Dimensionamento de sistema fotovoltaico

Dimensionamento de sistema fotovoltaico

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Projeto e Dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico 1. Levantamento do consumo de eletricidade – Ah/dia

Levantamento do sistema Consumo em corrente contínua na tensão das baterias

Item Aparelho/

Lâmpada Cômodo

Tensão (V)

Potência (W)

Uso (h/dia)

Corrente (A)

Consumo (Ah/dia)

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Cargas C - - Cargas CA - -

Perdas no inversor -

Total - - -

Instruções para realização do exercício

O objetivo do exercício é projetar um sistema fotovoltaico isolado de pequeno porte para uma residência de qualquer porte(pequena, média, grande) ou uma escola à escolha do aluno. Deve ser feito após a leitura do livro enviado (Curso UFLA). O aluno pode escolher as cargas e aparelhos que serão energizados pelo sistema fotovoltaico (no mínimo 5 aparelhos/lâmpadas). Na seleção das cargas é preciso levar em conta as limitações dos sistemas fotovoltaicos descritas no livro.

Instruções para preenchimento da tabela

O objetivo da tabela é determinar os dados básicos relativos às cargas que se quer alimentar: Aparelho/Lâmpada - Enumerar os aparelhos elétricos que serão alimentados pelo sistema (televisor, lâmpada, rádio, videocassete, antena parabólica, bomba d’água, refrigerador, etc.) Cômodo - Anotar o cômodo ou local em que o aparelho será instalado (cozinha, quarto, banheiro, área externa, etc.). Tensão (Volts) - Definir a tensão elétrica do aparelho (12 V de corrente contínua ou 120 V de corrente alternada). Potência (Watts) - Especificar a potência nominal do aparelho. Devem ser utilizados lâmpadas fluorescentes (compactas de 9W, fluorescentes de 20 ou 40 W, etc.), televisores de baixo consumo (ideal abaixo de 50 W), etc. Corrente(Ampère) - Calcular a corrente elétrica nominal do aparelho. (Potência/ tensão do banco de baterias) Uso(h/dia) - Determinar o número médio de horas diárias previstas para efetiva utilização do aparelho. Consumo(Ah/dia) - Calcular o consumo médio diário de energia elétrica do aparelho na tensão do banco de baterias (12 V). Para os aparelhos alimentados diretamente em corrente continua basta multiplicar a Corrente (A) pelo Uso (h/dia). No caso de corrente alternada multiplicar também pela relação entre a tensão alternada e a tensão contínua.

Cargas c e ca: Calcular os totais de todas as cargas em corrente alternada e contínua. - Tensão (V): Anotar as respectivas tensões em c e ca.

- Potência (W): Somar as potências em c e ca de cada aparelho. Perdas no Inversor: (depende das características do inversor e da forma operativa) - Potencia (W): Considerar 20% da Potencia das Cargas ca.

- Corrente (A): Considerar 20% do total das Correntes das Cargas ca.

- Consumo(Ah/dia) – Considerar 20% do total dos Consumos das Cargas ca. Total : - Potência (W): Somar as Potências das Cargas em c e ca e das Perdas no inversor.

- Corrente (A Somar as Correntes das Cargas em c e ca e das Perdas no inversor

- Consumo (Ah/dia): Somar os Consumos das Cargas em c e ca e das Perdas no inversor

Exemplo: Foi definido que a residência terá: - 1 lâmpada fluorescente de 20 W, 12 V na cozinha funcionando 3 h por dia

- 1 televisor de 50 W, 120 V na sala, ligado 3 h por dia. No exemplo a tabela seria preenchida da seguinte forma:

Levantamento do sistema Consumo em corrente contínua na tensão de 12 Vcc

Item Aparelho/

Lâmpada Cômodo

Tensão (V)

Potência (W)

Uso (h/dia)

Corrente (A)

Consumo (Ah/dia)

OBS: Em caso de dúvidas enviar e-mail para o Prof. Carlos Alberto Alvarenga (alvarenga@solenerg.com.br)

2. Dimensionamento dos equipamentos do sistema 2.1. Banco de baterias – Ampère . hora

2.2. Gerador fotovoltaico – Watt pico

2.3. Controlador de carga - Ampère

2.4. Inversor - Watt

3. Diagrama esquemático do sistema fotovoltaico Com base nos cálculos efetuados desenhar um esquema elétrico do sistema mostrando todos os componentes dimensionados.

Corrente do Controlador de Carga = Consumo máximo (Watts) Tensão do Banco de Baterias(V)

Corrente do Controlador de Carga = Corrente de curto-circuito do módulo x Número de Módulos em paralelo

Instruções para dimensionamento dos equipamentos do sistema

Deve-se procurar compatibilizar a produção de energia (que é função do local e da área dos módulos) e as necessidades de energia da carga dentro de determinados níveis de confiabilidade e custos. 2.1. Banco de baterias – Ampère.hora - Calcular a capacidade do banco de baterias levando em conta o consumo e a confiabilidade requerida para o sistema. Esta capacidade em Ah é calculada usando uma das duas expressões abaixo (considerar a que resulta na maior capacidade):

Consumo total (Ah/dia): retirar da tabela Autonomia (dias) Prever um período sem insolação de 3 a 5 dias de acordo com o clima local e a confiabilidade desejada. Normalmente em residências trabalha-se com 3 dias, em sistemas de telecomunicação de 4 a 5 dias. Profundidade da descarga no final da autonomia (pu) - 0,5 a 0,7 (descargas mais profundas significam vida útil menor para a bateria). O valor normalmente adotado para baterias de chumbo calcio estacionarias apropriadas para sistemas fotovoltaicos é 0,6. Para baterias automotivas considerar 0,5

Consumo total (Ah/dia): retirar da tabela Profundidade da descarga no final de cada noite (pu) - 0,15 (vida útil da bateria 5 anos) a 0,20 (vida útil da bateria 4 anos). Valores típicos: 0,20 (estacionaria) e 0,15 (automotiva). 2.2. - Para o dimensionamento do gerador fotovoltaico deve-se usar a seguinte expressão:

- Potencia mínima do gerador (Wp): Potencia mínima total do conjunto de módulos necessária para produzir a energia solicitada pela carga. - Consumo Total (Ah/dia) : Retirar da tabela

- Vmp módulo: Tensão de máxima potencia do módulo a ser utilizado (ou dos módulos em série).

Normalmente 17,4 V para módulos Isofoton em sistemas de 12 V.

- Fator de perdas e segurança: Para levar em conta a redução da geração do módulo devido à tolerância na fabricação, temperatura de trabalho, poeira, degradação, sombras, desalinhamentos, perdas na bateria, no controlador, na instalação, incerteza sobre o consumo, etc. Valor típico: 0,8.

- Horas equivalentes de sol pleno (horas/dia): Depende da latitude e nível de nebulosidade do local.

Considerar o nível médio do mês mais crítico no plano escolhido para instalar os módulos. O módulo deve ter uma inclinação que privilegie o pior mês. Considerar entre 3,5 e 5 horas/dia de sol pleno para o pior mês de acordo com a localização escolhida. Esse dado poderá ser pesquisado através do site w.cresesb.cepel.br . Para o sul do Brasil considera-se entre 3,5 e 4. Para o Nordeste entre 4 e 5.

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