ENERGIA SOLAR: QUER FAZER VOCÊ MESMO? VALE A PENA?
Energia solar: quer fazer você mesmo? Vale a pena? Você está preparado para tal tarefa? Tem as ferramentas adequadas? Sabe o que vai precisar para compor o seu sistema solar? Quando o assunto é economizar com eletricidade, você pode pensar logo: Além de comprar barato, vou fazer eu mesmo. Mas ficam as perguntas feitas acima. Vamos ver ao longo deste artigo se vale a pena se aventurar nesta empreitada.
Não há respostas precisas e únicas para as perguntas feitas acima. Uma resposta certeira e única seria conveniente para todos, mas a realidade é que existem muitas considerações a serem feitas. A quantidade de painéis solares de que você precisa para uma casa, por exemplo, é determinada em função de vários fatores. Neste artigo, faremos algumas considerações e lhe mostraremos como dimensionar seu sistema solar fotovoltaico.
Para calcular o número de painéis solares de que você precisa, siga as instruções abaixo.
- Determine o alcance do seu sistema solar
- Elabore as especificações técnicas
- Faça uma análise da demanda energética
- Deduza o tamanho e o número de painéis solares de que você precisa
Este é o trabalho pelo qual todo técnico de sistema solar passa antes de pôr a mão na massa. É a partir da papelada que o restante se desenvolve. Se você fizer um bom trabalho com a papelada, o trabalho prático será mais claro e óbvio, portanto, seja diligente no projeto, mesmo que seja a parte chata de instalar um sistema de energia solar.
Determinando o alcance do seu sistema solar
Você quer um sistema solar por vários motivos. E quais seriam esses motivos? Os motivos são muitos e dentre eles temos:
- Quero fornecer energia à minha casa para não depender do fornecimento da concessionária.
- Quero iluminação para minha granja avícola que não pode ser fornecida pela rede
- Quero economizar no meu comércio para aumentar meus lucros.
- Eu quero mostrar aos outros que sou capaz de instalar meu próprio sistema
Como você pode ver, as razões podem ser as mais variadas possíveis e só você conhece o seu motivo. Escreva e tente ser o mais descritivo possível. Escreva por que você quer a energia solar. Quando o que você deseja estiver claro, você pode iniciar uma abordagem mais aprofundada para estimar o que você precisa.
Elabore as especificações técnicas
Usarei um exemplo para explicar como determinar as especificações necessárias. Digamos que eu queira fornecer energia à minha casa de praia para não depender da rede elétrica.
A partir deste exemplo, posso julgar o tipo de sistema de energia solar que melhor se adapta ao que desejo. O sistema que seria melhor neste exemplo seria um sistema de energia solar independente.
Se você não conhece os diferentes tipos de sistemas de energia solar para escolher, você pode baixar gratuitamente os e-books disponíveis neste site. Neles explico com riqueza de detalhes os diversos tipos de sistemas fotovoltaicos. Escrevi, também, um outro artigo, no qual respondo muitas perguntas sobre sistemas solares. Leia o artigo clicando aqui.
Depois de escolher o tipo de sistema mais adequado às suas necessidades, você deverá escolher uma tensão de operação para o seu sistema. A tensão de operação afetará o número de painéis solares de que você precisará, pois determinará o nível de eficiência do seu sistema.
Existem duas opções para a tensão de operação.
Alta voltagem
A rede elétrica já utiliza alta tensão para fornecer energia elétrica. Portanto, se você for instalar um sistema solar que precisa ser conectado à rede (sistema on-grid), você inevitavelmente fornecerá energia solar em alta tensão também.
O uso de alta tensão reduz a ineficiência causada por resistências elétricas na fiação do sistema. A alta tensão está associada à baixa corrente CA. Menos energia elétrica é perdida na fiação quando baixa corrente flui por ela.
No entanto, um sistema solar requer um inversor para funcionar em alta tensão. O inversor muda a corrente DC gerada pelos painéis solares para corrente AC e também tem alguma resistência que aumenta a ineficiência do sistema.
Baixa voltagem
Esta opção é aplicável apenas para sistemas autônomos. Modificar a fiação da rede (para sistemas solares relacionados à rede) para operar em baixa tensão geralmente não vale a pena e não é econômico.
Operar em baixa tensão (menos de 48 V) está associado a altas correntes CC. Nenhum inversor é necessário, mas mais energia elétrica será perdida na fiação.
A operação em baixa voltagem é melhor quando os fios de conexão são muito curtos e os aparelhos fornecidos são aparelhos de baixa voltagem (digamos, um sistema solar para um trailer).
Os aparelhos de baixa tensão podem incluir televisores, rádios, geladeiras, computadores e lâmpadas. Os fabricantes de eletrônicos começaram a fabricar aparelhos de baixa tensão há muito tempo para acomodar fontes de alimentação de baixa tensão.
