Portal Eletricista

Dicas Gerais sobre instalação elétrica



Aprenda em detalhes como fazer a instalação de um kit de energia solar

Aprenda em detalhes como fazer a instalação de um kit de energia solar
557 Flares Twitter 0 Facebook 551 Google+ 6 557 Flares ×

Existem inúmeros mecanismos de produção energética atualmente conhecidos. Dentre eles o principal e que mais destaca-se consiste na utilização da água como fonte para acionar turbinas de geradores elétricos, afim de que a energia produzida seja transmitida a longas distâncias e ao chegar em grandes centros urbanos possa então ser disponibilizada ao consumidor final (residencial, comercial e industrial). A escassez de chuvas no Brasil tem levado os estudiosos a descobrir novas formas de substituir as usinas hidroelétricas por fontes equivalentes, que funcionam como alternativa ao processo de geração da energia que é tão útil e portanto necessária.

Nesse artigo vamos enfatizar o uso da energia solar que utiliza como insumo a luz do Sol, representando um método auxiliar na obtenção de eletricidade. Será mostrado passo a passo como projetar um sistema com kit que proporciona o uso de placas de silício captando a radiação solar direta, responsável pela alimentação de uma certa quantidade de cargas pertinentes ao local em que seja instalado o mesmo.

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

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 do kit de Energia Solar

Equipamentos de um kit de energia solar Banco de Baterias

Gerador Fotovoltaico

Gerador Fotovoltaico

Controlador de CargaControlador de Carga

Inversor Solar Fotovoltaico Inversor Solar Fotovoltaico

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.

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.

Diagrama de montagem de um kit de energia solar montado.

Sistema Fotovoltaico mostrando sua constituição integral e aplicação

Dimensionamento dos Equipamentos do Sistema Fotovoltaico (Energia Solar)

Segundo critérios de viabilidade financeira e confiabilidade, pode-se identificar o melhor arranjo entre componentes, que supra as necessidades de cargas a serem alimentadas e determine como será feita a produção de energia com base no painel contendo células fotossensíveis (área do equipamento gerador e localização na qual encontra-se o mesmo são parâmetros determinantes).

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.

calculando Onde:

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.

expressão 2Onde:

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

Expressão para cálculo da potência de um gerador fotovoltaico:

expressão 3

Onde:

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:

expressão 4

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: 

expressão 5

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.

Os dados de projeto para dimensionamento dos componentes foram adaptados de uma empresa do ramo conhecida por Solenerg Engenharia (www.solenerg.com.br).

Conclusões

A energia solar ganha cada vez mais espaço com o passar dos anos. Isso se deve aos investimentos em pesquisas feitos por muitos países, que buscam fontes alternativas a serem utilizadas em um futuro que pode ser próximo. As vantagens apontadas pelo uso dessa forma de produção energética, justificam sua aplicabilidade. Sabemos que na prática, esse processo é sobretudo ecológico (devido a facilidade na montagem dos equipamentos necessários), prático e de rápida manutenção. Talvez se você decidir quem sabe um dia buscar uma solução viável ao consumo energético, reduzindo custos, pense nesse formato de geração elétrica. É importante pois observar as peculiaridades abordadas nesse artigo, que retrata o modo como a energia proveniente do Sol nos proporciona caminhos capazes de gerar mudanças substanciais nos padrões de utilização desse bem tão útil que é a energia.

O mercado de energia fotovoltaica está em alta no Brasil.

Confira mais sobre instalação de sistemas de geração em residências.

Introdução a Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica

Postar Comentários

Comentários

Tags:

11 Responses

  1. energia solar para casas diz

    Muito bom, tudo que eu precisava saber

  2. energia solar fotovoltaica diz

    Muito bom mesmo, aprendi bastante com seu artigo

  3. Rodrigo machado diz

    Muiti bom.

  4. Sertel diz

    Amigo, posso estar equivocado mais na parte do inversor, acredito ter um erro,o inversor de frequência que você colocou foto, é destinado a controle de motores ele é inversor de frequência pois através da mesma ele regula a velocidade de giro dos motores sendo assim o que você procurava para colocar no texto é um inversor de Tensão que trabalha com a transformação de 12v/127v ou 12v/220v .
    Inclusive acho muito difícil alguém comprar um inversor igual o da imagem, pois os mesmos são de uso industrial e possui valores bem acentuados para um investimento como o do texto.

  5. Jorge Santos diz

    Explicativo e útil. Muito útil devido, principalmente, os impactos causados pela geração/capitação de energias não sustentáveis e até mesmo de sustentáveis como a hidroelétrica (já que a construção desta causa imensos impactos)
    Não sou eletricista (só ‘curioso’) estou cursando Ciências Ambientais na UFPE e a questão energética é de fundamental importância no momento e no futuro para todo o planta. Que é um só.

  6. Barnabé diz

    Excelente matéria. Diante da situação atual do mundo e do Brasil os governos poderiam financiar esses projetos direcionados as residencias pois desta forma ajudaria ao planeta deixando desta forma a energia pesada só para as industria até surgir um aperfeiçoamento desta tecnologia para no futuro aplicar também na industria.

  7. Josimar diz

    Olá,
    Muito legal, Gostei muito do artigo…

  8. Edmilson diz

    Fiquei deveras satisfeito ao ler este artigo que é de grande importância para que possamos economizar energia e desafogar o sistema de geração de energia no planeta.
    Aqueles que puderem fazer esta alternância, estarão contribuindo para diminuir o efeito estufa que acontece na geração atual e energia elétrica.

  9. Robert Oliveira diz

    Material muito bacana, parabéns.

    • Portal_eletricista diz

      Agradecemos pela visita em nosso Portal Eletricista. Curta e Compartilhe nossa pagina. Portal Eletricista.

POSTAR UM COMENTÁRIO


557 Flares Twitter 0 Facebook 551 Google+ 6 557 Flares ×