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quinta-feira, 14 de setembro de 2017

Dicas para Instalação de Kit de Energia Solar



Com a escassa oferta de energia elétrica pelo governo, novas tecnologias surgem com muita força para atender as demandas, para a linha residencial a mais interessante e com melhor retorno são os sistemas fotovoltaicos, estes que por sua vez são capazes de captar a energia solar em energia elétrica.

Atualmente os equipamentos para instalação de sistema solar ainda são relativamente caros, algumas cidades possibilitam um subsídio através de abatimento de impostos dobre imóveis, já o governo federal ajuda na aquisição destes equipamentos através de empréstimos e financiamentos.

Porém algumas cidades já estão "obrigando" novas casas a possuírem sistemas solares seja por aquecimento, seja por captação de placas fotovoltaicas. De certo é que mediante as constantes crises energéticas, ameaças de apagão e constantes aumentos nas contas de consumo fica altamente indicado a instalação dos sistemas solares fotovoltaicos.

Para isso vamos dar algumas dicas sobre o funcionamento e instalação desses equipamentos, seus periféricos e suas utilizações, vamos lá.

Levantamento de Cargas


É fundamental detalhar quais aparelhos costumam ser utilizados no ambiente para dimensionar o sistema fotovoltaico que se pretenda instalar. Essas informações fazem parte de uma planilha aonde se especifica o número de cargas, quais os cômodos em que são utilizadas, características nominais dos aparelhos como tensão e potência, bem como especificações que definam a utilização que seriam: número de horas por dia em que permaneçam funcionando e o consumo que varia conforme o período diário de uso e a potência requerida pelos equipamentos.



O número mínimo de cargas a serem atendidas é 5 e deve-se observar que o sistema apresenta limitações quando se trata de equipamentos cujo consumo seja considerado excessivo.

Confira a tabela abaixo em que constam espaços a serem preenchidos com informações necessárias ao estudo que será realizado.

Planilha para dimensionamento do kit de energia solar: características das cargas e especificações técnicas.


A exemplo de uma instalação elétrica comum (que recebe a energia proveniente da rede elétrica da concessionária), temos que organizar dados em uma espécie de tabela seguindo a prática que auxilia e determina quais os procedimentos a serem executados também nesse caso. Vamos conhecer os equipamentos que integram um kit de energia solar, em seguida dimensionar cada um segundo o modo de atuação requisitado pelo sistema.

Composição de um Kit de Energia Solar

Uma breve descrição de cada componente, nos leva a entender qual a funcionalidade que o identifique no sistema do qual fará parte. Confira a seguir uma análise genérica que serve como base ao entendimento dos critérios adotados na avaliação de como estabelecer o emprego correto dessas peças produzindo a configuração total do kit a considerar.

Composição de um Kit Solar Fotovoltaico

Baterias – Servem para armazenar a energia excedente produzida pelos geradores fotovoltaicos, constituídos pelas placas de silício a serem dispostas obliquamente. Funciona como fonte que abastece cargas durante as noites e em dias chuvosos ou com incidência precária de insolação (nublados).

Gerador Fotovoltaico – Também conhecido como painel solar, constituído por células de silício que captam a luz incidente a qual provém do Sol que é uma fonte inesgotável de energia. Sua função é converter energia luminosa em energia elétrica que alimentará equipamentos nas unidades consumidoras.

Controlador de Carga – Dispositivo que tem por finalidade controlar os processos de carga e descarga da bateria. Possui uma tecnologia que permite a carga máxima das baterias a ele conectadas intitulada PWM e também evita a descarga abaixo de um valor de segurança. Possui entrada para os geradores fotovoltaicos, saída para cargas a alimentar e saída em tensão contínua à qual deve ser conectada a uma bateria.

Inversor de Frequência – Esse equipamento transforma corrente continua (cc) da bateria em corrente alternada (ca), para que as cargas conectadas ao controlador sejam alimentadas adequadamente. Com isso conseguimos um fornecimento adaptado a eletrodomésticos e demais equipamentos convencionais.

Conhecidos os componentes do kit de energia solar, fazemos um diagrama que apresentará o sistema fotovoltaico e todos os seus componentes já previamente dimensionados. A entrada de corrente contínua do inversor deverá ser conectada à bateria de forma direta.

Dimensionamento dos Equipamentos do Sistema Fotovoltaico (Energia Solar)


Dimensionando o Banco de Baterias

Os fatores que contribuem para dimensionar a capacidade do banco de baterias são essencialmente o consumo das cargas (vide tabela anterior sobre levantamento do sistema) e confiabilidade do sistema que é acima de tudo fundamental, independente de qualquer outra consideração a fazer.

