Fatores de configuração para sistema solar fora da rede

A esperança de ter independência energética: poder abastecer a sua casa sem pagar mensalmente os serviços públicos e não ser afetado por apagões ou interrupções nos serviços públicos, está a tornar-se cada vez mais comum. A força motriz por trás desse esforço é o sistema de energia solar "fora-da rede". Os sistemas fora-da rede não dependem física ou de outra forma da companhia de energia para operação, assim como os sistemas{4}ligados à rede, mas, em vez disso, são um sistema-completamente independente de geração, armazenamento e distribuição de energia. Um sistema de energia solar fora-da rede é um exemplo de sistema de 'circuito fechado' e fornecerá energia para uma cabana na floresta, um trailer ou trailer ou outros locais remotos que não têm acesso a uma rede elétrica.

A única forma de conseguir o desligamento total do fornecedor de energia é ter um sistema de energia solar independente em sua propriedade. Instalar apenas algumas células solares no telhado não é suficiente para fazer isso; você deve primeiro decidir quanta eletricidade usará e, em seguida, projetar um sistema de energia solar independente que possa fornecer essa quantidade de eletricidade. O sistema de energia solar também deve ser dimensionado adequadamente para suas necessidades específicas de consumo de energia, pois a compra de muitos ou poucos painéis elétricos solares resultará em desperdício de energia, bem como no esgotamento frequente da bateria e quase nenhuma receita de sua instalação. Este artigo fornece uma comparação de alguns dos fatores mais importantes a serem considerados ao criar um sistema de energia solar com baixos custos operacionais e desempenho confiável-de longo prazo.

Para realizar cálculos com precisão, é importante entender, primeiro, a função de cada um dos quatro componentes que compõem um sistema fora da-rede (autônomo-).

Painéis Solares (Fotovoltaicos): Praticamente todos os sistemas fotovoltaicos são compostos por painéis solares e suas diversas tecnologias. As células do painel solar que convertem luz (radiação solar) em eletricidade (corrente contínua DC -) são chamadas de células fotovoltaicas e o processo no qual convertem luz em eletricidade é chamado de efeito fotovoltaico.

Controlador de carga DC (regulamento):A eletricidade DC flui dos painéis solares para este dispositivo que é usado como gateway. A principal responsabilidade do controlador de carregamento é regular a tensão e a quantidade de corrente proveniente dos painéis solares para que você não sobrecarregue as baterias, garantindo assim que elas não sejam danificadas.

Para sistemas-fora da rede, a escolha preferida de controlador será um controlador de rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT) em vez de um modelo mais antigo modulado por largura de pulso (PWM), já que os controladores MPPT rastreiam o ponto de potência máximo para painéis fotovoltaicos, proporcionando eficiência muito maior do que os controladores PWM, especialmente em condições climáticas frias ou nubladas.

Banco de baterias (armazenamento):O banco de baterias é considerado o coração de um-sistema solar fora da rede. Como 100% da geração de energia solar fotovoltaica não ocorre à noite, é necessário ter algo onde armazenar todo o excesso de energia elétrica produzida nos horários de pico de produção de energia para uso noturno e também em dias nublados/chuvosos.

Embora as baterias-de chumbo-ácido inundadas sejam mais baratas no-custo inicial; As baterias de fosfato de ferro e lítio (LiFePO₄) estão se tornando um novo tipo de bateria padrão da indústria para novas instalações devido à sua vida útil muito mais longa, maiores profundidades de descarga e operação-livre de manutenção.

Inversor:A quantidade de energia armazenada em suas baterias é de baixa tensão CC. A maioria dos eletrodomésticos, entretanto, usa tensão de corrente alternada (CA) para operar. Para converter a baixa tensão CC de suas baterias em tensão CA utilizável (geralmente 120 volts ou 240 volts) para seus outros aparelhos (luzes, geladeiras, etc.), você precisará adquirir um inversor.

