Como dimensionar um sistema Off-Grid

Dimensionar um sistema solar off-grid é um processo que envolve várias etapas para garantir que o sistema cumpre as necessidades energéticas de forma eficiente e confiável. De uma forma simples, quero explicar como podemos dimensionar um sistema solar off-grid.

1. Avaliação das Necessidades Energéticas

1.1. Levantamento do Consumo de Energia

• Lista de Equipamentos: Faça uma lista de todos os equipamentos elétricos que serão alimentados pelo sistema (lâmpadas, eletrodomésticos, etc.).
• Potência de Cada Equipamento: Numa tabela escreva a potência em watts (W) de cada equipamento.
• Tempo de Uso Diário: Estime o número de horas que cada equipamento será utilizado diariamente na mesma tabela.

1.2. Cálculo do Consumo Diário

• Consumo de Energia Diário: Multiplique a potência de cada equipamento pelo seu tempo de uso diário para obter o consumo diário em watt-horas (Wh).
  Consumo Diário (Wh)=Potência (W)×Horas de Uso Diário (h)
• Consumo Total Diário: Somar o consumo de todos os equipamentos para obter o consumo total diário.

2. Dimensionamento dos Painéis Solares

2.1. Determinação da Irradiação Solar

• Irradiação Solar Diária Média: Consulte dados meteorológicos locais ou utilize ferramentas online para encontrar a média de horas de sol pleno (horas-pico de sol) por dia na localização do sistema por exemplo Global Atlas Solar
• 2.2. Cálculo da Capacidade dos Painéis Solares
  

• Energia Diária Necessária: Considere a eficiência do sistema (geralmente entre 70-80% devido a perdas no sistema). Divida o consumo diário pela eficiência para obter a energia diária necessária.
  Energia Diária Necessária (Wh)=Consumo Total Diário (Wh)/Eficiência  do Sistema
  
  

• Capacidade dos Painéis Solares: Divida a energia diária necessária pela média de horas de sol pleno para obter a capacidade necessária dos painéis solares em watts. PV (W)=Energia Diária  Necessária  (Wh)/Horas de Sol Pleno (h)

3. Dimensionamento das Baterias

3.1. Capacidade de Armazenamento

• Autonomia Desejada: Decida quantos dias de autonomia o sistema deve ter (quantos dias deve funcionar sem sol).
• Capacidade Total de Armazenamento: Multiplique o consumo total diário pela autonomia desejada.
  Capacidade Total de Armazenamento (Wh)=Consumo Total Diario (Wh)×Autonomia (dias)

3.2. Conversão para Ampere-horas (Ah)

• Tensão do Sistema: Escolha a tensão do banco de baterias (geralmente 12V, 24V ou 48V).
• Capacidade das Baterias em Ah: Divida a capacidade total de armazenamento pela tensão do sistema.
  Capacidade das Baterias (Ah)=Capacidade Total de Armazenamento (Wh)/Tensao do Sistema (V)

4. Dimensionamento do Controlador de Carga

4.1. Corrente do Controlador de Carga

• Corrente dos Painéis Solares: Divida a capacidade total dos painéis solares pela tensão do banco de baterias para obter a corrente.
  Corrente dos Paineis (A)=Capacidade dos Paineis Solares (W)/Tensa o do Sistema 

4.2. Seleção do Controlador de Carga

• Escolha um controlador de carga que suporte a corrente dos painéis solares e que seja adequado para o tipo de bateria (PWM ou MPPT).

5. Dimensionamento do Inversor

5.1. Potência do Inversor

• Potência de Pico e Contínua: Certifique-se de que o inversor pode suportar a potência contínua total dos equipamentos e os de pico (sobrecarga temporária).

6. Considerações Finais

6.1. Margem de Segurança

• Adicione uma margem de segurança aos cálculos de capacidade dos painéis solares e baterias para compensar variações e perdas imprevistas.

6.2. Manutenção e Vida Útil

• Considere a manutenção periódica do sistema e a substituição de componentes, como baterias, ao longo do tempo.

Exemplo Prático

Vamos considerar um exemplo com os seguintes dados:

• Equipamentos: 5 lâmpadas (10W cada, 5h/dia), 1 frigorifico (100W, 24h/dia), 1 televisão (50W, 4h/dia).
• Irradiação Solar Média: 5 horas-pico por dia.
• Autonomia: 3 dias.
• Eficiência do Sistema: 75%.
• Tensão do Sistema: 48V.

Consumo Diário:

• Lâmpadas: 5×10W×5h=250Wh
• Frigorifico: 100W×24h=2400Wh
• Televisão: 50W×4h=200Wh
• Consumo Total Diário: 250Wh+2400Wh+200Wh=2850Wh

Energia Diária Necessária: Energia Diaria Necessaria=2850Wh / 0.75= 3800Wh

Capacidade dos Painéis Solares: Capacidade dos Paineis Solares =3800Wh/5h=760W

Capacidade Total de Armazenamento: Capacidade Total de Armazenamento = 2850Wh × 3= 8550Wh

Capacidade das Baterias: Capacidade das Baterias=8550Wh/48V= 178,13Ah 

Corrente do Controlador de Carga: Corrente dos Paineis=760W/48V= 15.83A

Portanto, um controlador de carga de pelo menos 16A seria necessário, com preferência para um controlador MPPT se o orçamento permitir.

Potência do Inversor:

• Potência Contínua: Pelo menos 2850W com capacidade de picos mais altos, dependendo dos equipamentos.

Esses cálculos fornecem uma base para dimensionar um sistema solar off-grid. A escolha de componentes específicos pode variar com base em fatores adicionais como a localização, clima e necessidades específicas do cliente.