Dimensionamento De Sistema Solar Autônomo Off-Grid

Os sistemas atuais de geração elétrica solar fotovoltaicos podem ser conectados à rede elétrica (ON-GRID) ou autônomos (OFF-GRID). O dimensionamento de sistema autônomo (OFF-GRID) é simples, quando aplicado a uma só tensão (voltagem) de trabalho e alguns pontos de consumo. Os conceitos de dimensionamento aplicados a esses sistemas são simples.

De outra forma, quando a aplicação requer várias tensões ou pontos de consumo de características diferentes, recomendamos que essa análise seja feita por pessoa especializada e experiente em implantação de sistemas fotovoltaicos.

energia solar

CASA ENERGIZADA POR PAINÉIS FOTOVOLTAICO

Dimensionamento De Sistema Solar Autônomo (Off-Grid)

Para iniciar um dimensionamento é preciso saber o quanto será consumido:

1)  Para isso, faça a relação com a quantidade de todos os equipamentos, luzes, etc., que pretende ligar ao sistema solar.

2) Verifique o consumo individual (em Watts) como mostra o exemplo 1

3) Faça uma estimativa de horas que cada equipamento ou conjunto ficará ligado por dia.

4) Multiplique os valores totais de consumo pelas horas de uso e;

5) Some os resultados, obtendo a demanda diária de energia, ou seja, o valor em Watt x dia.


Exemplo 1:   Dimensionamento da necessidade de geração:

Dimensionamento De Sistema Solar


Dimensionamento e Instalação do Painel Solar

 O resultado obtido para sua necessidade de geração, deve ser dividido pelo tempo médio de insolação do local (veja o mapa de insolação Fig 2). Supondo que a localização está na área amarela, temos 6 horas.

Obtém-se assim, o valor aproximado por hora a ser gerado pelo(s) painéis solares para sua necessidade:

Exemplo 2:   Necessidade de geração por hora de insolação:

3420 Watts / 6 (horas) = 570 Watts hora

Será necessário um conjunto de painéis que gere 570 Wh. O sistema deverá ter no mínimo tal capacidade.

Para se obter tal quantidade de energia, faz-se a associação de vários painéis que, uma vez interligados, fornecerão a potência necessária.

Escolha do Painel Solar:

Na escolha do painel a opção pela tecnologia do painel, área ocupada, durabilidade, etc.. São opções relativas a cada aplicação.

Em um mesmo sistema, com mais de um painel, é altamente recomendável que tenham características semelhantes de potência (Wp).

Dimensionamento De Sistema Solar

TABELA DE INSOLAÇÃO NO BRASIL

Exemplo 3:

Supondo que optemos por 6 painéis de 100Wp, teremos:

6 x 100 Wp = 600 Watts hora 

A somatória da potência (Wp) entre eles, resultará em um valor igual ou maior que a necessidade. A potência acima da necessária, será sua reserva de potência.

Associação de Painéis Solares:

Os painéis solares geram eletricidade em corrente contínua (igual ao que é gerado em automóveis) e fornecem a energia polarizada, ou seja, um polo é POSITIVO (+) e o outro polo é NEGATIVO (-}. Em sua grande maioria, são fabricados para atender a uma tensão de 12 ou 24 Volts nominais.

A associação de painéis obedece à Lei de Ohm, ou seja:

  1. a) Se conectarmos um painel a outro em PARALELO (Fig.3) – (positivo com positivo e negativo com negativo), a cada painel adicionado, a tensão se mantém e as correntes se somam;
ENERGIA SOLAR

ASSOCIAÇÃO SERIE E PARALELO

  1. b) Se conectarmos um painel a outro em SÉRIE (Fig.4) – (positivo de um painel com o negativo do outro), a cada painel adicionado a corrente se mantém e as tensões se somam. leste

Com estas propriedades, as associações nos permitem ter sistemas em tensões múltiplas: (Ex. 12+12= 24V e 24+24= 48V, etc.)

E da mesma forma os múltiplos de corrente.

Instalação dos Painéis Solares:

O painel deve ser instalado na direção do Norte geográfico, para localidades que estão no hemisfério sul do nosso planeta.

