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A importância dos inversores e do

armazenamento de energia em baterias

Ildo Bet

1

A Empresa

2

Fundada em São Paulo a empresa PHB Eletrônica Ltda. é especializada no

desenvolvimento, produção e prestação de serviços em produtos voltados

para energia e infraestrutura nos segmentos de:

Telecomunicações;

Automação bancária e comercial;

Energia solar.

Produtos PHB

3

Produtos PHB

4

INVERSOR SOLAR FOTOVOLTAICO

(Monofásicos) 5

Parâmetro PHB1500-NS PHB3000-NS PHB5000D-NS

Max. Tensão CC [V] 450 Vcc 500 Vcc 580 Vcc

Potência CA Nominal [W] 1500 W 3000 W 5000 W

Conexão CA Monofásica / Bifásica – 220 Vca 60 Hz

Max. Eficiência 97.0% 97.5% 97.8%

NORMAS BRASILEIRAS ABNT NBR 16149, 16150 e ABNT NBR IEC 62116

INVERSOR SOLAR FOTOVOLTAICO

(Trifásicos) 6

Parâmetro PHB14K-DT PHB20K-DT PHB25K-DT

Max. Tensão CC [V] 800 Vcc 1000 Vcc 1000 Vcc

Potência CA Nominal [W] 14000 W 20000 W 25000 W

Conexão CA 220/127Vca 380/220Vca 380/220Vca

Max. Eficiência 98.4% 98.4% 98.4%

NORMAS BRASILEIRAS ABNT NBR 16149, 16150 e ABNT NBR IEC 62116

7

A Importância do Inversor

Processamento de energia

{ Inteligência

Proteções;

Supervisão e controle;

Interfaces de comunicação.

Conversão CC/CA;

MPPT.

+ {

8

Normas e Requisitos de Avaliação da

Conformidade

ABNT NBR 16149:2013 - Características da interface de

conexão com a rede elétrica de distribuição;

ABNT NBR 16150:2013 - Procedimento de ensaio de

conformidade;

ABNT NBR IEC 62116:2012 - Procedimento de ensaio de

anti-ilhamento para inversores de sistemas fotovoltaicos

conectados à rede elétrica;

RAC INMETRO - Portaria nº 004, de 04 de janeiro de 2011.

9

Ensaios para Avaliação da Conformidade

Cintilação;

Injeção de componente contínua;

Harmônicos e distorção de forma de onda;

Fator de potência.

Anti-ilhamento;

Sobre/sub tensão;

Sobre/sub frequência;

Religamento automático fora de fase;

Proteção contra inversão de polaridade;

Sobrecarga.

Requisitos

de Proteção

Requisitos de

Qualidade de

Energia

10

Injeção/demanda de potência reativa (regulação de tensão);

Controle da potência ativa em sobrefrequência (estabilidade da rede);

Modulação de potência ativa (estabilidade da rede);

Modulação de potência reativa (regulação de tensão) ;

Desconexão do sistema fotovoltaico da rede (telecomando);

Requisitos de suportabilidade a subtensões decorrentes de faltas na

rede (Low Voltage Fault Ride Through – LVFRT) (“APAGÃO”);

Reconexão.

Ensaios para Avaliação da Conformidade

Requisitos de Suporte à Rede –

serviços ancilares de rede

Software PHB para configuração da

tensão da rede 11

Configura os parâmetros:

sobre/sub tensão;

tempo de religamento;

tensão de

ativação/desativação da

curva de fator de potência.

Configuração da tensão de conexão com a rede elétrica com

apenas 1 Click!

String Box - Combiner Box - QDCA

12

2IN 2OUT CC

3IN 1OUT CC

QDCA 45

Estruturas de Fixação

13

Estrutura para Carport Solar

14

Kit Completo – Gerador Solar Fotovoltaico

15

Kit Gerador FV Híbrido Modular (GFVHM)

1,5 ~ 5kWp 16

Kit Retrofit – Inversor FV Híbrido Modular

(IFVHM) 1,5 ~ 5kWp 17

Kit Retrofit – Inversor FV Híbrido Modular

(IFVHM) 20kWp 18

SELETOR DE FONTE DE ENERGIA

19

Comutação dos módulos fotovoltaicos e da rede elétrica:

o Rede elétrica presente:

Módulos FV → Inversor Solar;

Rede elétrica → Retificador / Controlador de carga;

o Rede elétrica ausente:

N.C. → Inversor Solar;

Módulos FV → Retificador / Controlador de carga;

INVERSOR DUPLA CONVERSÃO

(OFF GRID) 20

Tensão de entrada c.c. 40 – 60 Vcc

Tensão de entrada c.a. 150 – 265 Vca

Tensão de saída Ajustável entre 200 – 240 Vca

Rendimento máximo CA / CA (95%) - CC / CA (91%)

Sistema modular (Potência do módulo) 1500 VA / 2500 VA

Qualidade de energia Livre de distúrbios da rede (baixo THD)

Tempo de transferência Nulo (ideal para cargas criticas)

Paralelismo Até 32 unidades (por armário)

