SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÔNOMOS //

 

      Os sistemas fotovoltaicos autônomos, também chamados de sistemas isolados, são empregados em locais não atendidos por uma rede elétrica. Podem ser usados para fornecer eletricidade para residências em zonas rurais, na praia, em ilhas e em qualquer lugar onde a energia elétrica não esteja disponível.

 

    Sistemas autônomos também encontram aplicação na iluminação pública, na sinalização de estradas, na alimentação de sistemas de telecomunicações e no carregamento de baterias de veículos elétricos. Podem ser usados para fornecer eletricidade para veículos terrestres e náuticos e para um número infinito de aplicações, desde pequenos aparelhos eletrônicos portáteis até sistemas aeroespaciais.

 

     Muitos lugares no Brasil não são atendidos por rede elétricas. Nesses locais um sistema fotovoltaico autônomo pode ser empregado para substituir geradores movidos a diesel, com a vantagem da redução de ruídos e poluição.

 

       Em locais como fazendas, ilhas e comunidades isoladas na Amazônia, por exemplo, um sistema fotovoltaico pode ser a melhor opção para a geração local de eletricidade. Os sistemas fotovoltaicos exigem pouca manutenção, são silenciosos, ecológicos e não precisam de abastecimento de combustível.

 

• Componentes de um sistema fotovoltaico autônomo

 

    Um sistema fotovoltaico autônomo é geralmente composto de uma placa ou um conjunto de placas fotovoltaicas, um controlador de carga, uma bateria e, conforme a aplicação, um inversor de tensão contínua para tensão alternada.

 

    Os módulos fotovoltaicos produzem energia na forme de corrente e tensão contínuas, e para algumas aplicações é necessário converter essa energia em tensão e corrente alternadas através do inversor.

 

    O controlador de carga é usado basicamente para regular a carga da bateria e prolongar sua vida útil, protegendo-a de sobrecargas ou descargas excessivas.

 

    O inversor pode alimentar lâmpadas, aparelhos eletrodomésticos, computadores e qualquer tipo de equipamento que normalmente é alimentado pelas redes residenciais de tensão alternada. Aparelhos que utilizam tensão e corrente contínua podem ser ligados diretamente ao controlador de carga, sem a necessidade do inversor.

 

• Bateria

 

    Nos sistemas autônomos a geração e o consumo de energia nem sempre coincidem devido à característica intermitente e aleatória da radiação solar ao longo das horas, minutos e segundos.

 

    A presença de uma bateria é necessária para proporcionar o fornecimento constante de energia para o consumidor e para evitar desperdício da energia gerada quando o consumo é baixo, permitindo seu armazenamento para uso posterior, nos momentos em que houver pouca ou nenhuma radiação, no período da noite e nos dias nublados e chuvosos.

   

    Na maior parte dos sistemas fotovoltaicos autônomos a presença de uma baterias ou de um banco de baterias também é necessária para estabilizar a tensão fornecida aos equipamentos ou ao inversor eletrônico, uma vez que a tensão de saída do módulo fotovoltaico não é constante e pode variar. Desta forma a bateria funciona como um acoplador entre o módulo e o restante do sistema, impondo ao módulo fotovoltaico uma tensão de trabalho constante.

 

    O banco de baterias pode ser associado em série ou em paralelo ou dos dois modos ao mesmo tempo. Geralmente se utiliza das duas formas simultaneamente. Primeiro as baterias são agregadas em série para obter tensões maiores e posteriormente se acrescentam conjuntos em paralelo para proporcionar maior corrente de saída e elevar a capacidade de armazenamento de carga.

 

• Controlador de carga

 

    Os sistemas fotovoltaicos com baterias devem obrigatoriamente empregar um controlador ou regulador de carga. O controlador de carga é o dispositivo que faz a correta conexão entre o painel fotovoltaico e a bateria, evitando que a bateria seja sobrecarregada ou descarregada excessivamente.

 

    Alguns controladores realizam o carregamento da bateria respeitando seu perfil de carga, o que tende aumentar sua vida útil e maximizar a utilização. Controladores mais sofisticados ainda possuem o recurso de rastreamento do ponto de máxima potência do módulo ou do conjunto de módulos fotovoltaicos, possibilitando aumentar a eficiência do sistema fotovoltaico.

 

    Entre as variados funções de um controlador de carga, podemos destacar: impedir que a bateria seja sobrecarregada excessivamente; regular o consumo de energia do sistema fotovoltaico, interrompendo o funcionamento do sistema no momento em que a bateria atinge nível crítico de carga; gerenciamento da carga da baterias; entre outras funções.

 

• Inversor

 

    O inversor é um equipamento eletrônico que converte a eletricidade de tensão e corrente contínuas (CC) em tensão e corrente alternadas (CA). O inversor é necessário nos sistemas fotovoltaicos para alimentar consumidores em corrente alternada a partir da energia elétrica de corrente contínua produzida pelo painel fotovoltaico ou armazenada na bateria.

 

    A maior parte dos aparelhos eletrodomésticos que conhecemos é construída para trabalhar com a rede elétrica de tensão alternada disponível em nossas residências (tensão 127 V ou 220 V, por exemplo, e frequência de 60 Hz). Para alimentar esses aparelhos com um sistema fotovoltaico autônomo é necessária a presença de um inversor CC – CA.

 

    Alguns inversores incorporam funções adicionais de controlador de carga e trabalham de forma interativa com a rede. São inversores empregados em sistemas de alimentação de emergência para aplicações não autônomas, como uma residência que já possui rede elétrica, mas deseja ter garantia de disponibilidade de eletricidade em caso de queda de energia elétrica, ou sistemas híbridos que empregam várias fontes de energia além da solar fotovoltaica.

 

 

• Módulos fotovoltaicos para sistemas autônomos

 

    Grande parte dos sistemas fotovoltaicos autônomos opera na tensão de 12 V. Inversores, baterias, e controladores de carga para 12 V são os mais encontrados no mercado. Existem módulos fabricados especialmente para serem compatíveis com esses sistemas autônomos.

 

    Os módulos fotovoltaicos encontrados no mercado dividem-se em duas categorias de acordo com sua faixa de potência: módulos de 36 células, com potências de pico entre 130 W e 140 W e módulos de 60 células, com potências entre 240 W e 250 W.

 

    Os módulos de 36 células são indicados para os sistemas fotovoltaicos autônomos, pois sua tensão de saída é reduzida e são apropriados para sistemas fotovoltaicos de baixa tensão. Módulos de 60 células, por outro lado, são impróprios para aplicações em 12 e são direcionados para os sistemas fotovoltaicos conectados `a rede elétrica, nos quais os níveis de tensão costumam ser mais elevados.

 

REFERÊNCIAS

 

Gradella Villalva, Marcelo; Gazoli Jonas, Rafael Energia Solar Fotovoltaica: Conceitos e Aplicações. nº 1. São Paulo: Érica, 2012.

 

GRADELLA V., M.; GAZOLI J., R. Capítulo 4: Sistemas Fotovoltaicos Autônomos. nº 1. São Paulo: Érica, 2012. p. 99-147.