Conhecimento do sistema solar: como projetar um sistema fotovoltaico?
Se você quisero saber como design sPV ssistema, você deve saber o que é o sistema fotovoltaico solar primeiro.
O que é o sistema fotovoltaico solar?
Sistema solar fotovoltaico ou Sistema de energia solar é um dos sistema de energia renovável que usa módulos fotovoltaicos para converter a luz solar em eletricidade. A eletricidade gerada pode ser armazenada ou usada diretamente, realimentada na linha da rede ou combinada com um ou mais outros geradores de eletricidade ou mais fontes de energia renováveis. O sistema fotovoltaico solar é uma fonte de eletricidade limpa e muito confiável que pode se adequar a uma ampla gama de aplicações, como residência, indústria, agricultura, pecuária, etc.
Principais componentes do sistema
O sistema fotovoltaico solar inclui diferentes componentes que devem ser selecionados de acordo com o tipo de sistema, localização do local e aplicações. Os principais componentes do sistema fotovoltaico solar são controlador de carga solar, inversor, banco de baterias, fontes de energia auxiliares e cargas (aparelhos).
Módulo fotovoltaico converte luz solar em eletricidade DC.
Controlador de carga solar regula a tensão e a corrente proveniente dos painéis fotovoltaicos indo para
bateria e evita a sobrecarga da bateria e prolonga a vida da bateria.
Inversor converte a saída DC de painéis fotovoltaicos ou turbina eólica em uma corrente AC limpa para AC
eletrodomésticos ou realimentados na linha de grade.
Bateria armazena energia para fornecimento a aparelhos elétricos quando há demanda.
Carregar são aparelhos elétricos que se conectam ao sistema fotovoltaico solar, como luzes, rádio, TV, computador,
geladeira, etc.
Fontes auxiliares de energia - é gerador a diesel ou outra fonte de energia renovável.
Dimensionamento do sistema fotovoltaico solar
1. Determine as demandas de consumo de energia
A primeira etapa no projeto de um sistema fotovoltaico solar é descobrir a potência total e o consumo de energia de todas as cargas que precisam ser fornecidas pelo sistema fotovoltaico solar da seguinte forma:
1.1 Calcule o total de Watt-hora por dia para cada aparelho usado.
Adicione os Watt-horas necessários para todos os aparelhos juntos para obter o total de Watt-horas por dia que
deve ser entregue aos aparelhos.
1.2 Calcule o total de Watt-hora por dia necessário dos módulos fotovoltaicos.
Multiplique o total de aparelhos Watt-hora por dia vezes 1,3 (a energia perdida no sistema) para obter
o total de Watt-hora por dia que deve ser fornecido pelos painéis.
2. Dimensione os módulos fotovoltaicos
Diferentes tamanhos de módulos fotovoltaicos produzirão diferentes quantidades de energia. Para descobrir o tamanho do módulo fotovoltaico, o pico total de watt produzido precisa. O pico watt (Wp) produzido depende do tamanho do módulo fotovoltaico e do clima da localização do local. Temos que considerar o fator de geração do painel, que é diferente em cada local do site. Para a Tailândia, o fator de geração do painel é 3,43. Para determinar o tamanho dos módulos fotovoltaicos, calcule da seguinte forma:
2.1 Calcule a classificação total de Watt-pico necessária para módulos fotovoltaicos
Divida o total de Watt-hora por dia necessário dos módulos fotovoltaicos (do item 1.2) por 3,43 para obter
a classificação total de Watt-pico necessária para os painéis fotovoltaicos necessários para operar os aparelhos.
2.2 Calcule o número de painéis fotovoltaicos para o sistema
Divida a resposta obtida no item 2.1 pela potência nominal de pico em watts dos módulos fotovoltaicos disponíveis
para você. Aumente qualquer parte fracionária do resultado para o próximo número completo mais alto e esse será o
número de módulos fotovoltaicos necessários.
O resultado do cálculo é o número mínimo de painéis fotovoltaicos. Se mais módulos FV forem instalados, o sistema terá um desempenho melhor e a vida útil da bateria aumentará. Se menos módulos fotovoltaicos forem usados, o sistema pode não funcionar durante os períodos nublados e a vida útil da bateria será reduzida.
3. Dimensionamento do inversor
Um inversor é usado no sistema onde a saída de energia CA é necessária. A classificação de entrada do inversor nunca deve ser inferior ao watt total dos aparelhos. O inversor deve ter a mesma tensão nominal da bateria.
Para sistemas autônomos, o inversor deve ser grande o suficiente para lidar com a quantidade total de Watts que você usará de uma vez. O tamanho do inversor deve ser 25-30% maior do que o total de Watts dos aparelhos. No caso do tipo de aparelho ser motor ou compressor, o tamanho do inversor deve ser no mínimo 3 vezes a capacidade desses aparelhos e deve ser adicionado à capacidade do inversor para lidar com a corrente de surto durante a partida.