Banco de baterias único para o sistema Monofásico / Trifásico

RETIFICADOR / CONTROLADOR DE

CARGA (MPPT) 21

ALIMENTAÇÃO CA – Retificador com alto fator de potência

Tensão

de

entrada

• 90 Vca ≤ Vin ≤ 264 Vca;

• 185 Vca ≤ Vin ≤ 264 Vca (até 3000W por unidade);

• 90 Vca ≤ Vin < 185 Vca, redução linear da potência máxima de saída;

ALIMENTAÇÃO FV – Controlador de carga MPPT

Tensão

de

entrada

• 90 Vcc ≤ Vin ≤ 400 Vcc (1 string com (3~10) módulos FV por unidade);

• 304 Vcc ≤ Vin ≤ 400 Vcc (até 2740W por unidade);

• 90 Vcc ≤ Vin < 304 Vcc, redução linear da potência máxima de saída;

Tensão de saída Ajustável entre 45 Vcc e 58,4 Vcc;

Corrente limite de saída Até 56,25 Acc por unidade,

Paralelismo de saída Até 48 unidades em paralelo.

UNIDADE DE SUPERVISÃO E CONTROLE

22

• Controle de carga da bateria e desconexão por subtensão;

• Controle do seletor de fonte de energia;

• Supervisão do status do sistema e emissão de alarmes;

• Interface Homem Máquina - navegador LCD gráfico e teclado;

• Interface USB - Software PHB Power Control;

• Interface ETHERNET - Web Browser / SNMP.

Web Browser PHB Power Control

Estimativa de Preço

(sem banco de baterias) 23

R$- R$10.000,00 R$20.000,00 R$30.000,00 R$40.000,00 R$50.000,00 R$60.000,00 R$70.000,00 R$80.000,00 R$90.000,00

R$100.000,00 R$110.000,00 R$120.000,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

PV Array Power (kWp)

GFVHM (HYBRID)

GFV (ON-GRID)

IFVHM (RETROFIT KIT)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

PV Array Power (kWp)

GFVHM/GFV

GFV

IFVHM/GFV

Preço

Preço

Relativo

Gerador Fotovoltaico Híbrido Modular

(Para operação on-grid e off-grid) 24

Aplicação:

Backup – Alimentação de emergência em caso de

interrupção do fornecimento da rede elétrica.

Principais características:

O inversor que faz a interface com a rede a elétrica é

certificado pelo INMETRO;

Adequado para retrofit de sistemas FV conectados à rede

sem bateria;

A alimentação das cargas prioritárias é ininterrupta (tempo

de transferência nulo) e livre de distúrbios que afetam a

qualidade da energia da rede elétrica;

Modularidade.


(Para operação on-grid e off-grid) 25


Rede+FV+Bateria – Etapas de Operação 26


Rede+FV+Bateria+GMG – Etapas de Operação

30

GFHM - Aplicações

Rede+FV+Bateria+GMG – Cargas c.a. 31

Aplicações Off-Grid

FV+GMG+Bateria – Cargas c.a. 32

Aplicações Off-Grid

FV+GMG+Bateria – Telecom 48Vcc 33

34

Inversor FV Híbrido Modular Bidirecional com

Armazenamento de Energia em Baterias Lítio-Íon

Potência (on-grid) 3 kW

Potência (off-grid) 3 kVA (2,4 kW)

Tensão de

operação (ca)

220 Vac

Faixa de tensão

MPPT (cc)

80 ~ 450 Vcc

Tecnologia da

Bateria

LiFePO4

Energia da Bateria 4 kWh

Número de Ciclos

da Bateria

3000

(80% DOD)

35



Aplicações:

Backup – Alimentação de emergência em caso de interrupção do fornecimento da

rede elétrica;

Autoconsumo – Maximiza a utilização da energia produzida pelos módulos FV na

própria unidade consumidora;

Energy time shift – Redução do consumo de energia elétrica da rede nos

períodos em que o custo é mais elevado (tarifação horo-sazonal, tarifa branca);

Peak shaving – Redução dos picos de demanda para evitar a ultrapassagem da

demanda contratada (consumidores do grupo A).

Principais características:

O inversor que faz a interface com a rede elétrica é certificado pelo INMETRO;

Adequado para retrofit de sistemas FV conectados à rede sem bateria;

Não requer a separação de cargas prioritárias e não prioritárias;

Bateria de Lítio-Íon LFP (ciclagem diária);

Modularidade.

36



37



Interface de comunicação RS485 – Controle e monitoramento;

Entradas digitais – Monitoramento de alarmes;

Contatos secos de relé – Acionamento da chave de transferência e comando de

desligamento do inversor off-grid.

