CURSO DE INICIAÇÃO AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS MÓDULO 3

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CURSO DE INICIAÇÃO AOS SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS PARA PROFISSIONAIS 
 
MÓDULO 3 
 
CURSO DE INICIAÇÃO AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS PARA PROFISSIONAIS 
 
 
MÓDULO 3 - Instalações FV Autônomas “Off Grid” (TOTAL : 5 Horas). 
 
3.1.Fundamentos teóricos básicos. Aplicações. 
3.2. Dimensionamento dos componentes. Metodologia de Cálculo. 
3.3. Operação e manutenção. 
3.4. Caso prático de dimensionamento de sistemas autônomos. 
 
 INSTALAÇÕES FOTOVOLTAICAS LIGADAS À REDE “OFF GRID” 
 
 
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3.1.Fundamentos teóricos básicos. Aplicações. 
 
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Quase 25% da população mundial não tem eletricidade porque 
vive em regiões remotas. 
Este cenário dificulta a ligação à rede pública elétrica, o que 
implica o aumento significativo dos custos da ligação à rede. 
Para além da satisfação das necessidades básicas das populações, 
o crescimento das localidades rurais, o estabelecimento de 
indústrias locais ou pequenas empresas depende diretamente da 
existência de uma rede elétrica e a falta desta prejudica o 
desenvolvimento local nessas áreas. 
Um fornecimento energético autónomo, com preços acessíveis 
será o principal fator para melhorar a qualidade de vida destes 
meios rurais ou áreas remotas. 
O sistema Off-Grid fotovoltaico é a solução. 
 
 
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O que é um Sistema Off-Grid? 
 
É um sistema de energia elétrica, que não está ligado à rede pública. A principal fonte 
de energia pode ser de origem fóssil ou renovável e produz eletricidade para os 
consumidores de energia autónomos. 
Este sistema fornece a energia elétrica necessária em áreas remotas, onde não é 
possível estabelecer ligação a uma rede pública ou quando esta é uma opção muito 
dispendiosa. 
Assim, permitir o acesso a energia elétrica, satisfaz necessidades básicas, tais como: 
 
- Bombeamento e purificação de água 
- Refrigeração de alimentos 
- Iluminação 
- Eletrificação rural 
 
 
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Outra vantagem deste sistema reside nos inexistentes custos das matérias-
primas necessárias para produção de energia, neste caso, o Sol. 
Apesar de um investimento inicial mais elevado, quando comparado com os 
convencionais geradores movidos a combustíveis fósseis, o sistema Off-Grid 
torna-se mais económico a longo prazo, dado os preços dos combustíveis 
fósseis estarem numa tendência crescente nas últimas décadas, com a 
promessa de um escalada contínua e irreversível. 
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Outro benefício dos sistemas Off-Grid fotovoltaicos está relacionado com o 
aumento da procura de tais equipamentos a nível global, levando a uma 
diminuição no seu preço. 
Estas vantagens serão ainda mais visíveis em locais onde a radiação solar é 
maior, como África e América Latina. 
 
