Soluções de Energia Solar com a Texas Instruments (ART4495)

A indústria de equipamentos destinados a geração de energia solar está crescendo de forma intensa em nosso país, tanto pelas necessidades de consumo como também pelo fato de que somos um país privilegiado em relação à energia solar. Somando a tudo isso temos neste momento (2020) a interferência do governo no sentido de incentivar a adoção de soluções neste campo dada pela suspensão dos impostos na importação de muitos produtos relacionados. Assim, é o momento do projetista, do criador de soluções, do maker criar produtos para energia solar e a Texas Instruments pode ajudar. Neste artigo, mostramos o que pode ser feito com a enorme linha de produtos relacionados que a Texas Disponibiliza (*).

(*) Este artigo é baseado em documentação da própria Texas Instruments como a sway015 acessada em: https://www.ti.com/lit/wp/sway015/sway015.pdf?ts=1596113660101&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com.br%252F , em inglês, e de applications notes de diversos produtos disponíveis no site da empresa e também no site da Mouser Electronics.

 

Energia solar no mundo
Energia solar no mundo

 

O barateamento dos painéis solares e a criação de tecnologias que permitem obter maior rendimento, a criação de dispositivos com recursos crescentes e custos em queda para gerenciamento da energia gerada, além de novas formas de armazenamento de energia fazem com que cada vez mais a adoção da energia solar se torne uma solução interessante em todos os níveis.

Não apenas painéis de pequeno e médio porte para aplicações domésticas e outras em locais em que a energia convencional não esteja disponível, como também painéis de todos os tamanhos para aplicações complementares onde a energia convencional existe, são cada vez mais explorados.

Ao se analisar as vantagens da implementação de sistemas de geração de energia solar devemos, portanto, considerá-los não apenas como solução única em casos em que a energia convencional não está disponível, como também, como fonte complementar até trazendo lucro para seus possuidores.

Os sistemas on-grid que permitem que o excedente da geração de energia de um consumidor particular seja vendido a uma empresa fornecedora de energia é algo cada vez mais comum, e deve ser uma tendência do futuro.

O que levar em conta ao se analisar a possibilidade de utilização de um sistema de geração de energia solar?

 

Eficiência, custo, tendências tecnológicas

Um fator que se nota ao se analisar a curva de desempenho dos sistemas solares é um aumento do rendimento do sistema. Além do próprio aumento do rendimento das células, os circuitos de conversão também passam por uma evolução em que as perdas dos inversores analógicos comuns antigos são reduzidas a valores da ordem de 2% ou menos com os inversores digitais, temos formas de controle da forma como essa energia é colhida, tais como posicionamento dos painéis e da própria conversão da energia muito mais elaboradas.

Outro ponto em que se nota uma evolução muito grande que torna interessante a instalação dos sistemas, é a redução do custo de instalação. Em especial, são muito sensíveis a este custo as pequenas instalações domésticas.

Além da facilitação da fixação dos painéis, uma tecnologia interessante abordada pela Texas Instruments em sua documentação é a disponibilidade nos próprios painéis de inversores que já fornecem a tensão DC para uso apropriado da energia. A figura 1 mostra isso.

 

Figura 1 – Painéis com inversores (foto da documentação da Texas Instruments)
Figura 1 – Painéis com inversores (foto da documentação da Texas Instruments)

 

 

Um outro ponto importante a ser considerado nesta tecnologia é a padronização. Um dos padrões adotados, por exemplo, é o adotado pela SunSpec Alliance, um grupo de mais de 70 organizações questão ligadas a indústria de energia solar.

Estes padrões estabelecem normas para diversos tipos de aplicações solares, por exemplo, relativas ao modo como a energia é transferida, segurança relativa a incêndios, compliance com modos de comunicação com aplicativos, conexão com as linhas convencionais de transmissão de energia, transferência do excedente da energia gerada à empresa fornecedora e muito mais.

É claro que, diante de tudo isso, a tendência para o futuro aponta para alguns pontos que nos próximos anos devem permitir a criação de novos produtos e aplicativos que podem ser explorados com vantagens.

Um deles, certamente é o barateamento dos painéis e o aumento de seu rendimento que vai ampliar sua gama de utilização. Elas poderão incluir aplicações de muito pequeno porte como carregadores de celulares, até as maiores que implicar no armazenamento de energia em sistemas com novas tecnologias, como as que fazem uso de supercapacitores, sistemas de ar líquido e ar comprimido até sistemas criogênicos ainda em estudos quando escrevemos este artigo.

As tecnologias digitais são extremamente importantes para o gerenciamento da energia de modo a se obter um melhor aproveitamento. Um ponto em estudo que pode significar melhora de consumo é a forma como a energia é usada.

Assim, se levarmos em conta que numa residência obtemos energia para nossos eletroeletrônicos na forma de corrente alternada, parte-se do fato de que os painéis solares que fornecem corrente contínua devem usar inversores para alimentar os nossos equipamentos.

No entanto, muitos deles, na realidade tem circuitos internos que funcionam com corrente contínua. Assim, convertendo corrente contínua para alternada com os inversores, e depois corrente alternada novamente para corrente contínua nas fontes dos eletroeletrônicos, temos duas perdas.

Podemos eliminá-las com a alimentação direta DC-DC nestes circuitos, eliminando perdas e obtendo assim muito mais rendimento. São soluções inteligentes que podem ser adotadas no futuro.

Na figura 2 temos uma indicação de como as MCUs da série C2000 da Texas instruments podem ser usadas no gerenciamento de energia de painéis solares.

 

Figura 2 – Uso das MCUs C2000 da Texas Instruments
Figura 2 – Uso das MCUs C2000 da Texas Instruments | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Componentes e projetos

Conforme podemos perceber, o mercado de aplicações para energia solar não se limita apenas ao uso dos painéis e dos componentes para os inversores.

Há muito mais por trás disso como, por exemplo, circuitos de gerenciamento de energia, microcontroladores, placas de desenvolvimento, placas de referência, dispositivos de armazenamento de energia, e muito mais.

Na figura 3 temos um exemplo de um bloco de projeto que mostra a infinidade de componentes da Texas Instruments que podem ser usados num sistema de geração de energia solar.

 

Figura 3 – Blocos para um projeto de energia solar
Figura 3 – Blocos para um projeto de energia solar | Clique na imagem para ampliar |

 

Este é um exemplo típico dos elementos utilizados. Veja muito mais no site da Texas Instruments.

 

 

 

 

 


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