38



Energy Time Shift - Horário fora de ponta sem FV

39


Armazenamento de Energia em Baterias Lítio-Íon Energy Time Shift - Horário fora de ponta com FV

40



Energy Time Shift - Horário fora de ponta com FV

41



Energy Time Shift - Horário de ponta sem FV

42



Energy Time Shift - Horário de ponta sem FV

43



Backup – Falha de Rede (durante o dia)

44



Backup – Falha de Rede (durante a noite)

Sistema Retificador para Geração

Distribuída 45


Distribuída 46


Distribuída 47

Parâmetros SRGD1k5W SRGD3kW

SRGD4k6W

Tensão de Entrada Monofásica / Trifásica Trifásica

196 ~ 233 Vca (F-F)

Número de Saídas 1

Potência de Saída 1500 W 3000 W 4600 W

Tensão de Saída 290 ~ 330 Vcc

Parâmetros SRGD20kW

Tensão de Entrada Trifásica

340 ~ 420 Vca (F-F)

Número de Saídas 2

Potência de Saída 10 kW / 10 kW

Tensão de Saída 480 ~ 590 Vcc


Distribuída 48

SUPERVISÃO

E

CONTROLE

RETIFICADORINRUSH

ENTRADA

INRUSH

SAÍDAFILTRO

INTERFACE RS-485

ENTRADA

CA

SAÍDA

CC

SRGD - Diagrama de Blocos

49


Distribuída

50


Distribuída – Algumas Vantagens

Possibilidade de conexão de um gerador isolado na rede

elétrica para se beneficiar do sistema de compensação de

energia;

Aproveitamento das fontes de energia alternativa durante 24

horas/dia;

Utiliza inversor certificado pelo INMETRO, que atende todos

os requisitos das concessionárias de energia.

51

Sistema de Armazenamento de Energia em

Baterias de Alto Desempenho

Funtec

48V / 50Ah / 2,4kWh

52



Tecnologia: NMC – Lithium-Nickel-Manganese-Cobalt Oxide (backup);

BMS – Battery Management System (SOC, SOH);

Dados da célula: 3,7V / 2,6Ah / 9,62Wh;

Composição do Battery Pack: 13S24P (13 elementos em série – cada

elemento composto por 24 células em paralelo);

Dados do Battery Pack: 48V / 50Ah / 2,4kWh;

Taxa de carga máx.: 1C;

Taxa de descarga contínua máx.: 1C;

Peso: 19,5 kg;

Dimensões: altura= 3U, largura = 19’,

A=134, L=483, P=441 (mm).

53



Tecnologia: LiFePO4 – Lithium Iron Phosphate (ciclagem diária);

BMS – Battery Management System (SOC, SOH);

Dados da célula: 3,2V / 50Ah / 160Wh;

Vida útil: Maior do que 3000 ciclos;

Composição do Battery Pack: 15 elementos em série;

Dados do Battery Pack : 48V / 50Ah / 2,4kWh;

Taxa de carga máx.: 1C;

Taxa de descarga contínua máx.: 1C;

Peso: 30 kg;

Dimensões: altura= 3U, largura = 19’,

A=134, L=483, P=441 (mm).

54



Configurações disponíveis:

48 – 1000 V;

Até 1 MWh;

Sistema de conversão de potência

e plataforma de monitoramento

integrados.

55

A Importância da Bateria

Suavização das flutuações de potência causadas pela intermitência da radiação

solar e da velocidade do vento;

Serviços ancilares: regulação de tensão e frequência na rede elétrica (provisão de

potência ativa e reativa);

Estratégias de gestão de energia: redução dos picos de demanda (peak shaving);

tarifa branca (energy time-shift); alimentação de emergência (backup).

Baterias de Lítio-íon | Características

56

Desvantagens Custo elevado

Restrições no transporte

Não pode operar sem um BMS

Vantagens Alta densidade de energia

Recarga e descarga rápida (1C ou mais)

Baixas perdas de capacidade durante armazenamento

Alta eficiência - (96% Roundtrip)

Bom desempenho para estados parciais de carga

Vida útil elevada e não tem “efeito memória”

Battery Management System (BMS)

57

Funções

BMS

AFE

(Analog Front-End) Microcontrolador

3V3

Balanceamento das células

Driver de balanceament

o

Monitoramento de variáveis (V, I e T)

Cir

cu

ito

s d

e

instr

um

en

taçã

o e

co

ntr

ole

NT

Cs

Monitorament

o

de tensão

Monitorament

o

de

temperatura Monitorament

o

de corrente

Shunt

Estimação de parâmetros

Algoritmo

s

SOC &

SOH

Comunicação / IHM

I/O

Endere

ço ON/OF

F LEDs

Com

unic

aç

ão

RS232

RS485

CAN

B-

B+ P+

P-

Controle e gerenciamento de energia

Chave Bidirecional

FET

Driv

er

Descrição

Sistema eletrônico analógico/digital

para gerenciamento de energia de

baterias recarregáveis

Energy Storage System (ESS)

58

BMU – Battery Management Unit

BMS - Battery Management System

MBMS – Master Battery Management System

EMS – Energy Management System

59

Conclusão

A PHB com tecnologia própria e mais de 30 anos

de experiência, tem condições de oferecer

soluções customizadas para atender as

demandas do segmento de geração distribuída,

para todas as fontes de energia (solar, eólica,

biogás, biomassa, diesel, quedas d’água, etc...).

60

Obrigado!

www.phb.com.br

60

[email protected]

(11)3835-8300 - (11)99918-8428

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