Dimensionamento de SFV Off Grid Atual

Prévia do material em texto

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
1
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
Os conectores MC4 apresentam a facilidade de conexão entre painéis em série e 
paralelo e entre os Inversores.
2
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
Os conectores MC4 apresentam a facilidade de conexão entre painéis em série e 
paralelo e entre os Inversores.
3
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ Os conectores MC4 apresentam a facilidade de conexão entre painéis em série e paralelo e 
entre os Inversores.
✓ NÃO DEVEM EXISTIR EMENDAS NOS CABOS EM SISTEMAS DE ENERGIA SOLAR
FOTOVOLTAICO, SOMENTE CONECTORES
4
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ Os conectores MC4 apresentam a
facilidade de conexão entre painéis
em série e paralelo e entre os
Inversores.
✓ NÃO DEVEM EXISTIR EMENDAS NOS
CABOS EM SISTEMAS DE ENERGIA
SOLAR FOTOVOLTAICO, SOMENTE
CONECTORES
5
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ PASSO A PASSO PARA MONTAGEM DE UMA CONECÇÃO COM CONECTORES MC 4
6
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ PASSO A PASSO PARA MONTAGEM DE UMA CONECÇÃO COM CONECTORES MC 4
7
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ PASSO A PASSO PARA MONTAGEM DE UMA CONECÇÃO COM CONECTORES MC 4
8
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4
✓ PASSO A PASSO PARA MONTAGEM DE UMA CONECÇÃO COM CONECTORES MC 4
8) Enroscar o conector do cabo com as ferramentas.
Aperte o conector no cabo com a ajuda das duas ferramentas.
Em todos os casos: O torque de aperto deverá ser adaptado ao cabo solar usado
em cada caso específico.
Os valores típicos variam entre os 2,5 os 3 N m ( Newton metro, unidade de
Momento, força de 1 N aplicada a 1 metro ). 9
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Conector MC4 :
✓ PASSO A PASSO PARA MONTAGEM DE UMA CONECÇÃO COM CONECTORES MC 4
9) Acoplamento : Ligar as partes do acoplamento do cabo até ficarem
encaixadas no lugar.
Verificar se estão bem presas puxando pelo acoplamento do cabo.
10) Passagem do cabo Recorra às especificações do fabricante
do cabo para o raio de curvatura mínimo.
10
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Ferramentas para aplicação na Instalação de Sistemas Fotovoltaicos
11
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Ferramentas para aplicação na Instalação de Sistemas Fotovoltaicos
12
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Ferramentas para aplicação na Instalação de Sistemas Fotovoltaicos
13
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Ferramentas para aplicação na Instalação de Sistemas Fotovoltaicos
14
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Etapas Preliminares do Projeto Para o Sistema de Energia Solar Fotovoltaico
✓Levantamento do Recurso Solar (HSP).
✓Definição da Localização do Sistema.
✓Levantamento da Demanda e Consumo de Energia.
✓Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico.
✓Dimensionamento do Inversor
✓ Um “Sistema Fotovoltaico” é um gerador de eletricidade cuja fonte primária é a Radiação
Solar.
15
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
✓ Um “Sistema Fotovoltaico” é um gerador de eletricidade cuja fonte primária é a Radiação
Solar.
16
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
17
Dados do Projeto:
• Autonomia do sistema: 2 dias
• Tensão da Bateria : Vbat: 12V
• Vbatinv : 12V ( entrada do inversor)
• Rendimento global do sistema (R): 0,89 ( 11% de perdas)
• Profundidade de descarga (Pd): 40% dividir por 0,6
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
18
• Será instalado um poste de iluminação pública, alimentado por um sistema fotovoltaico, em uma
Empresa, na cidade de Manaus.
• Usaremos uma luminária LED, própria para este tipo de aplicação, que funciona com tensão de 115 volts
em corrente alternada. Devido às garantias do fabricante da luminária (que não permite modificações no
dispositivo), será necessário utilizar um inversor autônomo, que converterá a corrente contínua em
corrente alternada.
• A luminária tem potência de 26 W, e ficará ligada por até 12 horas ininterruptas. O sistema deve possuir
autonomia de 2 dias, no caso de períodos de baixa insolação.
