Usinas fotovoltaicas de grande escala exigem mais do que painéis solares e inversores para fornecer eletricidade à rede. Os transformadores são uma parte essencial do sistema elétrico, convertendo a saída do inversor na tensão necessária para a coleta e interconexão à rede.
Ao contrário dos transformadores que atendem cargas relativamente previsíveis, um transformador para uma usina de energia solar deve operar sob níveis de geração variáveis, condições climáticas instáveis, altas temperaturas externas e longos períodos de operação sem supervisão.
Escolher o transformador solar correto é, portanto, importante para a confiabilidade da usina, a eficiência elétrica e a operação a longo prazo.
Um transformador de usina solar , também chamado de transformador solar ou transformador fotovoltaico, é usado dentro de um sistema de geração fotovoltaica para alterar a tensão entre diferentes partes da usina.
Após os painéis solares gerarem eletricidade em corrente contínua (CC), os inversores a convertem em eletricidade em corrente alternada (CA). Os transformadores, então, aumentam a tensão CA para que a energia gerada possa ser coletada e transmitida de forma eficiente para a rede elétrica.
Dependendo da arquitetura elétrica, uma usina solar pode utilizar vários transformadores de média tensão em todo o campo fotovoltaico, bem como transformadores de potência maiores na subestação do projeto.
A geração de energia solar cria condições de operação que diferem de muitas aplicações industriais convencionais.
A irradiação solar varia ao longo do dia. A cobertura de nuvens, a temperatura, o clima e as condições sazonais podem causar aumentos e diminuições nos níveis de geração. Um transformador que alimenta o sistema fotovoltaico, portanto, experimenta mudanças repetidas na carga.
Ao mesmo tempo, os transformadores solares são frequentemente instalados ao ar livre em áreas remotas, onde podem ficar expostos ao calor, frio, poeira, chuva, umidade e outras condições ambientais.
Um transformador para uma usina solar de grande escala deve, portanto, ser projetado levando em consideração o perfil de carga real, os requisitos de tensão, as condições ambientais e as especificações de interconexão com a rede.
A variação na geração de energia solar pode produzir alterações frequentes na carga do transformador.
Um sistema de enrolamento e isolamento adequadamente projetado ajuda o transformador a suportar as tensões elétricas, térmicas e mecânicas esperadas ao longo de sua vida útil. O projeto do enrolamento deve ser coordenado com a capacidade, tensão, impedância, elevação de temperatura e condições operacionais do projeto.
Os projetos fotovoltaicos ao ar livre podem enfrentar condições de temperatura exigentes, especialmente em regiões com forte irradiação solar.
Um sistema de refrigeração adequado ajuda a controlar as temperaturas de operação do transformador e a proteger a vida útil do isolamento. A configuração de refrigeração deve ser selecionada de acordo com a capacidade do transformador, as condições ambientais, o perfil de carga e os requisitos do projeto.
Os parques solares geralmente cobrem grandes áreas abertas, tornando a proteção adequada contra surtos uma parte importante do projeto elétrico.
Os para-raios podem ser integrados à configuração do transformador, quando necessário, para ajudar a proteger os equipamentos contra sobretensões. A estratégia completa de proteção contra raios e surtos deve ser coordenada com o sistema elétrico geral da usina fotovoltaica.
Os transformadores solares preenchidos com líquido podem incorporar dispositivos de alívio de pressão como parte de seu sistema de proteção.
Esses dispositivos são projetados para aliviar a pressão interna anormal sob condições específicas e fazem parte de um pacote mais amplo de proteção de transformadores.
O monitoramento preciso é importante para grandes usinas de energia solar, especialmente aquelas que operam remotamente.
Os transformadores de corrente (TCs) e a instrumentação associada podem fornecer medições de corrente para sistemas de medição, monitoramento ou proteção, dependendo do projeto. Acessórios adicionais para monitoramento de transformadores também podem ser especificados de acordo com as necessidades da planta.
Para projetos de energia renovável com considerações ambientais ou de segurança contra incêndio, o fluido isolante à base de ésteres naturais vegetais pode ser uma opção.
Os fluidos de éster natural são conhecidos por seu alto ponto de combustão e características ambientais favoráveis. Eles podem ser considerados para transformadores solares, dependendo do ambiente de instalação e dos requisitos do projeto.
No entanto, o fluido isolante apropriado deve sempre ser selecionado com base no projeto do transformador, na temperatura de operação, nas normas aplicáveis, nos requisitos de segurança contra incêndio e nas especificações técnicas do projeto.
A maioria dos transformadores de usinas solares passa toda a sua vida útil em ambientes externos.