 
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Os sistemas de energia solar fotovoltaica são uma das melhores soluções para 
preencher as necessidades básicas em termos de energia elétrica para famílias em 
regiões rurais ou remotas. 
Este tipo de sistema de energia é formado basicamente por painéis solares 
fotovoltaicos e por um inversor energético. 
Esta solução permite o uso de sistemas de iluminação, frigoríficos e dispositivos de 
comunicação, mesmo quando a rede de energia está distante e é inacessível. 
Existem outras aplicações. Por exemplo, o sistema Off-
Grid para iluminação pública é uma solução que 
funciona completamente isolada. É um produto 
composto por um candeeiro de rua preferencialmente 
do tipo LED, um módulo fotovoltaico, um controlador de 
carga e uma bateria. 
Para resolver os problemas de iluminação em áreas 
remotas é uma ótima solução. 
É simples de instalar, tem um sistema operacional 
totalmente automático e não necessita de cabos 
terrestres para se ligar entre si ou a uma rede / fonte 
energética. 
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As torres de telecomunicações são também potenciais utilizadores destes tipo de sistemas. 
Encontram-se frequentemente em áreas isoladas e os geradores a diesel, que habitualmente 
alimentam estes sistemas, são muito dispendiosos. Além destes fatores, a instalação de uma 
rede elétrica dedicada para alimentar este tipo de equipamentos torna-se inviável. 
Esta solução Off-Grid é perfeita para satisfazer as necessidades energéticas que este tipo de 
equipamentos exige. Composto por painéis solares, um regulador de carga e baterias, este 
sistema fornece energia contínua, necessária para manter um funcionamento do equipamento 
sem falhas. 
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A água é a base da vida e este sistema é, sem dúvida, uma das soluções de grande 
valor acrescentado. Devido à escassez de água, especialmente em África e nalguns 
países latino-americanos, a eletricidade assumiu um papel importante no 
bombeamento de água, purificação e dessalinização. No entanto a rede elétrica não 
está presente em todos os lugares onde a água é necessária. As bombas movidas a 
energia elétrica representam uma base importante para a sobrevivência das 
populações e para o desenvolvimento das comunidades rurais. É uma solução 
bastante eficaz, porque não necessita de recorrer a baterias. 
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As pessoas, que vivem em áreas remotas, têm agora a oportunidade de dar um passo 
importante em termos de satisfação das suas necessidades básicas e melhoria das 
suas condições de vida. 
Com a combinação das soluções Off-Grid, é possível obter uma eletrificação rural e 
satisfazer todas as necessidades que os equipamentos elétricos exigem. 
A rede poderá ter um sistema de energia solar centralizado que pode ser combinado 
com outros sistemas de fonte renovável, ou em alternativa, cada instalação possuir um 
mini sistema que simultaneamente forneça energia e alimente a rede. Juntas, as 
pessoas poderão contribuir para produzir energia, a fim de satisfazer as suas 
necessidades básicas, tais como, iluminação, bombagem de água, necessidades 
energéticas em casa, em equipamentos hospitalares, equipamentos escolares, torres 
de telecomunicações, etc. 
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3.2. Dimensionamento dos componentes. Metodologia de Cálculo. 
Este tipo de sistemas têm na realidade uma metodologia de cálculo muito 
simples, havendo necessidade apenas de algumas chamadas de atenção ao 
longo desse processo. 
Assim, passaremos passo a passo à resolução de um breve exemplo: 
 