1. Características do Sistema Fotovoltaico
• Calcularemos o consumo energético da luminária.
PTotal = 26W
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
19
• O consumo diário da luminária que é a energia diária consumida (Ediária ) será:
Ediária (Wh/dia) = Potência Total(w) * Tempo de uso(h) = PTotal * h (wh/dia)
Ediária (Wh/dia) = 26 W* 12h = 312 Wh/dia
• No projeto iremos fazer uso de um inversor, dessa forma temos que considerar sua eficiência, no cálculo do
Energia Diária.
2 - Cálculo do Inversor
• Lembramos que a melhor eficiência de um conversor acontece quando este controla potências entre 50% e
70% da sua capacidade nominal.
• O inversor adequado terá a potência entre os resultados da equação 2:
PTotal = 26W está na tabela de Carga
(Equação 1) 
Ediária (Wh/dia) = 312 Wh/dia
(Equação 2) 
PTotal
𝟎, 𝟕𝟎
≤ PINV ≤
PTotal
𝟎, 𝟓𝟎
𝟐𝟔𝑾
𝟎, 𝟕𝟎
≤ PINV ≤
𝟐𝟔𝑾
𝟎, 𝟓𝟎
≤ PINV ≤37W 52W
PINV = 26W
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
20
• PTotal = 26W é 70% de 37W e PTotal = 26W é 50% de 52W, em conformidade com os cálculos apresentado por
meio da Equação 2, podemos afirmar que o Inversor deve ter uma potência maior que 37W e menor que
52W.
• Dificilmente encontraremos um Inversor de boa qualidade, com potência inferior a 150 W, por isso
utilizaremos o modelo com menor potência, em conformidade com a disponibilidade do fornecedor.
• Selecionamos Inversor do fabricante Samlex, temos dois modelos disponíveis, conforme mostrado na figura
a seguir:
• Antes de dar continuidade ao projeto, devemos analisar as
características do inversor escolhido, pois vão influenciar
diretamente as variáveis de projeto.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
21
A tabela apresenta as características do
inversor autônomo Samlex SA-150-112,
tensão de entrada de 12 volts com
potência de 150W, 150W/12V e também
do modelo SA-150-124, com tensão de
entrada de 24 volts, 150W/24V.
Onda Senoidal Pura
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
22
• Foi escolhido o modelo SA-150-112, permitindo que a tensão nominal do sistema fotovoltaico seja de 12
volts.
• A eficiência desse Inversor (NINV) é de 87%, e será considerada para determinar a Energia Real Diária que
lhe será fornecida, conforme equação a seguir:
𝑬𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒂
𝑵𝑰𝑵𝑽
Ediária (Wh/dia) = (wh/dia)
Ediária (Wh/dia) = (wh/dia) = 358,62 (wh/dia)
𝟑𝟏𝟐
𝟎, 𝟖𝟕
(Equação 3) 
Ediária (Wh/dia) = 360 (wh/dia)
OBS: E diária = 360 Wh/dia é a Energia diária que deve ser consumida pela carga,
neste caso é a luminária de LED, e que deve ser gerada pelo sistema FV.
3 . Cálculo da Energia diária corrigida pela Eficiência do Inversor ( E diária)
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
23
4 . Cálculo da Energia diária corrigida pelo Rendimento do Sistema (R), agora é a Energia Real
( E Real).
𝑬𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒂
𝑹
EReal (Wh/dia) = (wh/dia)
EReal (Wh/dia) = (wh/dia) = 404 (wh/dia)
𝟑𝟔𝟎
𝟎, 𝟖𝟗
(Equação 4) 
EReal (Wh/dia) = 404 (wh/dia)
OBS: E Real = 404 Wh/dia é a Energia diária que deve ser consumida pela carga, que
neste caso é a luminária de LED, e que deve ser gerada pelo sistema FV.
• Já temos as variáveis para o cálculo do banco de baterias e do painel fotovoltaico: 
• Tensão Nominal (Vi): 12 V {na entrada do inversorautônomo que, na saída, fornece 120V C.A.}
• Energia Real Diária: 404 Wh/dia.
