Kits de energia solar para ar condicionado

* Atualizado em 13/12/2018

Enquanto a tecnologia avança e os meios sustentáveis ganham espaço com a economia em crise, a energia solar surge 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.

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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).

Como 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 a 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?