Para o exemplo que peguei, que é para alimentar uma casa de férias off-grid, a tensão de operação que vou escolher para o sistema autônomo é uma baixa tensão de 24V.
Faça uma análise da demanda energética
Se você gosta de matemática, essa parte será um pouco mais interessante. Você vai calcular a quantidade exata de energia elétrica necessária de seus painéis solares.
Primeiro, você deve listar todos os aparelhos que deseja que sejam alimentados por seu sistema solar. Em seguida, liste a potência correspondente para cada aparelho elétrico.
Existem duas maneiras confiáveis de obter a potência de qualquer aparelho elétrico.
- Alguns aparelhos elétricos têm sua potência escrita neles. Normalmente na parte de trás de um aparelho ou no manual de um aparelho. A potência pode ser escrita em termos de corrente e voltagem. Por exemplo, se um carregador de celular foi programado para usar 1,5 ampères em uma voltagem de 5 volts. Você pode calcular a potência multiplicando a corrente pela voltagem. Potência (watts) = Corrente (amperes) × Tensão (volts)
Potência (watts) = 1,5 ampères × 5volts = 7,5watts - Você também pode obter a potência de qualquer aparelho elétrico usando um wattímetro. Um wattímetro é um dispositivo projetado para medir a potência de qualquer aparelho elétrico que possa ser conectado a uma fonte de alimentação CA. O wattímetro é conectado a uma tomada de alimentação CA e, em seguida, o aparelho é conectado ao wattímetro. Um display LCD no wattímetro mostrará a potência exata usada pelo aparelho.
Depois de anotar as potências de todos os aparelhos, você calcula a energia elétrica total necessária ao seu sistema solar. Deixe-me mostrar os cálculos usando um exemplo.
Vamos supor que teremos um sistema off-grid que vai operar a 24V e que determinamos todas as potências dos aparelhos. Em seguida, podemos calcular a energia total necessária, encontrando o produto da potência e das horas de uso, conforme mostrado na tabela abaixo.
| Eletrodoméstico | Tensão operacional | Potência | Horas de uso por dia | Energia em watt-hora |
|---|---|---|---|---|
| televisão | 24V | 60W | 5 | 300Wh |
| Rádio | 24V | 30W | 7 | 210Wh |
| Computador | 24V | 40W | 4 | 160Wh |
| Luzes do quarto | 24V | 10W | 6 | 60Wh |
| Luzes de cozinha | 24V | 10W | 5 | 50Wh |
| Luzes da sala de jantar | 24V | 10W | 5 | 50Wh |
| Carregando celulares | 24V | 9W | 4 | 36Wh |
| Energia elétrica total necessária por dia | 886Wh | |||
De acordo com essa análise de energia, meus painéis solares precisam produzir 0,866 kWh de eletricidade a cada hora. Mas também há ineficiências do sistema que devem ser incluídas.
As ineficiências dependem da fiação usada, do inversor, das baterias, dos controladores e do tipo de painéis solares usados. Por causa deste exemplo, usarei uma ineficiência de 10% para todo o sistema.
Portanto, a nova potência total será calculada da seguinte maneira.
10% de 886Wh é 88,6Wh
Então adicione 88,6Wh a 886Wh para obter 974,6Wh
Então 0,975kWh é a nova energia total necessária por dia.
Deduzindo o tamanho e o número de painéis solares de que você precisa
O trabalho prático começa aqui e tudo pode ficar muito complicado. Vamos simplificar ao máximo para um entendimento de todo o quadro.
Vamos supor que o local para instalação dos painéis solares seja bom (sem obstáculos) e a irradiância solar média nesse local seja de 1kW por metro quadrado. Os painéis solares são avaliados com uma irradiância solar padrão de 1 kW por metro quadrado.
Essa casa precisará de no máximo 974,6 W dos painéis funcionando a 24 V, portanto, há várias configurações de número e tamanho dos painéis solares de que você precisa. Aqui estão algumas das configurações possíveis
Um painel solar de 1000W, 24V.
Dois painéis solares de 500 W e 12 V conectados em série.
Dois painéis solares de 500 W, 24 V conectados em paralelo.
Cinco painéis solares de 200 W, 24 V conectados em paralelo.
Qualquer que seja a configuração escolhida, você só precisa se certificar de que a potência total produzida é igual ou maior do que a potência calculada na análise de potência. É sempre mais seguro mantê-la maior.
Conclusão
É assim que você obtém o número de painéis solares de que precisa. Você precisa estar familiarizado com os princípios básicos da eletricidade para tentar fazer isso.
Observe que simplifiquei demais tudo neste artigo, um projeto de sistema solar real é muito mais trabalhoso. Não incluí outros componentes, como baterias e controladores, mas muito do que determina quantos painéis solares você precisa está definido.
Você só precisa de uma forma sistemática de determinar a demanda de seus aparelhos e, em seguida, combiná-la com o fornecimento de painéis solares suficientes.
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