Como componente de potência dos inversores, este módulo IGBT converte a tensão CC gerada pelos painéis solares em tensão CA adequada à rede elétrica. As grandes empresas do setor dos inversores utilizam tecnologias proprietárias para esta componente de potência; no entanto, existe também um mercado com vários fabricantes que não utilizam topologias proprietárias. Estas empresas, que se baseiam em topologias standard, têm muitas vezes dificuldades em competir com as grandes empresas, encontrando grande dificuldade em satisfazer as exigências do mercado por eficiência, mantendo ao mesmo tempo uma elevada fiabilidade.
Com o primeiro EBVchip Genesis, estas empresas podem agora competir de forma muito mais eficaz, uma vez que apenas são necessárias alterações mínimas de software para integrar o Genesis numa solução existente. Uma vez que a EBV Elektronik deu prioridade à alta eficiência e à máxima fiabilidade no desenvolvimento do Genesis desde o início, este produto emprega uma topologia Boost convencional com configuração em ponte. Para o encapsulamento, a EBV e a Vishay optaram pela conceituada tecnologia ECONO2 (Econopack 2). Embora existam encapsulamentos mais económicos do que o ECONO2, que também são utilizados em alguns inversores de última geração, é importante notar que o ECONO2 oferece uma fiabilidade excecionalmente elevada. Uma vez que os clientes finais esperam uma vida útil superior a 10, muitas vezes 15 ou até mais de 20 anos ao calcular o período de retorno do investimento no seu sistema fotovoltaico, ter de substituir o inversor após apenas cinco ou seis anos é inaceitável para eles.
Genesis: A Criação.
A ideia inicial por detrás do Genesis é oferecer aos programadores de inversores uma solução fácil de utilizar, que possa ser integrada perfeitamente em projetos existentes como parte de um processo de migração, e que opere com elevada eficiência e fiabilidade, bem como com uma boa compatibilidade eletromagnética. O Genesis cumpre precisamente estes requisitos, e os mais de 50 potenciais clientes na Europa que poderiam utilizar este módulo compatível com RoHS já demonstraram grande interesse no produto: de Espanha à Turquia; da Itália e da Alemanha ao Leste da Europa. A EBV Elektronik definiu o projeto inicialmente com um cliente importante, enquanto a melhoria subsequente ocorreu em estreita colaboração com diversos clientes e os programadores da Vishay.
A EBV concebeu o Genesis para projetos que já utilizam módulos Sixpack. Muitos destes clientes já tinham uma ideia do que necessitavam, mas, devido aos elevados custos de desenvolvimento de um projeto personalizado, não tinham conseguido concretizar essas ideias até então. É precisamente aqui que a força dos EBVchips se torna evidente, como Slobodan Puljarevic, Presidente e CEO da EBV Elektronik, tão acertadamente afirmou no lançamento dos EBVchips no início de 2010: “Com os EBVchips, estamos agora a construir uma ponte entre milhares de clientes e fabricantes”. Assim, o Genesis não foi concebido para apenas um cliente ou um mercado nacional, mas pode ser utilizado em todo o mundo. Sem este foco nos mercados verticais, o design dos EBVchips não teria sido possível.
Em Janeiro de 2010, a EBV apresentou o conceito EBVchips e, na Electronica 2010, vários clientes puderam experimentar os produtos Genesis. Em 2011, a EBV irá fornecer um grande número de módulos Genesis aos clientes.
Após as conversas iniciais com os clientes, a EBV começou a procurar um fabricante adequado para o Genesis, contactando vários parceiros considerados para a sua linha de produtos EBV e, por fim, optando pela Vishay.
Em termos de viabilidade técnica, a EBV poderia, teoricamente, ter desenvolvido o projecto Genesis com outros parceiros da sua gama de produtos; no entanto, a Vishay demonstrou uma flexibilidade e disponibilidade excecionais para apoiar integralmente o projeto desde o início e concluí-lo o mais rapidamente possível. Noutros casos, a escolha de um determinado fabricante pode ser baseada exclusivamente na tecnologia.
A atual variante do Genesis é já a terceira versão da especificação. As diversas iterações foram necessárias porque novos requisitos dos clientes eram constantemente incorporados no projeto. Sem estas iterações adicionais, a EBV teria lançado o módulo no mercado ainda mais cedo. Uma vez que os especialistas da EBV lidavam diretamente com os engenheiros da fábrica, evitando assim os procedimentos burocráticos típicos, este refinamento iterativo foi possível num curto período.
A EBV forneceu as primeiras amostras sem termistor integrado para proteção térmica, uma vez que a maioria dos clientes não exigia esta funcionalidade. No entanto, a EBV também pode desenvolver variantes com um termistor integrado no prazo de dois meses. Como os engenheiros responsáveis pela fábrica da Vishay e da EBV utilizam um canal de comunicação direto, as modificações de projeto são executadas em tempo real.