Para sistemas de rede ou sistemas conectados à rede, a classificação de entrada do inversor deve ser igual à classificação do painel fotovoltaico para permitir uma operação segura e eficiente.
4. Dimensionamento da bateria
O tipo de bateria recomendado para uso em sistema fotovoltaico solar é bateria de ciclo profundo. A bateria de ciclo profundo é projetada especificamente para ser descarregada a um nível de energia baixo e recarregada rapidamente ou carregada e descarregada em ciclos, dia após dia, durante anos. A bateria deve ser grande o suficiente para armazenar energia suficiente para operar os aparelhos à noite e em dias nublados. Para descobrir o tamanho da bateria, calcule da seguinte forma:
4.1 Calcule o total de Watt-hora por dia usado pelos aparelhos.
4.2 Divida o total de Watt-hora por dia usado por 0,85 para perda de bateria.
4.3 Divida a resposta obtida no item 4.2 por 0,6 para profundidade de descarga.
4.4 Divida a resposta obtida no item 4.3 pela tensão nominal da bateria.
4.5 Multiplique a resposta obtida no item 4.4 por dias de autonomia (o número de dias que você
precisa que o sistema opere quando não há energia produzida por painéis fotovoltaicos) para obter o necessário
Capacidade de amperes-hora da bateria de ciclo profundo.
Capacidade da bateria (Ah) = Total de Watt-hora por dia usado por eletrodomésticos x dias de autonomia
(0,85 x 0,6 x tensão nominal da bateria)
5. Dimensionamento do controlador de carga solar
O controlador de carregamento solar é normalmente avaliado em relação às capacidades de amperagem e tensão. Selecione o controlador de carregamento solar para corresponder à voltagem do painel fotovoltaico e das baterias e, em seguida, identifique qual tipo de controlador de carregamento solar é adequado para sua aplicação. Certifique-se de que o controlador de carregamento solar tenha capacidade suficiente para lidar com a corrente do painel fotovoltaico.
Para o controlador de carga em série tipo, o dimensionamento do controlador depende da corrente de entrada PV total que é fornecida ao controlador e também depende da configuração do painel PV (configuração em série ou paralela).
De acordo com a prática padrão, o dimensionamento do controlador de carga solar é pegar a corrente de curto-circuito (Isc) do painel fotovoltaico e multiplicá-la por 1,3
Classificação do controlador de carga solar = Corrente total de curto-circuito do painel fotovoltaico x 1,3
Observação: Para Controlador de carga MPPT o dimensionamento será diferente. (Ver Noções básicas de MPPT Charge Controller)
Exemplo: Uma casa tem o seguinte uso de eletrodomésticos:
· Uma lâmpada fluorescente de 18 Watts com reator eletrônico usada 4 horas por dia.
· Um ventilador de 60 Watts usado por 2 horas por dia.
· Um refrigerador de 75 watts que funciona 24 horas por dia com compressor funcionando 12 horas e desligado 12 horas.
O sistema será alimentado por módulo fotovoltaico de 12 Vdc, 110 Wp.
1. Determine as demandas de consumo de energia
Uso total do aparelho = (18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 24 x 0,5 horas) | |
= 1.092 Wh / dia | |
Energia total dos painéis fotovoltaicos necessária | = 1.092 x 1,3 |
= 1.419,6 Wh / dia. | |
2. Dimensione o painel PV
2.1 Wp total de capacidade do painel fotovoltaico | = 1.419,6 / 3,4 |
= 413,9 Wp | |
2.2 Número de painéis fotovoltaicos necessários | = 413,9 / 110 |
= 3,76 módulos |
Requisito real = 4 módulos
Portanto, este sistema deve ser alimentado por pelo menos 4 módulos de módulo FV 110 Wp.
3. Dimensionamento do inversor
Watt total de todos os aparelhos = 18 + 60 + 75 = 153 W
Por segurança, o inversor deve ser considerado um tamanho 25-30% maior.
O tamanho do inversor deve ser cerca de 190 W ou maior.
4. Dimensionamento da bateria
Uso total de aparelhos = (18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 12 horas)
Tensão nominal da bateria = 12 V
Dias de autonomia = 3 dias
Capacidade da bateria = [(18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 12 horas)] x 3
(0,85 x 0,6 x 12)
Total de amperes-hora necessários 535,29 Ah
Portanto, a bateria deve ser avaliada em 12 V 600 Ah para autonomia de 3 dias.
5. Dimensionamento do controlador de carga solar
Especificação do módulo fotovoltaico
Pm = 110 Wp
Vm = 16,7 Vdc
Im = 6,6 A
Voc = 20.7 A
Isc = 7,5 A
Classificação do controlador de carregamento solar = (4 strings x 7,5 A) x 1,3 = 39 A
Portanto, o controlador de carregamento solar deve ser classificado como 40 A a 12 V ou superior.
