Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos off-grid.

Projeto Fotovoltaico Offgrid

Neste artigo, será explicado como dimensionar um sistema fotovoltaico Off-Grid de forma simples e rápido. Os sistemas fotovoltaicos Off-grid são aqueles sistema de geração de energia elétrica que não são conectados na rede. Sua geração funciona alimentando diretamente uma carga (equipamentos de consumo de uma residência) ou um banco de baterias. Assim, quando a carga não consome a energia necessária, o sistema de geração off-grid precisa estocar esta energia através de um banco de baterias. Este sistemas fotovoltaicos off-grid são utilizados principalmente em regiões que não chega a energia elétrica, assim é possível ter luz e energia elétrica em locais distantes, como sítios, montanhas ou lugares que a rede elétrica não chegou. É possível instala-lo também onde existe energia elétrica, porém por seu custo ser maior que os sistema on-grid (sistemas fotovoltaicos conectados na rede) acaba não compensando instala-los dependendo da situação. Este artigo tem a finalidade de ensinar como dimensionar um sistema fotovoltaico off-grid, ou seja, como realizar o projeto fotovoltaico para gerar de energia elétrica, para alimentar diretamente cargas e também para estocar a energia em baterias, projetando um sistema adequado de acordo com a carga em questão.

Metodologia para projeto o sistema fotovoltaico off-grid

O projeto fotovoltaico será realizado considerando:

  • Uma única fonte de energia, que será o conjunto de baterias ligadas aos painéis fotovoltaicos. Assim, deve-se escolher o ângulo de instalação de placas igual ou relativamente próximo ao ângulo com a maior média diária anual de irradiação solar, garantindo uma maior geração anual de energia.
  • Para o dimensionamento será utilizado o menor valor irradiação solar diária média mensal, correspondente ao mês de junho do ano de aferição dos dados, também, para impedir o subdimensionamento.

Calculo do consumo diário

Para o projeto do sistema fotovoltaico off-grid, será considerado para o exemplo do cálculo, a tabela abaixo.

projeto fotovoltaico offgrid cargas

Esta tabela apresenta as contribuições de cada aparelho elétrico no consumo médio mensal de uma residência colocada aqui como exemplo.

Nesta tabela, o valor do consumo médio mensal é de 151,7 KWh.

Assim, convertendo esta valor para um consumo médio diário, fica: (151,7  / 30) = 5,05 kWh

Calculo da bateria

ENERGIA DA BATERIA

Para o dimensionamento serão consideradas baterias de ciclo profundo e com 88% de descarga diária, assim a energia nominal mínima das baterias vai ser:

projeto fotovoltaico offgrid bateria

A Energia da bateria fica:

E = (5,05 * 1000) / 0,88 = 5738,6 Wh

CAPACIDADE DA BATERIA

Para este exemplo de cálculo, será utilizado baterias de 24V estacionárias, facilmente encontrada no mercado. Assim, sua capacidade deverá ser de:

C = 5738,6 / 24 = 239,1 Wh

DESCARGA E CARGA DA BATERIA

Para este calculo, é necessário conhecer o consumo de cada aparelho para medir o tempo de duração de uso da bateria

Exemplo prático de Carga:
Se um aparelho consome 700mA e as pilhas forem de 2100 mAh elá durará 3 horas:

2100 mAh / 700 mA = 3 h

Exemplo prático, agora de de Recarga:
Um recarregador fornece 200 mA e as pilhas são de 1800 mAh então a recarga levará 9H, conforme cálculo abaixo:.

1800 mAh
—————- = 9 h
200 mA

Assim, podemos calcular facilmente quanto tempo as baterias duram no aparelho ou ainda seu tempo de recarga.

Dimensionamento dos Painéis Fotovoltaicos

POTÊNCIA TOTAL A SER GERADO PELO SISTEMA FOTOVOLTAICO OFF-GRID

Para um calculo um pouco mais preciso, é necessário utilizar os dados de irradiação solar de acordo com a latitude e longitude do local. Em posse assim da latitude e longitude do local, é possível verificar o valor da radiação solar diaria, pelo site da CRESESB.

Caso queira um calculo rápido, pode ser considerado uma média de sol diário de 5 kWh/m^2

Assim a potência mínima do sistema, sem levar em consideração as perdas, que deve ser suficiente para suprir o consumo diário no mês, pode ser calculada:

P = (5050 / 5) = 1010 W

Considerado as perdas de cabo de 5%, perdas na bateria 9% entre outras perdas que pode ser considerada. Assim

Preal = (1010)/ (1 – 0,05)*(1-0,09) = 1168 W

projeto fotovoltaico offgrid placa fotovoltaica

QUANTIDADE DE PLACAS

Para calcular a quantidade de placas que será necessário, é só dividir a potência real pela potência de cada placa. Assim, considerando que a placa utilizada é um placa fotovoltaica policristalino de 330W, tem-se:

Qtde Placa =  (1168) = 330 = 3,54

Assim, poderá ser utilizado 4 Placas fotovoltaicas de 330W.

REFERÊNCIA UTILIZADA PARA REALIZAR ESTE ARTIGO

CAVALCANTE, Vilma Lúcia Urquiza. A CENTRALIDADE DA CIDADE DE PATOS-PB: Um estudo a partir de arranjos espaciais. 2008. 115 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Geografia, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-pb, 2008. Disponível em:
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GALDINO, Marco A. E. et al. O Contexto das Energias Renováveis no Brasil. 2002. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/Direng.pdf>. Acesso em: 23 set. 2016.

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MARKVART, Tom; CASTAÑER, Luis. PRACTICAL HANDBOOK OF PHOTOVOLTAICS: Fundamentals and Applications. Londres: Elsevier, 2003.

PALZ, Wolfang. Energia Solar e Fontes Alternativas. São Paulo: Hemus, 2002. SEMINÁRIO SOBRE OS DESAFIOS E OPORTUNIDADES PARA O MERCADO DE ENERGIA RENOVÁVEIS, 1, 2008, São Paulo. Brasil: Vento, energia e Investimento. São Paulo. Conselho
Global de Energia Eólica, 2008.

Nóbrega, F. A; Trigueiro, A. W. B; Carlos, M. W. A dos Santos. DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS OFF-GRID PARA ABASTECIMENTO DE CASAS POPULARES NO MUNICÍPIO DE PATOSPB. I congresso internacional da diversidade do simiárido.

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