• Autonomia (N): 2 dias
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
24
5 . Cálculo da Bateria ou Banco de Baterias : O banco de baterias, para este sistema fotovoltaico, deverá ser
capaz de armazenar a Energia Real diária de 404 Wh/dia por 2 dias; a tensão nominal deverá ser de 12 volts.
CÚtil (Ah/dia) = ( Ah)
E Real ∗ Autonomia(dias)
𝑽
𝑩𝒂𝒕
𝑰𝒏𝒗
∗ Ƞ
𝑩𝒂𝒕
(Equação 5) 
C Útill =
𝟒𝟎𝟒
𝑾𝒉
𝒅𝒊𝒂
∗𝟐 𝒅𝒊𝒂𝒔
𝟏𝟐𝑽 ∗𝟎,𝟗𝟎
= 𝟕𝟒, 𝟔𝟏𝑨𝒉
C Útill = 75Ah
𝑬𝒇𝒊𝒄𝒊ê𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒂 𝑩𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 Ƞ𝑩𝒂𝒕 = 𝟗𝟎%
Tensão do Sistema (tensão na entrada do Inversor)𝑽𝑩𝒂𝒕 𝑰𝒏𝒗 = 𝟏𝟐𝒗
a) Carga Útil (C Útil): É a capacidade que o banco de baterias deve ter, para suprir as necessidades da energia real diária do 
sistema no valor de 404 Wh/dia, com autonomia de 2 dias. 
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
25
b . Carga Real (C Real):
(Equação 6) C Real = 
𝐶Ú𝒕𝒊𝒍
𝑃𝑑
C Real = 
75𝐴ℎ
0,60
= 125𝐴ℎ C Real = 125𝐴ℎ
Pd = 0,60 Para Profundidade de Descarga de 40% 
OBS: Temos que ter um
Banco de Baterias com
40% a mais de
Capacidade
Só pode descarregar 50 Ah
desse Banco de 125 Ah, que
corresponde a 40% de
Profundidade de Descarga.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
26
• Conforme a tabela, o modelo de bateria que mais se aproxima de nossas necessidades é a Moura Clean
12MF105 (C20), tem uma capacidade de 105Ah, apesar de possuir capacidade menor que 125 Ah, será
mais viável que o modelo Moura Clean 12MF150, tanto financeiramente, quanto no tamanho e peso, o
que facilita a instalação.
Especificações Técnicas - Bateria Estacionária Moura Clean Nano 105 amperes Cód: 12MF105
Tensão:12v
C5:87Ah
C10:95Ah
C20:105Ah
Tensão de Flutuação: de 13,2 - 13,38V @ 25 ºC
Tensão Equalização : de 14,16 a 14,4V @ 25 ºC
Peso:27,3Kg
Dimensões(CompxLargxAlt) :330mm x 172mm x 244mm
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
27
Tabela com os dados de alguns modelos de bateria da marca Moura 
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
28
Bateria Estacionária Freedom
Especificações Técnicas - Bateria Estacionária Freedom – DF2000 – 105Ah / 115Ah
Tensão: 12v
C10: 94Ah
C20: 105Ah
C100: 115Ah
Tensão de Flutuação de 13,2 a 13,8V @ 25 ºC
Tensão Equalização de 14,4 a 15,5V @ 25 ºC
Peso: 27,1Kg
Garantia: 2 Anos ( 3 Meses p/ Motores Elétricos )
Dimensões(CompxLargxAlt): 330 x 172 x 240mm
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
29
Bateria Estacionária Freedom
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
30
c . Número de Baterias em série se a tensão do projeto for 24V, e uma só uma Bateria se a tensão do projeto
for 12V (N°B Série):
d . Número de Banco de Baterias em paralelo, se a tensão do projeto for 24V, esse banco tem duas baterias em série, se o
banco for de 12V teremos baterias em paralelo (N°B Paralelo):
N°B Série=
𝑽𝑩𝒂𝒕 𝑰𝒏𝒗
𝑽𝑩𝒂𝒕
N°B Série=
𝟏𝟐𝑽
𝟏𝟐𝑽
=1(Equação 7) N°B Série= 1
N° B Paralelo = C Real= 125𝐴ℎ
C Real
C Nom Bat
C Nom Bat= 105𝐴ℎ(Equação 8) 
N°B Paralelo= 
𝟏𝟐𝟓 𝑨𝒉
𝟏𝟎𝟓 𝑨𝒉
= 𝟏,19
N°B Paralelo= 𝟏, 𝟏9 
OBS: Como a tensão do Sistema é de 12V não tem Baterias em paralelo.
