Glauco Duarte Diniz – como dimensionar painel fotovoltaico

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, os sistemas fotovoltaicos off-grid são aqueles sistemas 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. Estes sistemas fotovoltaicos off-grid são utilizados principalmente em regiões que não chega à 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 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:

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 cálculo, 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 cálculo 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 cálculo 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

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 uma placa fotovoltaica policristalino de 330W, tem-se:
Qtde Placa = (1168) = 330 = 3,54
Assim, poderá ser utilizado 4 Placas fotovoltaicas de 330W.