O Projeto GaN-HighPower, formado por instituições de pesquisa e empresas alemãs e coordenado pela Instituto Fraunhofer, está desenvolvendo e testando novos hardwares e softwares para inversores de alto desempenho para aplicações fotovoltaicas.

Com financiamento de cerca de € 4 milhões (cerca de R$ 22 milhões) do Ministério Federal de Economia e Proteção Climática da Alemanha, o projeto tem como objetivo desenvolver soluções técnicas que permitam que os sistemas fotovoltaicos contribuam ativamente para a estabilização da rede.

Para tanto, o Instituto Fraunhofer examina componentes recém-desenvolvidos e trabalha para tornar a operação deles a mais eficiente possível.

Com participação da alemã SMA Solar Technology AG, líder no fornecimento de soluções fotovoltaicas – que melhoram o rendimento energético das plantas instaladas em telhados de residências, comércios, indústrias e usinas fotovoltaicas de grande porte, o projeto explora ainda a crescente necessidade da indústria na descoberta de novas tecnologias.

O uso do Nitreto de Gálio (GaN) ainda está limitado a faixas de potência relativamente baixas, “e o próximo passo é explorar o potencial de saídas superiores a 100 kW, que são significativamente maiores do que a atual gama de aplicações”, explicou Klaus Rigbers, chefe de tecnologias de inversores e responsável pela eletrônica de potência no Centro de Inovação da SMA.

Os inversores de hoje nesta classe de potência já têm eficiências de 98 a 99 por cento, mas cada pequena melhoria na eficiência também traz vantagens de custo: As unidades de resfriamento do inversor podem ser projetadas de forma mais compacta e requerem menos energia de resfriamento. A SMA já está usando com sucesso semicondutores GaN em faixas de potência de alguns quilowatts. “Tivemos uma boa experiência com transistores GaN até agora”, relata Rigbers.

“Queremos explorar até que ponto a tecnologia GaN pode ser desenvolvida para, além de melhorar a eficiência dos inversores conectados à rede, que os equipamentos também atuem para apoiar as operações da rede”, concluiu Rigbers.

O GaN-High Power atua no desenvolvimento de inversores fotovoltaicos string de alto desempenho, permitindo a redução de custos e peso dos equipamentos. Até o momento, semicondutores baseados em nitreto de gálio (GaN) demonstraram processos de comutação ainda mais rápidos em comparação com as tecnologias de carbeto de silício (SiC) e ainda mais quando comparados com os componentes de silício (Si).

No entanto, não basta substituir o silício na fabricação de componentes eletrônicos. O objetivo é encontrar materiais que permitam a produção de componentes mais robustos, possibilitem alta eficiência elétrica e alta densidade de potência, alta velocidade, maior bandgap e boa resposta dinâmica. Também são esperados maior mobilidade e velocidade de saturação de elétrons para permitir operação em maior frequência de chaveamento. André Gellers, Country Manager da SMA Brasil, ressalta a importância do trabalho de pesquisa desenvolvido pelo projeto GaN-HighPower. “Além de uma solução para a escassez de semicondutores que as mais variadas indústrias enfrentam na atualidade, esse projeto resultará na redução das dimensões dos componentes, aumento da densidade de potência dos inversores”.

“Os seja: estamos prestes a testemunhar uma grande inovação tecnológica que permitirá a construção de inversores menores, mais potentes, mais rápidos e mais eficientes para melhorar ainda mais a geração de energia fotovoltaica”, concluiu o executivo.

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