Por Julien ALLERA, especialista em autonomia solar.
Neste guia de autonomia solar, discutiremos os princípios fundamentais. euautonomia solar fora da rede) significa satisfazer todas as suas necessidades energéticas com a força do sol — sem qualquer assistência da rede elétrica. Para isso, é necessária a instalação de um dispositivo solar acoplado a um sistema de armazenamento de energia. O uso de baterias solares é, portanto, essencial.
Antes vista como uma ideia marginal devido aos seus custos volumosos e dissuasivos, a instalação de um sistema solar fora da rede viu a sua popularidade crescer. Os avanços na tecnologia solar na última década tornaram os equipamentos solares mais eficientes e menos dispendiosos. Isto levou a uma democratização deste tipo de solução. . É hoje bastante comum ver, por exemplo, chalés de campo, ou mesmo habitats alternativos (Yurt, Tiny House), inteiramente alimentados por sistemas de autonomia solar off-grid.
Se a ideia de adquirir um sistema solar independente fora da rede lhe agrada, você veio ao lugar certo. Neste blog, forneceremos as informações essenciais sobre sistemas de autossuficiência solar fora da rede antes de fazer sua compra. Nós o ajudaremos a determinar se tal sistema é adequado às suas necessidades. Tentaremos orientá-lo sobre como escolher o sistema que atenda perfeitamente às suas necessidades.
Quando se fala em autonomia fora da rede, muitos pensam apenas em painéis solares, quando na realidade existem muitos outros componentes necessários para colocar em funcionamento um sistema fotovoltaico fora da rede.
Um sistema solar completo fora da rede possui todos os equipamentos necessários para gerar, armazenar e fornecer energia solar no local. Operando sem conexão com a EDF, esses sistemas também são conhecidos como “sistemas solares autônomos” ou ssistemas solares fora da rede.
Ao contrário de outras configurações solares, como o sistema solar ligado à rede mais comum, os sistemas de autossuficiência solar fora da rede dependem de baterias para fornecer energia na ausência de sol.
No entanto, as baterias continuam caras – muito mais do que os painéis solares aos quais estão associadas. A necessidade de armazenamento significativo de baterias torna estes sistemas muito mais caros do que os sistemas solares ligados à rede.
Uma das maiores vantagens da energia solar como fonte de energia é a sua modularidade. De fato, um sistema SUNCONNECT 3K-RS por exemplo, pode ser modulado em potência e capacidade através da adição subsequente de baterias, por exemplo, e/ou painéis:
Aqui estão algumas das aplicações mais comuns da autonomia solar fora da rede:
É importante notar que por vezes um sistema solar fora da rede não será economicamente relevante. Por exemplo, onde o acesso à energia da rede EDF pode ser considerado. Isto diz respeito a situações em que procuramos alimentar uma casa num ambiente urbano, por exemplo. Neste caso, um kit solar híbrido será mais adequado e permitirá maximizar o seu autoconsumo. Além disso, você terá autossuficiência energética em caso de queda de energia. Mas na maioria das vezes, os custos de ligação da ENEDIS para casas distantes das redes são exorbitantes, e mais do que justificam o investimento em energia solar autónoma!
exemplos (clique neste link para acessar a calculadora Excel online) :
O elemento mais crucial no projeto de um sistema solar fora da rede é a estimativa da energia necessária diariamente em kWh. Para locais conectados à rede, dados precisos do perfil de carga podem ser obtidos usando medidores para medir diretamente as cargas. Para sistemas fora da rede ou autônomos, sempre comece usando nossa calculadora de carga fora da rede para necessidades de verão e inverno. A tabela de carga também ajudará a calcular cargas de pico, fatores de potência e demanda máxima necessária para dimensionar o sistema apropriado. Tenha o cuidado de distinguir entre as noções de kW (potência) e kWh (energia)!
A capacidade da bateria é medida em Ah ou Wh. O Baterias de níquel-ferro são dimensionadas em Ah (para obter a capacidade em KwH, deve-se multiplicar a capacidade em Ah x a tensão, por exemplo 200Ahx48V = 9.6 kWh de energia nominal), enquanto a capacidade das baterias o lítio é medido em kWh. Todos os fatores de perda devem ser considerados para garantir que o tamanho da bateria seja suficiente para atender às cargas, incluindo o profundidade máxima permitida de descarga (DoD), o que também terá impacto na vida útil. Considere também o tipo e a química da bateria, a faixa de tensão da bateria, os dias de autonomia mínimos (dias contínuos sem luz solar) e a taxa máxima de carga da bateria (classificação C), conforme explicado em mais detalhes posteriormente.
É necessário ter uma instalação solar dimensionada corretamente para carregar a bateria enquanto alimenta as cargas. Para garantir que a instalação solar seja suficientemente grande, considere as condições locais, incluindo a irradiância solar média ao longo do ano (horas de pico de luz solar), problemas de sombreamento, orientação e ângulo de inclinação do painel, perdas de cabos e degradação térmica (fatores de perda). A ferramenta de projeto solar PVGIS pode ajudar a estimar a geração solar ao longo do ano, com base na orientação e localização dos painéis.
Depois de concluídas as etapas 1 a 3, você precisará escolher um carregador inversor adequado, bem como um controlador de carga solar MPPT para combinar com a instalação solar com base no comprimento dos painéis e strings, que determinarão a tensão das cadeias. Use uma calculadora de tensão da corrente para estimar as tensões máxima e mínima da corrente, o que o ajudará a determinar a escolha do carregador MPPT mais adequado (usei o exemplo da calculadora Victron MPPT neste caso). Em seguida, o inversor-carregador de bateria pode ser selecionado para atender às suas necessidades de carga contínua e de pico.
Ao lado, um extrato de um dashboard do sistema Monitoramento Victron VRM. Lá podemos acompanhar parâmetros detalhados, como tensão da bateria, estado de carga, potências e tensões diversas, tudo em tempo real.
Historicamente, a maioria dos inversores de bateria foram projetados para funcionar com baterias de chumbo-ácido amplamente disponíveis (Gel, AGM e OpZ). As baterias de chumbo-ácido são maiores, mais pesadas e podem emitir gases que requerem ventilação. Eles inerentemente têm uma vida útil limitada e não toleram qualquer abuso ou erros de manuseio (descarga profunda, temperaturas, sulfatação, etc.). Em comparação, as baterias de íons de lítio são mais leves, compactas, mais eficientes e podem ser armazenadas com segurança em um invólucro selado, ao mesmo tempo em que são modulares. Muitos sistemas de baterias de lítio, como os de BYD, Pylontech ou TESVOLT, apresentam unidades de gerenciamento de bateria (BMS) integradas, exigindo um inversor com comunicações compatíveis (protocolo de rede CANbus) para operar com segurança e eficiência. Temos que namorar várias centenas de baterias de lítio implantadas em locais isolados com excelente feedback e taxas de falhas anedóticas (cerca de 1%).
No que diz respeito ao sistema de gestão BMS, algumas baterias de lítio são autogeridas, por exemplo as baterias de titanato de lítio Zenaji Aeon.
Para sistemas fora da rede, Baterias Edison de níquel-ferro são uma excelente escolha, dada a sua robustez e tolerância a abusos (descargas profundas prolongadas, temperaturas, etc…). Eles têm uma vida útil de várias décadas, quando dimensionados e gerenciados adequadamente. Uma das maiores vantagens das baterias NiFe é que elas não desligam sob baixa tensão ou baixo estado de carga (SOC), ao contrário das baterias de lítio modernas. Por outro lado, necessitarão de manutenção regular (adição trimestral de água desmineralizada).