N° Total de Bat = N°B Série x N° B Paralelo
N° Total de Bat = 1 x 1 = 1 
N° Total de Bat = 1 
(Equação 9)
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
31
6 . Esquema de ligação das Baterias
+
-
Disjuntor CC
Bateria C20 -105 Ah
Cálculo do disjunto (CC):
Saída o Inversor:
PTotal = 26W - saída do Inversor (AC)
ITotal = 26W/110V = 0,23 A =230mA
Entrada do Inversor:
ITotal = 26W/12V = 2,16 A corrente (CC), entrada do Inversor
A corrente de entrada do Inversor (CC) é aproximadamente 10 
vezes maior que a corrente de saída AC.
10A
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
32
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico 
• Devido o pequeno valor da Energia Real Diária (E Real = 402,94 Wh/dia), o módulo fotovoltaico será de pequena
potência, não cabendo o uso de controladores com MPPT.
• Quando for usar o controlador com MPPT (EPainel = E Real ) .
EPainel =
E Real
0,90 EPainel = 
404
𝑊ℎ
𝑑𝑖𝒂
0,90
= 448,88 𝑊ℎ/𝑑𝑖𝑎(Equação 10)
EPainel = 450𝑊ℎ/𝑑𝑖𝑎
• Está Energia (EPainel ) é a necessária para o sistema e deve ser produzido por um módulos ou pelos painéis
Arredondamento
OBS: Portanto a energia do módulo será: Quando não é usado o controlador MPPT devemos dividir a E Real por 0,90 , 
para compensar a menor eficiência do controlador PWM.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
33
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico 
• Usaremos módulos fotovoltaicos da empresa brasileira Tecnometal modelo SV-55D12, que tem suas
características mostradas na tabela a seguir:
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico : Exemplo 1
34
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
35
Coordenadas de Manaus
Latitude: -3.10719
Longitude: -60.0261 
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
36
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
OBS: Foi selecionado o HSP mais crítico ou seja o de menor valor.
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
37
EPainel = 𝟒𝟓𝟎𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
PWP = 
EPainel
𝑯𝑺𝑷
PWP = 
450 Wh/dia
𝟑,𝟖𝟑 𝒉/𝒅𝒊𝒂
= 𝟏𝟏𝟕, 𝟒𝟗𝑾𝒑
(Equação 13)
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
PWP = 𝟏𝟏𝟕𝑾𝒑
6.2 – Cálculo do Número de Módulos usando a Energia e a Potência 
Esta é a potência que os Módulos necessitam gerar para suprir a demanda de energia de:
EPainel = 𝟒𝟓𝟎𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
38
• Número de Módulos e Série ( Ms)
6.2 – Cálculo do Número de Módulos usando a Energia e a Potência 
• Como a tensão nominal do sistema fotovoltaico (Vinv) é de 12 volts, as fileiras (strings) do painel
fotovoltaico serão formadas por um Módulo Fotovoltaico de 36 células, que fornece tensão em
máxima potência (Vmpp) em torno de 17,2 volts.
• Caso o sistema necessite de mais de um módulo os outros módulos devem ficar em paralelo.
• Ms = 1
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
39
EPainel = 𝟒𝟓𝟎𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
PWP = 𝟏𝟏𝟕𝑾𝒑
• Podemos calcular o Número de Módulos em paralelo(Mp ) a ser 
usado no Sistema em questão dessa forma:
Mp= 
PWP
𝑷𝑴ó𝒅𝒖𝒍𝒐
(Equação 14)
Mp = 
𝟏𝟏𝟕𝑾𝒑
𝟓𝟓𝑾𝒑
= 𝟐,12
Mp = 2, 𝟏𝟐 = 𝟐
6.2 – Cálculo do Número de Módulos usando a Energia e a Potência 
• Número de Módulos em Paralelo ( Mp )
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
406 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico 
EPainel = 4𝟓𝟎𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
PWP = 𝟏𝟏𝟕𝑾𝒑
N° Módulos = 𝟐
OBS: Foi selecionado o HSP mais crítico ou seja o de menor valor.
