Como distribuir painéis entre as entradas MPPT

MPPT significa rastreamento do ponto de máxima potência: é o otimizador embutido no inversor que procura sem parar a combinação de tensão e corrente capaz de extrair mais potência dos seus painéis. Pense nele como um GPS para a eletricidade: reajusta-se constantemente às condições que mudam, como nuvens de passagem, temperatura subindo e o ângulo do sol se deslocando ao longo do dia.

A maioria dos inversores residenciais tem de 1 a 3 rastreadores MPPT e cada um opera de forma independente. Cada MPPT cuida do seu próprio grupo de painéis (uma string, ou várias strings em paralelo). A pergunta central ao projetar o sistema é: quais painéis ligar a qual MPPT?

Um aviso antes de começar: independente não quer dizer idêntico. Num número crescente de inversores os rastreadores têm limites de corrente diferentes e aceitam um número diferente de strings — uma entrada forte mais uma mais fraca é um projeto comum. A seção 6 mostra como identificar isso e o que muda, porque é o detalhe que com mais frequência transforma um plano impecável no papel numa entrada sobrecarregada.

Se todos os seus painéis apontam para a mesma direção, têm a mesma inclinação e recebem sol desobstruído o dia inteiro, um único MPPT é tudo o que você precisa. Cada painel do arranjo produz tensão e corrente praticamente iguais, então um só rastreador otimiza todos perfeitamente, sem concessões.

Nesse cenário, até inversores de entrada com um único MPPT têm desempenho excelente. O arranjo inteiro se comporta como uma única fonte de potência, o que simplifica projeto, instalação e diagnóstico. É a configuração mais barata e mais direta que existe.

O motivo mais comum para usar 2 MPPT é um telhado com águas a leste e a oeste. De manhã o sol bate em cheio nos painéis voltados a leste, enquanto os do oeste recebem apenas luz rasante e de baixa intensidade. À tarde a situação se inverte. Dois rastreadores deixam cada grupo trabalhar no seu próprio ponto ótimo, com o seu próprio comprimento de string e número de painéis.

Com MPPT separados, cada rastreador otimiza o próprio grupo de painéis de forma independente. A string do leste tem o pico de manhã, a do oeste à tarde, e nenhuma interfere na outra. O ganho de energia em relação a dividir um rastreador é menor do que se costuma dizer — com duas strings iguais em paralelo fica bem abaixo de 1 % (seção 4) —, mas rastreadores separados permitem que as duas águas tenham tamanhos diferentes e mantêm a corrente de cada entrada na de uma única string.

Cada MPPT tem os próprios limites de tensão e corrente, que precisam ser satisfeitos de forma independente. Você tem de verificar separadamente a configuração de string de cada MPPT: uma string que passa no MPPT1 não funciona automaticamente no MPPT2, seja porque o número de painéis é diferente, seja porque esse segundo rastreador já tem limites mais baixos. Nossa calculadora cuida disso sozinha quando você escolhe o modo multi-MPPT.

Às vezes duas águas do telhado precisam dividir um rastreador: três águas num inversor de dois MPPT, ou um telhado leste/oeste num aparelho de um só MPPT. Isso custa muito menos energia do que se costuma dizer, desde que os dois grupos sejam ligados como strings separadas em paralelo. A tensão de máxima potência de um painel depende sobretudo da sua temperatura e quase nada da quantidade de luz que recebe, por isso uma string a leste e outra a oeste com o mesmo comprimento querem quase a mesma tensão a qualquer hora — e strings em paralelo compartilham uma tensão enquanto as correntes simplesmente se somam. Na nossa simulação hora a hora com cinco anos de dados meteorológicos de Londres, strings leste ‖ oeste de 7 painéis idênticos num rastreador perderam 0,06 % da energia anual em comparação com um rastreador por água.