Genesis:
O Genesis é um estágio de potência completo integrado num módulo para inversores monofásicos em aplicações fotovoltaicas. Com valores nominais de 600 V/50 A (funcionamento contínuo) e uma frequência de conversão de 4 a 30 kHz, o Genesis está especificamente vocacionado para aplicações residenciais, que geralmente têm uma potência de ligação entre 2,5 e 6 kVA. Desde o início que a EBV procurou um produto final de qualidade excecional na seleção dos elementos semicondutores integrados no módulo. Isto levou à utilização de IGBTs de trenchagem com a sua baixa tensão de saturação coletor-emissor de apenas 1,65 V para alcançar o melhor equilíbrio entre perdas de condução e de comutação, enquanto os díodos de carboneto de silício proporcionam perdas de comutação particularmente baixas e uma excelente relação EMC. O tempo de recuperação inversa dos díodos de SiC é mínimo, pelo que os custos adicionais de snubbing podem ser significativamente reduzidos em comparação com as soluções convencionais.
Os díodos de silício FRED fazem a ponte entre o estágio do conversor boost quando as tensões de entrada são demasiado elevadas, protegendo eficazmente o estágio de potência contra inversões de polaridade na ligação do painel solar. Assim, o Genesis é ideal para utilização em inversores monofásicos com um estágio de conversor boost para implementar o conceito de "Maximum Power Point Tracking" (MPPT) para módulos fotovoltaicos.
Este novo componente representa uma melhoria em relação às soluções existentes. Adiciona uma funcionalidade única ao catálogo de produtos que outros fabricantes não oferecem da mesma forma. Embora existam componentes de carboneto de silício comparáveis no conversor boost, antes do lançamento do Genesis, não existia nada semelhante que também incorporasse díodos de SiC nos braços da ponte.
Além disso, os módulos que mais se assemelham ao Genesis não vêm num encapsulamento Econo2, e estes outros encapsulamentos podem até ser mais económicos em alguns casos. No entanto, o encapsulamento Econo2 é superior a outros encapsulamentos normalmente utilizados devido às suas propriedades térmicas, mecânicas e elétricas. Além disso, muitos clientes que agora desejam utilizar o Genesis já trabalharam historicamente com este encapsulamento. Do ponto de vista térmico, o encapsulamento Econo2, com a sua placa de base de cobre sólido, é superior às soluções utilizadas anteriormente. Devido à baixa resistência térmica entre o chip e a caixa, a condutividade térmica é melhorada e ainda mais otimizada pela montagem direta no dissipador de calor. Além disso, a montagem de um módulo é muito mais simples do que a montagem de componentes discretos, aumentando assim a fiabilidade e reduzindo os custos de fabrico do sistema, ao diminuir o tempo de produção.
Em síntese, o Genesis da EBV não é a solução mais barata do mercado, mas oferece a melhor relação custo-benefício. Até então, a opinião predominante no setor era de que uma solução como o Genesis era demasiado cara, mas agora que os clientes da EBV finalmente alcançaram os seus objetivos com esta solução, estão dispostos a suportar os custos adicionais associados a estes díodos de carboneto de silício mais caros.
No entanto, comparado com o custo total do inversor completo, o custo do módulo IGBT não é tão elevado em relação aos benefícios que oferece — em última análise, uma solução mais eficiente e fiável com um melhor encapsulamento. Combinando maior eficiência, maior fiabilidade e menores custos de fabrico do sistema, o custo total de propriedade dos módulos Genesis é inferior ao de outras soluções comparáveis. Se um fabricante necessitar de substituir um variador durante o período de garantia devido a uma avaria, a rentabilidade da empresa é significativamente reduzida. Com o Genesis, os fabricantes obtêm um maior grau de eficiência como benefício adicional. Não se trata de uma migração para baixo custo, mas sim de uma migração para maior desempenho e eficiência.
A Génese é o início de tudo.
O melhor da EBVchips é que cada chip é único. Por isso, os especialistas da EBV estão sempre a pensar em novas abordagens para concretizar projetos em colaboração com fabricantes de semicondutores. Ao mesmo tempo, a EBV tem vindo a melhorar cada vez mais os processos de definição de especificações. Inicialmente, era necessária muita persuasão, mas agora ouvimos cada vez mais comentários de fabricantes de semicondutores, tais como: "Este projeto teria sido muito bem-sucedido connosco como parceiros". Como os fabricantes veem a EBV como uma empresa verdadeiramente comprometida, capaz de entregar os primeiros produtos rapidamente, outros fabricantes também participam ativamente. Isto cria um certo grau de competição entre os fabricantes de semicondutores em torno de um projeto dentro do ecossistema da EBVchips, dependendo do produto potencial.
Um módulo como o Genesis pode ser implementado muito mais rapidamente do que simples projetos de semicondutores, que normalmente demoram até dois anos desde a conceção inicial até ao chip final. De acordo com o projeto, os chips da EBV são exclusivos da EBV durante três a cinco anos, ou até mais. O Genesis, por exemplo, apenas está disponível através da EBV.
O Genesis é "apenas" o início. No início de 2010, a EBV iniciou um diálogo ativo com os clientes, reunindo uma grande quantidade de informações valiosas. Tal como a Bíblia, o Génesis marca o início de uma longa e promissora viagem, que reserva sempre novos desenvolvimentos, o futuro dos chips da EBV, que ainda está a ser definido.