• Configuração dos Módulos 
+ +
- -
55Wp 55Wp
2 x 55W = 110Wp
110Wp/1000 = 0,11Kwp
Corrente Gerada pelo conjunto de módulos: Imp = 3,19 A x 2 = 6,38 A 
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
41
7 . Controlador de Carga 
ISCPainel =ISC ∗ Mp 
• Como não há cargas de corrente contínua (a luminária será alimentada em 115 volts), o controlador de
cargas deverá ser capaz de controlar a corrente que é gerada pelos Módulos Fotovoltaicos:
ISCPainel = 3,48 A ∗ 2 = 6,96 A
(Equação 17) • O controlador deve ser capaz de controlar a corrente de curto
circuito do painel fotovoltaico (ISCPainel ), com um fator de
segurança de 25%:
IControlador = 1,25 * ISCPainel
IControlador = 1,25 * 6,96 A = 8,70 A 
(Equação 18)
IControlador = 8,70 A 
• Para esta aplicação foi escolhido o controlador de cargas Morningstar SS-20, com as especificações
técnicas mostradas a seguir:
OBS: Escolhe o maior valor
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
42
7 . Controlador de Carga 
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo 1
43
7 . Controlador de Carga 
• Para utilizar a função de automatismo da luminária, foi utilizado um relé, acionado pela saída de carga do
controlador, que por sua vez aciona o inversor autônomo que ativa a luminária; assim como desativa o
inversor (e a luminária) durante o dia.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
44
EXERCÍCIO I I
1. Características do Sistema Fotovoltaico
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
45
EXERCÍCIO II
Dados de projeto
• Autonomia do sistema: 2 dias
• Tensão de bateria:12V
• Vbatinv : 24V ( entrada do inversor)
• Rendimento global do sistema: 0,89 ( 11% de perdas).
• Bateria escolhida: DF4001– 12V/220Ah (C20)
• Cnom (Capacidade Nominal)(C20) = 220Ah
• Profundidade de descarga(Pd): 40% para os 2 dias de autonomia sendo 20% por dia de Pd (1. 500 ciclos).
Eficiência da bateria 0,9 (90%)
• Não há impedimento físico para instalação do sistema ( sombreamento, área disponível e orientação dos
painéis).
1. Características do Sistema Fotovoltaico
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo:
46
✓ O consumo diário da luminária que é a energia diária consumida (Ediária ) será:
Ediária (Wh/dia) = Potência Total(w) * Tempo de uso(h) = PTotal * h (wh/dia)
Ediária (Wh/dia) = 3.772 Wh/dia
✓ No projeto iremos fazer uso de um inversor, dessa forma temos que considerar sua eficiência, no cálculo do
Energia Diária.
2 - Cálculo do Inversor
✓ Lembramos que a melhor eficiência de um conversor acontece quando este controla potências entre 50% e
70% da sua capacidade nominal.
✓ O inversor adequado terá a potência entre os resultados da equação 2:
PTotal = 379W está na tabela de Carga
(Equação 1) 
(Equação 2) 
PTotal
𝟎, 𝟕𝟎
≤ PINV ≤
PTotal
𝟎, 𝟓𝟎
𝟑𝟕𝟗𝑾
𝟎, 𝟕𝟎
≤ PINV ≤
𝟑𝟕𝟗𝑾
𝟎, 𝟓𝟎
≤ PINV ≤541.42W 758W
PINV = 379W
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
47
2 - Cálculo do Inversor
Inversor escolhido foi o Phoenix 800W- Com tensão de entrada de 24V
Eficiência do INV
70% de 800W = 560W
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo:
48
✓ Foi escolhido o modelo Phoenix 800W, permitindo que a tensão nominal do sistema fotovoltaico seja de 24
volts, portanto 70% dessa potência é 560W, logo mantem a linearidade do Inversor.