Para operar equipamentos sensíveis, você precisará de um inversor de onda senoidal pura, pois ele fornece uma saída de onda senoidal suave (ideal para que equipamentos eletrônicos sensíveis funcionem corretamente).

Você não pode escolher nenhum componente até saber quanta energia realmente usa. Este processo é denominado análise de carga ou auditoria energética.

Para determinar quantos watts consomem seu escritório ou casa diariamente (para realizar esse cálculo), você precisa saber várias informações sobre qualquer eletrodoméstico que utiliza. Especificamente, você precisa saber quanta eletricidade é usada por cada um dos seus aparelhos por{1}}watt, quanto tempo os dispositivos funcionam por dia e quantos watts são consumidos por hora pelos seus aparelhos. Outra razão pela qual os-sistemas fora da rede não atendem às expectativas dos usuários é que poucos sistemas foram dimensionados adequadamente com base no pico de uso.

Com o seu consumo diário conhecido, você pode dimensionar o banco de baterias. A questão chave aqui é “Dias de Autonomia”. Isso se refere a quantos dias você deseja que seu sistema funcione sem qualquer entrada do sol (ou seja, durante uma tempestade de neve ou um período nublado prolongado).

A maioria-dos projetistas de sistemas fora da rede recomenda um mínimo de 2-3 dias de autonomia para seus sistemas fora da rede. Além disso, é crucial evitar a descarga excessiva das baterias para prolongar a sua vida útil. Com baterias de lítio, pode ser aceitável usar 80-90%, mas isso deverá ser considerado no cálculo da capacidade.

Você também precisará selecionar um inversor que possa lidar com o “pico” de energia ou carga máxima. Mesmo que seu uso normal seja baixo, uma bomba d'água ou motor de refrigerador pode usar de 3 a 5 vezes o consumo normal quando ligado inicialmente. Um inversor que não puder suportar este surto irá desarmar.

A tensão do sistema 12V, 24V ou 48V precisa ser determinada. Sistemas menores (ou seja, vans ou cabines pequenas) tendem a usar 12V, portanto sistemas de 24V ou 48V são geralmente necessários em residências devido à maior distância entre as baterias e os aparelhos. Sistemas de tensão mais alta são vantajosos porque é necessária uma fiação de cobre mais barata e mais fina, e a perda de energia é menor com a distância.

Finalmente, as especificações técnicas não são os únicos fatores. A localização física dos seus painéis é crucial. No Hemisfério Norte, os painéis devem idealmente estar voltados para o sul em um ângulo de inclinação igual à sua latitude para maximizar a exposição.

Além disso, pesquisas acadêmicas recentes destacam a necessidade de "fatores de adaptabilidade" no projeto-fora da rede, especialmente em áreas em desenvolvimento. Fatores como a capacidade do usuário de pagar pela manutenção, a integridade estrutural do telhado e até mesmo a capacidade de realocar o sistema são considerações vitais que muitas vezes são ignoradas nas estruturas de dimensionamento padrão.

Considere os requisitos totais de energia e o número de painéis solares que você pode acomodar no telhado ou área disponível no solo. A única outra consideração é escolher entre os painéis Mono e Poly. É uma estrada longa e sinuosa repleta de ciências e matemática. No entanto, a-aventura solar fora da rede culmina na autossuficiência – uma recompensa profunda. Além do limiar significativo de conhecimento para prever com precisão as cargas do sistema e minimizar as perdas de energia, a capacidade de dimensionar baterias de armazenamento para atingir um estado autônomo é um requisito. A capacidade de combinar os painéis solares com as horas de sol locais e selecionar os inversores apropriados também é um pré-requisito para a construção de sistemas que produzam energia limpa e operem em solidão silenciosa nos próximos anos. Seja um sistema DIY ou um sistema Profissional, o conhecimento destes princípios fará com que o sol trabalhe para você.