As perdas de verdade vêm de dois outros erros: strings em paralelo de comprimentos diferentes (7 + 6 painéis perderam 4,4 %) e, pior de todos, uma única string em série que atravessa duas águas (4 leste + 3 oeste perderam 13 %), porque uma string em série fica limitada à corrente dos seus painéis mais fracos. Dividir um rastreador também manda a corrente das duas strings para uma só entrada, e as duas águas juntas ainda chegam a três quartos dessa soma ou mais perto do meio-dia — por isso confira a corrente de entrada e a de curto-circuito contra a soma completa. MPPT separados continuam sendo a solução mais limpa; um compartilhado é principalmente uma questão de corrente, não de energia.

Uma reclamação frequente de proprietários: «Meus painéis não começam a gerar antes das 9h, mesmo com o sol nascendo às 6h». A causa costuma ser a string não alcançar a tensão de que o inversor precisa para ligar. Atenção: esse número é diferente do mínimo do MPPT, e as fichas técnicas trazem os dois. O Deye SUN-8K-SG06LP1-EU-CM3 rastreia até 150V, mas parte em 125V, enquanto o SUN-8K-SG01HP3-EU-AM2 rastreia até 150V e precisa de 180V para acordar. Alguns modelos pedem mais que o próprio mínimo de MPPT, outros menos: leia a sua ficha em vez de supor.

Para a Vmpp_manhã, não presuma um colapso. A luz fraca reduz a Vmpp de um painel muito menos do que a maioria imagina: cerca de 10–15% abaixo do valor STC, porque a tensão acompanha a luz de forma logarítmica e não proporcional. O ar frio da manhã empurra no sentido oposto: a 10°C de temperatura de célula, um coeficiente de −0,27%/°C acrescenta quase 4%. Um painel de 42V fica realmente perto de 38V numa manhã fresca e limpa, e não em 28V. Dimensionar uma string pelo número pessimista infla a quantidade de painéis sem motivo, e cada painel extra aproxima a sua Voc no frio do limite rígido do inversor.

Portanto, se o arranjo realmente fica parado por horas depois do amanhecer, confira primeiro o comprimento da string contra a tensão de partida — mas descarte também as explicações banais, porque são mais comuns que um erro de dimensionamento: uma água voltada a leste simplesmente recebe pouquíssima irradiância com o sol baixo, e um morro, um prédio ou uma árvore no horizonte leste atrasam a primeira luz independentemente de como a string está ligada.

«Posso colocar 8 painéis no MPPT1 e 6 no MPPT2?» — Pode. Como cada rastreador MPPT opera de forma independente, com o próprio rastreamento de tensão e a própria gestão de corrente, comprimentos de string diferentes em MPPT diferentes não são problema. A exigência é que cada string passe nas verificações de tensão e corrente do rastreador em que está ligada — o que não é a mesma coisa que passar nas do inversor, como explica o resto desta seção.

Strings desiguais são, na verdade, a abordagem recomendada em telhados leste/oeste onde um lado tem mais espaço. Não limite artificialmente o arranjo maior para igualá-lo ao menor: use toda a capacidade de cada MPPT. O inversor lida com a assimetria de potência sem nenhum problema, simplesmente somando a saída dos dois rastreadores.

Quando os próprios rastreadores não são iguais

Esta é a parte que a maioria dos guias pula. Em muitos inversores as entradas MPPT não têm as mesmas características, e o número no topo da ficha técnica — «corrente máxima de entrada 36A» — descreve apenas a mais forte. No nosso banco de dados, 57 dos inversores multi-MPPT públicos, de 10 marcas, têm rastreadores com limites diferentes. Alguns exemplos reais:

Leia com atenção as duas últimas linhas: no GoodWe e no KOSTAL os rastreadores fracos vêm primeiro e os fortes por último. É por isso que «coloque o arranjo maior no MPPT1» não é uma regra em que se possa confiar — localize a entrada forte na tabela por rastreador da ficha técnica e depois entregue a ela o arranjo com mais painéis ou com mais strings em paralelo. Nossa calculadora guarda os limites de cada entrada separadamente para esses modelos e verifica cada rastreador com os próprios números, então você não precisa controlar qual é qual.