 

O local deve ser seguro, evitando o acesso de animais e pessoas. Evite instalar onde haja sombreamento, mesmo que durante parte do dia e esteja o mais próximo do consumo. Os painéis podem ser fixados em telhados, lajes, postes, etc..

oesteposição

 osol posição


Dimensionamento do Controlador de Carga

A escolha dos Controlador de Carga:

controlador de carga é definido pela tensão de trabalho do sistema e pela maior corrente exigida. A capacidade do controlador deve superar a corrente dos painéis ou as de consumo, naquele em que for maior o valor.

Calcule ambas (corrente dos painéis e a ser consumida) e decida pela mais alta.

Lembre-se que o total de corrente é o consumo dividido pela tensão de trabalho do equipamento.

Verifique a corrente máxima exigida pelos equipamentos que serão ligados ao sistema solar.

Para os painéis, baseie-se na corrente discriminada na tabela do produto. A corrente do sistema será a soma das correntes máximas geradas pelo(s) paine(is) solar(es).  Obtenha o total, levando em consideração a associação dos painéis conectados.

Defina o controlador pelo maior valor encontrado (painel ou consumo).

EXEMPLO 4:  No exemplo anterior, o consumo diário representa 570 Watt/hora, e a geração é de 600 Wh; Divide-se este valor pela tensão do sistema (veja abaixo), obtendo-se a corrente que será necessária para escolher o controlador.

Se o sistema funcionar em 12 Vcc:

600 W ÷ 12 V = 50 Ampères

Caso a corrente total supere a capacidade de um controlador (como neste caso), dívida sua instalação em duas ou mais linhas (barramentos) de energia, executando o mesmo princípio de balanceamento de carga de uma instalação elétrica convencional.

EXEMPLO 5: Se a instalação for em 12V será necessário a divisão da carga em dois controladores de 30A + 30A = 60A que será maior que os 50A.

Se o sistema funcionar em 24 Vcc:

600 W ÷ 24 V = 25 Ampères

Neste caso, com a instalação em 24V não será necessário a divisão da carga, e só será utilizado um controlador com capacidade maior que 25A, ou seja, o de 30A.

Obs.: Não é recomendável instalar sistemas que trabalhem em alta corrente, exceto para aplicações específicas; Tais sistemas são exponencialmente mais caros, requerem muito mais cuidado e segurança. Balancear a carga, dividindo a potência total em barramentos, dentro do mesmo critério do utilizado na elétrica convencional, é uma forma recomendada, segura e racional de instalação.

Existem vários tipos de controladores, para sua aplicação. Os modelos são:

– SLC: Em 12V ou 24V ou Auto (12/24V). Aplicável em sistema solar autônomos, em instalações compactas e simplificadas.

– LZP: Em 12V ou 24V. Aplicável em sistema solar autônomo, em instalações para iluminação ou similares; Possuem função fotos-censora: – só liberam energia se for escuro, ou vice-versa.

– CCS: Em 12V ou 24V. Aplicável em sistema solar autônomo, em instalações mais complexas e monitoradas.

– CSH: Em 12V ou 24V. Para sistema solar e energia da rede (híbrido), em instalações de alta confiabilidade.


 Dimensionamento das Baterias

Escolha das Baterias:

Com o total da corrente produzida pelo(s) painé(is), multiplique pelas horas diária de insolação e utilize um fator de segurança:

Exemplo 6:  Os painéis, produzem 50Ah em 12 Volts ou 25Ah em 24V.

Operando por 6 horas de insolação temos:

 50 Ah x 6 horas = 300 Ampères dia.

Obs.: O mesmo resultado é obtido em 24V.

Se a sua escolha for por uma bateria de 100 Ah, e esse acumulador, na prática fosse 100% utilizável, necessitaríamos apenas de 3 baterias:

 300 A/dia ÷ 100 Ah = 3 Unidades

Como esse acumulador “ideal” não existe até o momento, temos que optar por uma das melhores tecnologias existentes:

Se sua escolha for por uma bateria” estacionaria” multiplique a necessidade por 2 e arredonde.

Se sua escolha for por uma bateria SpiralCell, multiplique por 1,5 e arredonde.

Quanto maior a quantidade de baterias, maior será a autonomia de seu sistema e isso é muito conveniente, para dias chuvosos e nublados.

NÃO É RECOMENDÁVEL:

  1. Instalar sistema solar com baterias automotivas, por estas não serem projetadas para uma descarga contínua e constante. Em geral as baterias automotivas proporcionam alta corrente no início e reduzem a potência rapidamente se a descarga for contínua. A resistência na recarga também é mais alta e a vida útil fica comprometida na aplicação solar.
  2. Que baterias trabalhem com menos de 50% de sua carga (exceto as de tecnologia SpiralCell) e quando há este risco, o número de baterias deve ser aumentado.
  3. NUNCA INSTALE BATERIA em painel solar SEM O CONTROLADOR DE CARGA, sob o risco deperda da bateria e perigo de explosão e incêndio.