✓ A eficiência desse Inversor (NINV) é de 93%, e será considerada para determinar a Energia Real Diária que
lhe será fornecida, conforme equação a seguir:
3 . Cálculo da Energia diária corrigida pela Eficiência do Inversor ( E diária)
𝑬𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒂
𝑵𝑰𝑵𝑽
Ediária (Wh/dia) = (wh/dia)
Ediária (Wh/dia) = (wh/dia) = 4.055,91 (wh/dia)
𝟑.𝟕𝟕𝟐
𝟎,𝟗𝟑
(Equação 3) 
Ediária (Wh/dia) = 4.056 (wh/dia)
OBS: E diária = 4.056 Wh/dia é a Energia diária que deve ser consumida pela carga, e
deve ser gerada pelo sistema FV.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo:
49
4 . Cálculo da Energia diária corrigida pelo Rendimento do Sistema (R), agora é a Energia Real
( E Real).
𝑬𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒂
𝑹
EReal (Wh/dia) = (wh/dia)
EReal (Wh/dia) = (wh/dia) = 4.557,30 (wh/dia)
𝟒. 𝟎𝟓𝟔
𝟎, 𝟖𝟗
(Equação 4) 
EReal (Wh/dia) = 4.558 (wh/dia)
OBS: E Real = 4.558 Wh/dia é a Energia diária que deve ser consumida pela carga, e deve
ser gerada pelo sistema FV.
• Já temos as variáveis para o cálculo do Banco de Baterias e dos Módulos Fotovoltaicos: 
• Tensão Nominal (Vi): 24 V {na entrada do inversor autônomo que, na saída, fornece 120V C.A.}
• Energia Real Diária: 4.558 Wh/dia.
• Autonomia (N): 2 dias
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
50
5 . Cálculo da Bateria ou Banco de Baterias : O Banco de Baterias para este sistema fotovoltaico, deverá
ser capaz de armazenar a Energia Real diária de 4.558 Wh/dia por 3 dias; a tensão nominal deverá ser de 24
volts.
a) Carga Útil (C Útil): É a Capacidade que o Banco de Baterias deve ter, para suprir as necessidades da Energia
Real Diária do sistema no valor de 4.558 Wh/dia, com autonomia de 2 dias.
CÚtil (Ah/dia) = ( Ah)
E Real ∗ Autonomia(dias)
𝑽
𝑩𝒂𝒕
𝑰𝒏𝒗
∗ Ƞ
𝑩𝒂𝒕
(Equação 5) 
C Útill =
𝟒.𝟓𝟓𝟖
𝑾𝒉
𝒅𝒊𝒂
∗𝟐 𝒅𝒊𝒂𝒔
𝟐𝟒𝑽 ∗𝟎,𝟗𝟎
= 𝟒𝟐𝟐, 𝟎𝟑𝑨𝒉
C Útill = 422 Ah
𝑬𝒇𝒊𝒄𝒊ê𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒂 𝑩𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 Ƞ𝑩𝒂𝒕 = 𝟗𝟎%
Tensão do Sistema (tensão na entrada do Inversor)𝑽𝑩𝒂𝒕 𝑰𝒏𝒗 = 𝟐𝟒V
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
51
b . Carga Real (C Real):
(Equação 6) C Real = 
𝐶Ú𝒕𝒊𝒍
𝑃𝑑
C Real = 
422𝐴ℎ
0,60
= 703,33𝐴ℎ C Real = 𝟕𝟎4 𝐴ℎ
Pd = 0,60 Para Profundidade de Descarga de 40% 
OBS: Temos que ter
um Banco de Baterias
com 40% a mais de
Capacidade
Só pode descarregar 282 Ah
desse Banco de 704 Ah, que
corresponde a 40% de
Profundidade de Descarga.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
52
b . Carga Real (C Real):
C Real = 𝟕𝟎𝟒 𝐴ℎ
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
53
b . Carga Real (C Real):
C Real = 𝟕𝟎𝟒 𝐴ℎ
Vamos usar essa bateria
por ser mais utilizada
nos projetos de EFV
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
54
b . Carga Real (C Real):
(Equação 6) C Real = 
𝐶Ú𝒕𝒊𝒍
𝑃𝑑
C Real = 704 Ah 
• Conforme a tabela, o modelo de bateria que mais se aproxima de nossas necessidades é a FREEDOM
DF4001 (C20), tem uma capacidade de 220Ah.