Vamos distribuir 14 painéis LONGi em 2 rastreadores MPPT de um inversor híbrido Deye — 8 painéis voltados a leste, 6 a oeste. Premissas climáticas: −10°C de temperatura mínima no inverno, +40°C de ar ambiente máximo no verão (65°C de temperatura de célula no pico).

O mesmo telhado no modelo CM3, mais recente

O sucessor desse inversor na Deye, o SUN-8K-SG06LP1-EU-CM3, mantém as mesmas tensões — 500V no máximo, MPPT 150–425V — então toda linha de tensão acima permanece igual. O que muda é o lado CC: três rastreadores em vez de dois, de 36A, 36A e 18A, aceitando 2, 2 e 1 strings. Nossos 14 painéis em duas strings continuam caindo com folga, e o rastreador extra é um bom lugar para uma futura terceira orientação. Mas é a entrada de 18A, então uma única string desses painéis (14,27A no calor) cabe, enquanto duas em paralelo (28,5A) a excederiam em mais da metade. No antigo SG05LP1, esse mesmo plano de duas strings ficaria bem em qualquer dos rastreadores. Nada mudou no telhado — só a entrada que você escolheu.

1. Uma string atravessando duas orientações

   Uma string em série carrega a corrente dos seus painéis mais fracos, então uma string com painéis a leste e a oeste rende abaixo do seu potencial o dia todo — 13 % ao ano na nossa simulação. Dê a cada orientação a sua própria string. Se depois duas orientações dividirem um rastreador, ligue as strings delas em paralelo com o mesmo número de painéis e confira se a entrada aceita a corrente das duas.

2. Painéis de menos por string para a partida do MPPT

   Strings curtas de 3–4 painéis podem não alcançar a tensão de que o inversor precisa para ligar, e ele fica parado com o sol já alto. Compare a string com a tensão de partida da ficha técnica — um número distinto do mínimo de MPPT, às vezes maior — usando uma Vmpp de manhã cerca de 10–15% abaixo do valor STC, e não o colapso de 60–70% que costuma ser citado. Não exagere na correção tampouco: painéis extras comprados para partir mais cedo também elevam a sua Voc no frio.

3. Strings paralelas descasadas num MPPT

   Levar 8 painéis e 6 painéis em paralelo no mesmo MPPT desperdiça energia. A string de 6 tem tensão menor, o que arrasta o ponto de operação para baixo para a de 8. O MPPT não consegue otimizar as duas ao mesmo tempo. Se você precisa de comprimentos de string diferentes, coloque-os em MPPT separados, onde cada rastreador otimiza por conta própria.

4. Ignorar os limites de corrente por MPPT

   Aqui se escondem dois erros. Primeiro: «meu inversor aguenta 52A no total» não quer dizer que um MPPT possa levar 52A — os limites de corrente são especificados por entrada, então um inversor de 2 MPPT com 26A por rastreador significa 26A rigorosos em cada um, não 52A num e nada no outro. Segundo, menos conhecido: não presuma que todo rastreador tem o mesmo valor. O Deye SUN-10K-SG04LP3-EU dá 26A na primeira entrada e 13A na segunda. Leia a tabela por rastreador, não o número do topo.

5. Não verificar cada MPPT separadamente

   Cada MPPT precisa passar sozinho por todas as verificações de tensão e corrente, por dois motivos distintos: a sua string pode ter outro número de painéis, e o próprio rastreador pode ter limites mais baixos que o vizinho. Uma configuração folgadíssima numa entrada de 36A pode estar bem acima do limite numa de 18A com exatamente os mesmos painéis. Nossa calculadora verifica cada rastreador com os limites dele.

Use esta tabela para decidir rapidamente se a sua instalação precisa de um MPPT ou de vários. Na dúvida, escolha mais MPPT: a diferença de preço é pequena diante da flexibilidade ganha.