A energia transformada é armazenada em um sistema de baterias que garante autonomia mesmo na ausência de luz solar (crédito: shutterstock.com / dotshock)

Cada vez mais popular no país, a energia solar atende a diversas demandas, seja para uso residencial em pequenas aplicações ou em usinas solares. A obtenção de eletricidade através de um método limpo é atrativa pela questão sustentável e também pela econômica, já que a conta de luz se reduz consideravelmente.

É possível obter independência energética e autossuficiência, não estando suscetível a falhas na rede de distribuição
Fabiano Perin Gasparin

No caso dos sistemas fotovoltaicos off-grid, o gasto com energia elétrica é zero. O sistema é autônomo e não depende do fornecimento de distribuidoras de energia. “É possível obter independência energética e autossuficiência, não estando suscetível a falhas na rede de distribuição”, destaca Fabiano Perin Gasparin, professor adjunto da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul.

O Brasil apresenta condições favoráveis ao uso desse sistema, pois, segundo o Atlas Solarimétrico da Cepel (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica), a radiação solar média que atinge a sua superfície é de até 2300 quilowatt-hora por metro quadrado (kWh/m²).

COMPOSIÇÃO

Um sistema de energia solar fotovoltaica off-grid é composto por cinco partes:

Módulos fotovoltaicos
Também conhecidos como placas solares, são os responsáveis pela conversão da radiação solar em energia elétrica em corrente contínua. Gasparín ressalta ainda que os módulos podem ser interligados em paralelo, para aumentar a corrente do sistema, ou em série, para aumentar a tensão do sistema.

Baterias
Talvez a parte mais cara e essencial do sistema off-grid. São as responsáveis pelo armazenamento da energia a ser utilizada quando não há sol ou quando a geração é menor do que a demanda.

Controladores de carga
Com função de evitar sobrecargas ou descargas profundas da bateria, os controladores de carga conseguem prolongar a sua vida útil.

Inversor para sistemas isolados
São os responsáveis por converter a corrente contínua (12V ou 24V) gerada pelos módulos e armazenada pelas baterias em corrente alternada (127 V ou 220 V), que é compatível com a maioria dos equipamentos elétricos disponíveis.

Materiais diversos
Entre os materiais utilizados como apoio estão conectores, cabos, caixas de conexão e suportes para fixação dos módulos fotovoltaicos.

Para aplicações de pequeno porte, como alimentação de equipamentos em locais remotos, o sistema fotovoltaico off-grid é muito atrativo
Fabiano Perin Gasparin

COMO FUNCIONA?

A radiação presente nos raios solares atinge as placas que, através de módulos fotovoltaicos, a converte em corrente contínua. “Esta energia é consumida diretamente durante o dia pelos aparelhos, e o que não está sendo consumido é armazenado nas baterias para uso posterior”, explica o professor, que completa ressaltando a necessidade de um inversor para obter corrente alternada compatível com a maioria dos aparelhos elétricos.

Como não conta com o auxílio da rede de distribuição, é necessário o armazenamento da energia “excedente” para uso nos períodos sem sol, como à noite ou em momentos em que a radiação solar não é suficiente (dias chuvosos).

CÁLCULO DE CONSUMO

O cálculo de consumo é relativamente simples e pode ser feito por qualquer pessoa. “Basta multiplicar a potência (em Watts) dos aparelhos pelo número de horas de utilização”, explica Gasparin. O resultado é a quantidade de energia em Watt-hora (Wh), ou dividindo por mil, em kWh, que o sistema precisará fornecer.

Potência do equipamento x Projeção de horas de utilização por dia = Potência necessária

Soma das potências de todos os quipamentos / 1000 = quantidade de energia necessária em kWh

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA

O cálculo para determinar o tamanho do sistema engloba fatores mais técnicos. “Para o dimensionamento dos componentes e baterias, são necessários diversos conhecimentos de física, eletricidade e engenharia. Além disto é necessário buscar informações dos níveis de irradiação do local a ser instalado”, destaca Fabiano, que ainda recomenda que o projeto seja feito por empresas confiáveis e com corpo técnico qualificado.

APLICAÇÃO

Esse tipo de solução é ideal para locais remotos onde o custo para expansão da rede é muito elevado, permitindo a alimentação de lâmpadas, rádio, TV e geladeira. “Para aplicações de pequeno porte, como alimentação de equipamentos em locais remotos (radares em estradas, faróis de navegação, repetidores de sinal, equipamentos de comunicação etc.), o sistema fotovoltaico off-grid é muito atrativo”, comenta Gasparin.

Contudo, ele não suporta o uso de equipamentos que exijam muita potência, como chuveiros elétricos e ferro de passar roupa. Além disso, a instalação do sistema não é barata e ainda carece de melhorias na questão de armazenamento de energia. Por isso, ainda não é indicado para grandes aplicações.

“Projetos de grande porte são viáveis apenas em conjunto com outra fonte, formando um sistema híbrido, por exemplo, com um gerador a diesel em locais remotos. O sistema fotovoltaico atuará como forma de economizar combustível. Um sistema de grande porte apenas fotovoltaico off-grid só será viável quando a tecnologia de baterias avançar e os custos reduzirem”, alerta Gasparin.

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Colaboração técnica

: Fabiano Perin Gasparin – Professor Adjunto da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UERGS). Coordenador da área de Ciências Exatas e Engenharia da Superintendência de Planejamento da UERGS. Concluiu doutorado em 2012 e mestrado em 2009, ambos no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na área de Energia Solar. Licenciado em Física (2005) pela (UFRGS). Possui experiência profissional na área de manutenção eletrônica e automação industrial.

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