• Especificações Técnicas - Bateria Estacionária FREEDOM Cód: DF4001 (C20)
Tensão:12v
C10:200Ah
C20:220Ah
Tensão de Flutuação: de 13,2 - 13,38V @ 25 ºC
Tensão Equalização : de 14,4 a 15,5V @ 25 ºC
Peso: 60,3Kg
Dimensões(CompxLargxAlt) :525mm x 275mm x 250mm
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
55
c . Número de Baterias em série porque a tensão do projeto for 24V (N°B Série):
d . Número de Banco de Baterias em paralelo, para a tensão do projeto de 24V (N°B Paralelo):
N°B Série=
𝑽𝑩𝒂𝒕 𝑰𝒏𝒗
𝑽𝑩𝒂𝒕
N°B Série= 
𝟐𝟒𝑽
𝟏𝟐𝑽
= 2
(Equação 7) 
N°B Série= 2
N° B Paralelo =
C Real
C Nom Bat
(Equação 8) 
N°B Paralelo= 
𝟕𝟎𝟒 𝑨𝒉
𝟐𝟐𝟎 𝑨𝒉
= 𝟑,2
N°B Paralelo= 4
OBS: Como a tensão do Sistema é de 24V temos duas Baterias em série.
N° Total de Bat = N°B Série x N° B Paralelo
N° Total de Bat = 2 x 4 = 8 
N°Total de Bat = 8 
(Equação 9)
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
56
6 . Esquema de ligação das Baterias com 8 Baterias de 220Ah
Cálculo do disjunto (CC):
Saída o Inversor:
PTotal = 379W - saída do Inversor (AC)
ITotal = 379W/110V = 3,44 A
Entrada do Inversor:
ITotal = 379W/24V = 15,79 A corrente (CC),
entrada do Inversor
• A corrente de entrada do Inversor (CC)
em 24V é aproximadamente 6 vezes
maior que a corrente de saída AC.
Disjuntor 
40A
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
57
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico 
• A Energia Real Diária (E Real = 4.558 Wh/dia) tem um valor alto, o módulo fotovoltaico será de maior potência,
cabendo o uso de controladores com MPPT.
• Como vamos usar o controlador com MPPT então (EPainel = E Real ) .
• Portanto a energia que deve ser gerada pelos módulos :
EPainel = E Real EPainel = 𝟒. 𝟓𝟓𝟖𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂(Equação 10)
• Essa é a Energia (EPainel ) necessária para o sistema.
• É Energia que deve ser produzido pelos módulos FV
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
58
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico 
• Potência do módulo para sistemas com controlador de carga MPPT:
• EPainel = E Real = 4.558 wh/dia
• Modulo fotovoltaico YGE 60 Células 260w
OBS: esse é o módulo disponível na
Empresa, pode usar outro que estiver
disponibilidade no mercado
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
6 . Dimensionamento do Painel Fotovoltaico : Exemplo II
59
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
60
Coordenadas de Manaus
Latitude: -3.10719
Longitude: -60.0261 
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
61
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
OBS: Foi selecionado o HSP mais crítico ou seja o de menor valor, dessa forma o sistema 
fica dimensionado para a menor valor de hora de isolação anual.
HSP : CRESESB : http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
http://cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&cid=351
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
62
EPainel = 𝟒. 𝟓𝟓𝟖𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
PWP = 
EPainel
𝑯𝑺𝑷
PWP = 
4.558 Wh/dia
𝟑,𝟖𝟑 𝒉/𝒅𝒊𝒂
= 𝟏. 𝟏𝟗𝟎, 𝟎𝟖𝑾𝒑
(Equação 13)
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
PWP = 𝟏. 𝟏𝟗𝟎𝑾𝒑
6.2 – Cálculo do Número de Módulos usando a Energia e a Potência 
OBS: Essa é a potência que os Módulos necessitam gerar para suprir a demanda de 
energia de EPainel = 𝟒. 𝟓𝟓𝟖𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
63
Número de Módulos e Série ( Ms) 
• Como a tensão nominal do sistema fotovoltaico (VINV) é de 24 volts, as fileiras (strings) do painel
fotovoltaico serão formadas por um Módulo Fotovoltaico YGE260W – 60 Células, que fornece tensão em
máxima potência (Vmpp) de 30,3 volts.