É RECOMENDÁVEL:

  1. Na instalação, o uso de fusíveis, disjuntores ou diodos para proteção.
  2. Trabalhe com baterias de descarga de ciclo profundo, com sistema de vasos selados onde o vapor é recuperado e recirculado no acumulador.
  3. Sempre combine baterias da mesma marca e da mesma capacidade.

Dimensionamento do Inversor

inverterComo a energia proveniente dos painéis e baterias é em corrente contínua (CC) e muitos dos equipamentos que utilizamos são fabricados para corrente alternada (AC) os inversores são utilizados para modificar a tensão de entrada (Ex.: 12 Volts) em tensões de saída 110 ou 220 Volts, assim como a corrente contínua em alternada (senoidal).

 

Sua aplicação está na alimentação de equipamentos que trabalham em AC (corrente alternada).

Há duas tecnologias caracterizadas nos inversores, relacionados à qualidade em reproduzir na onda criada o formato mais próximo de uma senoide AC:  1) senoide MODIFICADA e 2) senoide PURA.

O inversor também é definido pela tensão de trabalho na entrada (dos painéis solares) e pela tensão de saída em 110 Volts ou 220 Volts.

A capacidade do inversor deve superar a potência em Watts do maior consumo dos equipamentos.

Verifique o consumo de pico e não esqueça que os motores ou equipamentos resistivos exigem uma carga adicional muito superior no início de operação, antes de entrar em regime de trabalho.

Se esse for o seu caso, considere no dimensionamento um valor compatível com o pico de consumo.

Dicas e Informações para a Montagem do Sistema Solar Fotovoltaico

Painel Solar: Para não ocorrer danos tanto ao painel quanto aos equipamentos, recomendamos que os painéis estejam cobertos com lona ou plástico preto durante a instalação.

Sistemas simples com poucos painéis, não geram corrente ou tensão suficientes para causar choque à pessoa, porém sistemas maiores e “IN-GRID” só devem ser instalados por pessoal habilitado.Controladores de Carga: Recomenda-se a instalação do(s) controlador(es) o mais próximo possível das baterias, evitando perdas de energia na fiação. A instalação de bateria e controlador, sempre deve ser em local à sombra e ventilado.

Os controladores fazem a compensação da carga na bateria, conforme a temperatura do ambiente e se colocados ao sol podem provocar leituras falsas do sistema. Todo cuidado deve ser tomado com possíveis inversões na ligação do polo negativo e positivo, para não queimar fusíveis ou equipamentos.Fiação para o sistema solarUtilize somente fiação de qualidade comprovada e dentro das normas da ABNT. Fios de baixa qualidade ou fora de especificação irá comprometer o rendimento do sistema, provocando perda de energia, aquecimento e mau contato. Veja na tabela abaixo a bitola de fio a ser utilizado aplicando-se a distância e a corrente de seu sistema. Os dados são para fio flexível, singelo com perda máxima até 5% da tensão em 12 Vdc. Para sistemas em 24 Vdc multiplique a distância por 2.

esp fios

 

Esta literatura tem como objetivo fornecer subsídios básicos para a instalação e utilização de sistemas a energia solar. Os conceitos aqui aplicados são de conhecimento público. A Lábramo Centronics através de sua divisão SunLab Power poderá alterar o seu conteúdo a qualquer momento que julgar oportuno, devido ao desenvolvimento constante de sua tecnologia.

…. Devido ao constante aprimoramento destas tecnologias, os dados e informações aqui divulgados podem ter sido alterados ou ficar defasados.

…. As figuras podem não representar o produto com fidelidade.

Revisão: 13/07/2014 

Fonte:   www.sunlab.com.br

Comment

  • baterias automotivas

    22/02/2017 at 1:02 PM

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  • Javeson

    21/03/2017 at 11:25 PM

    Boa Noite

    Preciso de um sistema off-grid para uma bomba de calor potencia de 2,37KW 220V

    Mas não quero usar bateria somente funcionar quando tiver sol.

    Qual o valor do inversor e quantas placas vou precisar.

    Att

    Javerrson

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