Imaginemos uma pequena habitação em zona rural isolada, com apenas 2 
divisões, onde apenas teremos como carga: 
- Uma TV com a potencia de 100W; 
- Uma pequena geladeira de 160W; 
- Três lâmpadas de 13W cada uma; 
- Circuito de tomadas para utilização de vários pequenos eletrodomésticos com 
a potencia máxima de 250W 
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APRESENTAÇÃO PREVIA DE UM SISTEMA SEMELHANTE AO QUE IREMOS EM 
SEGUIDA DIMENSIONAR 
CURSO DE INICIAÇÃO AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS PARA PROFISSIONAISA instalação localiza-se a 200km a Oeste de Fortaleza à mesma latitude (3º Sul) 
Iniciamos então o calculo elétrico do sistema. 
Passo 1 – Levantamento de todas as cargas e respetivos tempos de utilização. 
NOTA: é importantíssimo neste ponto que os tempos de utilização reflitam a realidade da instalação. 
 Ao tentarmos atribuir tempos por excesso porque não queremos que nada falhe, encareceremos bastante 
o sistema, uma vez que o aumento do banco de baterias será inevitável 
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Passo 2 – Escolha do Inversor 
No passo anterior verifiquei que o meu sistema terá uma carga máxima 
de 549W. Desta forma devo eleger um inversor que suporte esta carga. 
Juntamos informação técnica de inversores pertencentes a fornecedor 
existente no mercado 
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Passo 2 – Escolha do Inversor 
Considerando a potencia de 549W, concluo que o inversor de 700VA é o indicado, 
sendo a solução técnica mais económica. 
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Passo 2 – Escolha do Inversor 
Verificamos ainda que é um inversor que recebe alimentação DC a 12VDC. Esta é a 
principal diferença versus os inversores on grid. Não funcionam num intervalo de 
tensões, mas numa tensão fixa estabelecida pelo banco de baterias. 
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Passo 3 – Calculo do consumo energético em Ah. 
Depois de escolhido o inversor e verificado que recebe alimentação DC a 
12VDC, e pela lei de Ohm, consideramos: 
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Passo 4 – Cálculo do banco de baterias 
Depois de escolhido o inversor e verificado que recebe alimentação DC a 12VDC, e 
pela lei de Ohm, consideramos: 
Considerando: 
Autonomia – Quantidade de dias que pretendo que o meu sistema funcione sem intervenção 
Profundidade de descarga - depende do tipo de bateria, no entanto não se aconselha, 
independentemente do tipo que esta seja inferior a 60% (coef. 0.6) 
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Depois de sabermos que o nosso banco de baterias deverá ter a capacidade total 
de 1193.75 Ah para suportar as cargas referidas durante os tempos de utilização 
referido no passo 1, vamos então escolher as nossas baterias. Juntamos 
informação técnica de várias baterias pertencentes a fornecedor existente no 
mercado 
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Várias escolhas poderemos fazer, seguindo o único critério de que a soma da capacidade 
das minhas baterias terá que ser superior à calculada anteriormente e a Tensão de serviço a 
mesma da entrada DC do inversor 
Assim, vamos neste caso optar, por exemplo pela bateria S12/230 . 
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A bateria S12/230 com a capacidade de 230Ah funciona à tensão de 12VDC. É no 
entanto insuficiente para os meus 1193.75 Ah. Que devo fazer? Exatamente dividir a 
capacidade total pela capacidade da minha bateria, e encontrar a quantidade de 
baterias. 
Encontrada quantidade falta conectá-las…em série?...em paralelo?... 
Exatamente, PARALELO…como vimos no módulo 1, baterias ligadas em paralelo, mantêm a 
tensão e somam a corrente…Teremos então um banco de baterias de 6 x 230Ah = 1380 Ah /12VDC 
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Depois de dimensionado o meu banco de baterias com a capacidade de 1380 Ah, 
para suprimir a necessidade de 1193.75 Ah das minhas cargas, devo dimensionar 
o sistema fotovoltaico necessário para carregar esse mesmo banco. Assim devo 
seguir a seguinte fórmula: 
Passo 5 – Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico 
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Considerando: 
PG FV – Potencia do Gerador Fotovoltaico ( Potencia total de todos os módulos) 
Vmp do módulo – valor de Vmp do módulo escolhido por catalogo. Atenção este valor não pode ultrapassar 1,5 
vezes o UDC do banco de baterias. No caso deste fornecedor apenas tivemos a opção do modulo escolhido 
(FTS-120P). 
HSP – Horas Sol a Pico, que como vimos no módulo 2, para Fortaleza temos uma média anual de 5.39 horas 
Passo 5 – Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico 
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Depois de dimensionado o meu Gerador Fotovoltaico com a potencia de 756.67 Wp, 
necessito saber quantos módulos o constitui. Assim sendo, e como o modulo 
escolhido foi o FTS-120P, com a potencia de 120 Wp: 
Encontrada quantidade falta conectá-los…em série?...em paralelo?... 
Exatamente, PARALELO…como no caso das baterias neste exemplo prático, módulos FV 
ligados em paralelo, mantêm a tensão e somam a corrente…Teremos então um Gerador 
Fotovoltaico de 7 x 120Wp = 840 Wp / ± 12VDC 
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O nosso regulador, deverá regular os fluxos de carga entre o banco de Baterias e o 
Gerador Fotovoltaico, e o banco de Baterias e o Inversor. Assim, devemos garantir 
que suporta ambas as correntes a circularem nestes percursos. 
Passo 6 – Dimensionamento do Regulador de Carga 
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Desta forma: 
Passo 6 – Dimensionamento do Regulador de Carga 
Banco de Baterias / Gerador Fotovoltaico 
Banco de Baterias / Inversor 
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A corrente de Serviço do nosso regulador, deverá então ser superior a IR1 e a IR2, 
ou seja superior a 70A e cuja tensão de serviço seja a mesma que o UDC do 
exemplo (12 VDC). Apresentamos uma vez mais informação técnica de Regulador 
de carga relativos um fornecedor existente no mercado. 
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A nossa escolha vai para o equipamento LEO 3 75/12, com uma I carga 
máxima de 75A e tensão nominal de 12 VDC 
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Passo 7 – Dimensionamentos relativos a inclinações e orientações 
Deverão ser seguidos os conteúdos dos módulos 1 e 2. 
ESQUEMA ELÉCTRICO DA INSTALAÇÃO DIMENSIONADA 
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Deverão ser tomadas em consideração as indicações referidas no 
modulo 2, relativamente a módulos, inversor, regulador e cabos 
elétricos. Faltando apenas fazer referencia a Baterias. Assim: 
 
Verificação de Baterias 
 
Na manutenção de baterias deve ser observado periodicamente o nível 
de água em cada um dos compartimentos. Caso o nível da água esteja 
baixo, deve-se colocar água desmineralizada de forma a estabilizar o 
nível da água. Proceder a inspeção dos terminais a fim de verificar se 
os mesmos aprestam sinais de corrosão e estão bem ajustados. Por 
fim, deve ser verificada a existência de sulfatação, pois isto significa a 
presença de gás na bateria e portanto uma falha no sistema de 
regulação. 
3.3. Operação e manutenção. 
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OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO 
 
ENCONTRAMO-NOS NO MODULO 4