• Caso o sistema necessite de mais de um módulo os outros módulos devem ficar em paralelo.
• Ms , a tensão do ´Módulo é de 30,3Volts não necessitamos de módulos em série, para a tensão do
sistema de 24V.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
64
EPainel = 𝟒. 𝟓𝟓𝟖𝑾𝒉/𝒅𝒊𝒂
PWP = 𝟏. 𝟏𝟗𝟎𝑾𝒑
• Podemos calcular o Número de Módulos em paralelo(Mp ) a ser 
usado no Sistema em questão:
Mp= 
PWP
𝑷𝑴ó𝒅𝒖𝒍𝒐 (Equação 14)
Mp = 
𝟏.𝟏𝟗𝟎𝑾𝒑
𝟐𝟔𝟎𝑾𝒑
= 𝟒,5
Número de Módulos em Paralelo ( Mp )
HSP: 3,83 kWh/m² .dia
Total de Módulos em paralelo = Mp = 4
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
65
Configuração do Gerador Fotovoltaico 4 Módulos em paralelo : Exemplo II
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento de Sistema Fotovoltaico Autônomo: Exemplo II
66
7 . Cálculo do Controlador de Carga 
ISCPainel =ISC ∗ N°Mp 
ISCPainel = 9,09 A ∗ 4 = 36,36 A
(Equação 17)
• O controlador deve ser capaz de controlar a corrente de curto
circuito do painel fotovoltaico (ISCPainel ), com um fator de
segurança de 25%:
IControlador = 1,25 * ISCPainel
IControlador = 1,25 * 36,36 A =45,45 A 
(Equação 18)
IControlador = 45 A 
• Para esta aplicação foi escolhido o controlador de cargas MPPT 100/50, com as especificações técnicas
mostradas a seguir:
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
67
7 . Controlador de Carga 
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
68
7 . Controlador de Carga 
Configuração dos módulos fotovoltaicos:
Testando o arranjo de painéis:
• Tensão máxima : 37,7*1= 37,7V ( Controlador de carga admite 100V) –Ok
• Corrente Máxima: 9,09*4=36,36 A ( Controlador de carga admite 50 A) -Ok
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
69
8 - Dimensionamento dos cabos DC
Cabos do painel solar:
• Imax= 2 x 9,08= 18,16 A
• Consultando a tabela de cabos temos que:
• Cabo solar disponível é de 6mm².
• Para proteção optamos por fusíveis de 20 A e DPS tipo III , um para lado positivo e um para o lado negativo.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
70
9 - Dimensionamento dos cabos DC
Saída do inversor: Temos duas tomadas de 10 A, com proteção interna.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
71
10 - Dimensionamento dos cabos CC das Baterias
• Cabos das Baterias calculamos pela corrente máxima do controlador de carga , nesse caso 40 A.
• Utilizaremos disjuntor de 40 A e cabos de 6mm² XLPE 90º.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
72
10 - Dimensionamento dos cabos saída do Inversor AC
Iout = 800W/110 =7,4 A
Iout = 1,30 * 7,4 A = 9,62 A
• Usaremos o cabo de 4mm² como segurança.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
73
EXERCÍCIO III
Operação do sistema
• Ligar primeiro as baterias
• Ligar o gerador FV
• Ligar o inversor
• Quando a tensão do gerador FV chegar a ser maior que 29V (5V acima da tensão de baterias), o sistema
entra em operação.
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
74
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
75
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
76
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
77
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
78
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
79
DIMENSIONAMEMTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO
AUTÔNOMOS
Dimensionamento do Sistema Off Grid:
Dimensionamento do Módulo Fotovoltaico 
80