Enquanto a tecnologia avança e os meios sustentáveis ganham espaço com a economia em crise, a energia solar sirge como opção quando o assunto é demanda energética. Por causa disso, diferentes tecnologias estão em funcionamento através da luz e do calor do Sol, como explicamos e apresentamos aqui.
Em meio a essas aplicações, a energia solar tem sido uma ferramenta viável também no setor de climatização devido aos seus benefícios e a capacidade de refrescar os ambientes. Considerando essas vantagens, muitas pessoas podem se perguntar: por que então ela ainda não é muito utilizada? A principal explicação é o custo, ainda elevado em comparação com as fontes tradicionais de energia.
Investimento
Um painel solar, por exemplo, feito por placas que são vendidas aos milhões em outros países, tem o valor elevado no Brasil. Na verdade há uma enorme variação no custo com base nos tipos de painel solar e na eficiência de suas placas. Apesar disso, esses valores caíram bastante nos últimos anos. Segundo o site Portal Solar, o preço da placa é agora cerca da metade do preço que eles estavam em 2008, e cerca de 100 vezes menor do que eram em 1977.
Pesquisando por valores, o Instituto para o Desenvolvimento de Energias Alternativas na América Latina (IDEAL) alega que no Brasil o custo apenas da instalação de um sistema fotovoltaico varia de 7 a 10 mil reais por quilowatt de potência (kWp).
Aprenda a montar um Kit de energia solar
Se você está pensando em aderir essa ideia, montamos um guia de como projetar um sistema com kit que proporciona o uso de placas de silício captando a radiação solar direta, responsável pela alimentação de cargas pertinentes ao local em que o mesmo seja instalado.
Levantamento de Cargas
O primeiro passo é a organização do tipo de equipamento que você tem em mãos, pois esse detalhamento de quais serão os ambientes abastecidos com a energia fotovoltaica e principalmente quais aparelhos utilizarão ela, bem como o quanto eles consomem, é essencial. Para isso, a dica é que primeiro seja realizada uma consulta sobre os aparelhos que você possui e quanto eles consomem.
Uma planilha como essa abaixo é uma boa sugestão:
Composição do kit de energia solar
A descrição de cada componente do kit nos leva a entender qual a funcionalidade que o identifique no sistema do qual será integrado.
Baterias – Elas serão responsáveis por armazenar a energia excedida que for coletada. Naqueles dias nublados ou a noite, é essa energia armazenada que o sistema utilizará para dar conta da demanda necessária.
Painel Solar – Esse item pode ser considerado um dos mais importantes. Quando se imaginou uma placa que captasse a energia fornecida pelo sol? Pois é, as placas, ou geradores fotovoltaicos, como também são conhecidos, são constituídos por células de silício que captam a luz que provém do Sol, para que em seguida possa ser transformada em energia elétrica.
Controlador de Carga – É ele quem controla os processos de carga e descarga da bateria através de uma tecnologia que permite a carga máxima das baterias a ele conectadas. Possui entrada para os painéis solares, saída para cargas a alimentar e saída em tensão contínua à qual deve ser conectada a uma bateria.
Inversor de Frequência – Transforma corrente continua (cc) da bateria em corrente alternada (ca), para que as cargas conectadas ao controlador sejam alimentadas adequadamente. Com isso é possível ter um fornecimento adaptado a eletrodomésticos e demais equipamentos convencionais.
Veja abaixo o diagrama que apresenta todo o sistema fotovoltaico constituído de seus componentes já previamente dimensionados. A entrada de corrente contínua do inversor deverá ser conectada à bateria de forma direta.
Dimensionamento dos equipamentos do Kit de energia solar
Para fins de viabilidade financeira e confiabilidade é fundamental identificar o melhor arranjo entre componentes, que supra as necessidades das cargas alimentadas e determine como se dará a produção de energia com base no painel.
Banco de Baterias
Os fatores utilizados 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.
A capacidade das baterias é dada em A ∙ h. Segundo o site Portal Eletricista, a autonomia desse item deve ser grande para suprir a falta de geração durante condições climáticas inadequadas. Existem duas expressões que servem ao cálculo dessa grandeza, mas na comparação entre valores obtidos considera-se sempre o maior deles.
Autonomia significa um período que consiste em 3 dias para residências e 5 dias para sistemas de telecomunicação, variando 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 de seu uso. 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 nesse processo.
Obs.: O consumo total das cargas pode ser obtido com base na tabela de levantamento do sistema.
Tensão da Bateria, assim como na 1ª expressão, é o valor nominal que cada bateria tem 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 é de 0,20 e considera-se que se as baterias forem automotivas os índices serão menores. Por exemplo, se a grandeza for 0,20 a duração das baterias será de 4 anos, já para 0,15 será de 5 anos.
Painel solar
Potência mínima do gerador representa 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) é a luz incidente por radiação que será captada pelo painel. Essa informação relaciona-se à nebulosidade do local escolhido e à latitude do local onde o equipamento será instalado. Tendo como base o pior mês em termos de luz solar, o período médio que torna relevante esse fator justifica a instalação dos módulos, cuja inclinação terá relação direta com tal fundamento também. Para cada região do Brasil existem valores típicos, pesquise em www.cresesb.cepel.br.
FPP é a sigla de Fator de Perda de Potência, que é atribuído à 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 reduzidas utilizando-se um controlador de carga com seguidor de máxima potência.
Fps quer dizer Fator de Perdas e Segurança, grandeza que considera diversos fatores que podem levar o módulo a produzir uma quantidade menor de energia como: tolerância na fabricação, temperatura de trabalho, poeira, degradação, sombras, desalinhamentos, perdas em geral, etc. Seu valor típico equivale a 0,8.
Controlador de Carga
Para esse cálculo deve-se avaliar 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 pode-se 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 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 utilizadas 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 é possível calcular a corrente do lado dos módulos através da expressão a seguir:
Inversor
Por fim, o inversor deverá ser dimensionado de acordo com o valor de potência total das cargas em CA (esse dado é obtido pela tabela anterior de levantamento do sistema). Sua capacidade terá que ser no mínimo 10% superior à potência verificada.
Não esqueça que 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 seguem o modelo publicado no site Portal do Eletricista.
Ar condicionado com energia solar no Brasil
Além da opção de montar o seu próprio kit de energia solar, já está disponível no Brasil a linha da Gree, lançada em junho de 2015 e que opera com energia fotovoltaica.
Esperamos que essa tecnologia cresça em nosso país! E você, o que acha da ideia?
Até o próximo post! 🐼
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