não se aplica neste caso. Em vez disso, o quadro de distribuição apenas precisa de cumprir o requisito da norma de que a capacidade nominal do disjuntor de saída não exceda a capacidade nominal da barra colectora.
Consequentemente, os proprietários não ficam limitados pela capacidade disponível das barras condutoras do quadro elétrico existente. O sistema solar e de baterias pode ser dimensionado com base nas necessidades energéticas reais, permitindo uma maior capacidade solar, maior armazenamento em baterias ou a utilização do espaço disponível no telhado. Isto também significa que a atualização do quadro principal (MPU) já não é um pré-requisito para a instalação de um sistema dessa dimensão.
Série Kayis: Um inversor híbrido de fase dividida com bypass opcional de 200 A
O Série Kayis A Ktech Energy apresenta uma gama de inversores híbridos de fase dividida (modelos KE-7K/7K5/8K/10K/12KD6LSUN, com potências entre 7 kW e 12 kW) concebidos para a rede elétrica norte-americana.
A série Kayis oferece um percurso de corrente de derivação opcional de 200 A (da rede para a carga). O inversor produz nativamente energia em fases separadas de 120 V/240 V (2L+N+PE). Proporciona um fornecimento de energia equilibrado, compatível com os aparelhos e as configurações de quadros elétricos padrão da América do Norte.
A Série Kayis suporta o funcionamento ligado à rede e fora da rede, permite a ligação em paralelo de até 10 unidades para expansão do sistema e é compatível com VPP (Central Elétrica Virtual). Inclui ainda proteção integrada AFCI, GFCI e RSD, oferece opções de comunicação Wi-Fi/Bluetooth/4G e possui uma classificação de proteção contra a penetração de água e poeira IP66, com certificação UL1741 e IEEE 1547.
As suas funcionalidades integradas de gestão de carga permitem que o inversor desligue dinamicamente cargas de alta potência não essenciais durante o funcionamento em ilha, ajudando a proteger a bateria contra descargas excessivas, ao mesmo tempo que mantém o fornecimento de energia aos circuitos críticos.
Conclusão
Em suma, um inversor híbrido com capacidade de passagem de rede de 200 A pode simplificar as instalações residenciais de energia solar com armazenamento. Ao colocar o inversor entre o contador da rede elétrica e o quadro principal, é possível reduzir a necessidade de uma atualização do quadro principal, ao mesmo tempo que se suportam sistemas solares e de baterias de maior dimensão, bem como um sistema de reserva para toda a casa.
A série Kayis da Ktech Energy, com a sua saída de fase dividida integrada e capacidade opcional de bypass de 200 A num único pacote integrado, é um exemplo de como esta funcionalidade está a ser implementada em produtos disponíveis para o mercado norte-americano.