A capacidade das baterias utilizadas no sistema é dada em A ∙ h. Levamos em conta que a autonomia desse componente deve ser grande para suprir a falta de geração durante condições climáticas inapropriadas. Existem duas expressões que servem ao cálculo dessa grandeza, porém na comparação entre valores obtidos, consideramos sempre o maior deles.

Autonomia é definida como um período que consiste em 3 dias para residências e 5 dias para sistemas de telecomunicação. Ela varia de acordo com as condições climáticas do lugar e confiabilidade requerida para o sistema.

Tensão da Bateria é o valor nominal que cada bateria possui variando entre 12 V (sistemas simples) e 24 V (sistemas avançados).

Profundidade da Descarga no final da autonomia (pu) representa a descarga de energia sofrida pelas baterias ao final da utilização. Essa grandeza determinada por um valor que pode ser de 0,5 (baterias de automóvel) ou 0,6 para baterias estacionárias é tal que quanto maior o índice menor será a vida útil do componente, e quanto menor esse valor, maior será o investimento inicial a ser feito.

Obs.: O consumo total das cargas pode ser obtido com base na tabela de levantamento do sistema.

Tensão da Bateria é o valor nominal que cada bateria possui variando entre 12 V (sistemas simples) e 24 V (sistemas avançados).

Profundidade da Descarga ao final de cada noite (pu/dia) representa a descarga sofrida pelas baterias ao final da utilização. Quanto menor seu valor, maior será a duração dos componentes. Valor máximo 0,20 e considera-se que se as baterias forem automotivas tais índices serão menores. Por exemplo se a grandeza for 0,20 a duração das baterias será de 4 anos, para 0,15 será de 5 anos.

Dimensionando o Gerador Fotovoltaico


Potência mínima do gerador é a quantidade mínima de potência produzida pelo módulo contendo inúmeras células distribuídas, necessária à produção de energia requerida pela carga e suficiente para alimentá-la.

Horas equivalentes de sol pleno (horas/dia) representa a luz incidente por radiação que será captada pelo gerador fotovoltaico. Essa informação está relacionada a dois fatores que são nebulosidade do local escolhido e latitude em que encontrar-se-á o equipamento a ser instalado. Tendo como base o pior mês (em termos de existência da luz solar) o período médio que torna relevante esse critério justifica a instalação dos módulos, cuja inclinação terá relação direta com tal fundamento também. Para cada região do Brasil existem valores típicos a considerar, pesquise em www.cresesb.cepel.br

Fpp é chamado Fator de Perda de Potência que é atribuído a diferença entre a tensão nominal das baterias que alimentam o sistema e tensão de máxima potência correspondente ao módulo a ser utilizado. Essas perdas podem ser diminuídas utilizando-se um controlador de carga contendo seguidor de máxima potência.

Fps é o chamado Fator de Perdas e Segurança, grandeza que leva em conta diversos fatores que podem levar o módulo a produzir uma quantidade inferior de energia como: tolerância na fabricação, temperatura de trabalho, poeira, degradação, sombras, desalinhamentos, perdas em geral, etc. Seu valor típico equivale a 0,8.

Dimensionando o Controlador de Carga

Para esse cálculo tem que ser avaliada a corrente máxima suportada pelo dispositivo tanto do lado dos módulos quanto do lado das cargas. O maior valor encontrado deve ser mantido.

Nas expressões a seguir é possível calcular a corrente do controlador de carga dos dois lados. O fator 1,1 presente nelas é para garantir uma folga em termos operacionais.

Corrente máxima do lado das cargas:

Corrente do Controlador de Carga (A) = Corrente de curto-circuito de cada módulo (A) x número de módulos em paralelo x 1,1

Obs.: Considera-se aqui a corrente total de curto-circuito dos módulos em série pertinentes ao arranjo em questão, relativo ao gerador utilizado.

Conforme a tensão das baterias empregadas estima-se o valor da corrente máxima de curto-circuito no painel como sendo de 0,06 A/Wp para sistemas com 12 Vcc e de 0,03 A/Wp para sistemas com 24 Vcc. Dessa forma, também podemos calcular a corrente do lado dos módulos através da expressão a seguir: 

Dimensionando o Inversor

O inversor a ser utilizado deverá ser dimensionado mediante o valor de potência total das cargas em CA (esse dado pode ser obtido pela tabela anterior de levantamento do sistema). Sua capacidade terá que ser no mínimo 10% superior à potência verificada.

A tensão de entrada desse equipamento corresponde à mesma da bateria e a tensão de saída deve ser igual à das cargas que irá alimentar em regime de corrente alternada.

Consideração para instalações técnicas

Bom pessoal, como a parte técnica e execução é mais complexa e não caberia neste post vou indicar o site da sociedade do sol que aborda de orma mais detalhada as questões mais técnicas, visite Sociedade do Sol
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