O invólucro, o tanque, o revestimento, as vedações, as buchas, os medidores e os acessórios devem, portanto, ser selecionados de acordo com as condições ambientais do local.
Um sistema de revestimento industrial compatível com a norma ANSI pode ser especificado para fornecer proteção contra corrosão, enquanto projetos adequados de invólucro e componentes ajudam o transformador a resistir à poeira, chuva, variações de temperatura e outras condições externas.
Para ambientes particularmente exigentes — como projetos solares costeiros, desérticos, de alta umidade ou de grande altitude — o fabricante do transformador deve avaliar requisitos de proteção adicionais durante a fase de engenharia.
As perdas nos transformadores podem afetar o desempenho geral de uma usina de energia solar.
Como os projetos de energia solar em escala de serviços públicos são projetados para gerar eletricidade por muitos anos, a eficiência do transformador deve ser considerada juntamente com o custo inicial do equipamento.
Perdas no núcleo, perdas nos enrolamentos, carga do transformador, material do condutor, temperatura de operação e projeto elétrico podem influenciar o desempenho.
Em vez de selecionar um transformador com base apenas no menor preço de compra, os desenvolvedores de energia solar e as empresas de engenharia, aquisição e construção (EPC) devem considerar o desempenho ao longo do ciclo de vida, a confiabilidade, os requisitos de manutenção e o custo total de propriedade.
Ao adquirir um transformador solar, os compradores devem fornecer ao fabricante requisitos elétricos e ambientais detalhados.
As especificações importantes geralmente incluem capacidade nominal, tensão primária e secundária, frequência, fase, impedância, material do enrolamento, método de refrigeração, fluido isolante, elevação de temperatura, altitude de instalação, temperatura ambiente, acessórios, requisitos de proteção e normas aplicáveis.
O fabricante também pode precisar do diagrama unifilar do projeto, informações sobre o inversor, perfil de carga esperado e requisitos de interconexão à rede.
Para grandes projetos de infraestrutura elétrica, discutir essas especificações desde o início pode ajudar a evitar problemas de compatibilidade de equipamentos mais tarde no processo de EPC (Engenharia, Aquisição e Construção).
As normas variam de acordo com o país, a concessionária de energia, o tipo de transformador, a classe de tensão e os requisitos específicos de cada projeto.
Para projetos de energia solar na América do Norte, as especificações dos transformadores podem fazer referência a normas relevantes da IEEE, ANSI, UL, concessionárias de energia e requisitos elétricos locais.
Os compradores devem verificar exatamente quais normas se aplicam ao seu projeto, em vez de presumir que uma única certificação ou norma abrange todas as aplicações de transformadores solares.
Desenhos de engenharia completos, dados técnicos, relatórios de testes e demais documentos necessários também devem ser revisados antes do envio e comissionamento.
Os transformadores solares podem ser projetados para diferentes projetos de energia renovável, incluindo fazendas solares de grande escala, usinas solares comerciais, projetos fotovoltaicos distribuídos, instalações de energia solar com armazenamento e subestações de energia renovável.
Cada aplicação pode ter requisitos diferentes de tensão, capacidade, proteção, condições ambientais e conexão à rede elétrica. Portanto, o projeto personalizado de transformadores é especialmente valioso para grandes projetos de energia solar.
A QXG TECHNOLOGY fornece soluções de transformadores personalizadas para usinas de energia solar e projetos de energia fotovoltaica , com designs otimizados para operação ao ar livre e condições variáveis de geração de energia solar.
As configurações disponíveis podem incluir projetos de enrolamento reforçado, sistemas de refrigeração confiáveis, para-raios, proteção contra sobrepressão, monitoramento de TC (transformador de corrente), fluido isolante à base de vegetais, revestimentos anticorrosivos industriais e outros acessórios específicos para cada projeto. A tensão, a capacidade, a impedância, o material do enrolamento, o método de refrigeração, a proteção e as configurações de monitoramento do transformador também podem ser personalizados de acordo com os requisitos do projeto.
Testes rigorosos em fábrica e controle de qualidade ajudam a garantir que cada transformador atenda aos requisitos elétricos e mecânicos especificados antes da entrega.
Para desenvolvedores de energia solar, empreiteiras EPC, engenheiros elétricos e integradores de equipamentos de energia renovável que buscam um transformador para uma usina solar , a QXG TECHNOLOGY pode avaliar seu diagrama unifilar e especificações técnicas para desenvolver uma solução de transformador adequada. Para consultas sobre projetos ou orçamentos, entre em contato com info@qxgelec.com.