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Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos 75 de informações específicas detalhadas da bateria a ser utilizada como, por exemplo, valor da resistência interna e coeficiente de variação da tensão com a temperatura. Variações bruscas de corrente também resultam em modificações na tensão da bateria difíceis de modelar.
Outro problema para os Sistemas Fotovoltaicos, é determinar o ajuste do set point indicativo da tensão de desconexão (LVD). Se a decisão recair em ter uma pequena profundidade de descarga (10 a 20%), provavelmente a vida útil da bateria se prolongará porém, frequentemente o controlador poderá interromper a energia que está alimentando a carga sem que haja uma necessidade real. Por outro lado, se uma profundidade de descarga maior (30 a 50%) for permitida, então poderá haver redução da vida da bateria.
4.3.4 - Características Ideais para Uso em Sistemas Fotovoltaicos
Um controlador ideal para a aplicação fotovoltaica deve, além de satisfazer os objetivos básicos apresentados, gerenciar a carga de acordo com a disponibilidade de energia solar, necessitando para tal, possuir uma informação confiável do estado de carga da bateria em um dado instante. Deve evitar penalizar o usuário ao mesmo tempo em que busca satisfazer os requisitos de operação das baterias como, por exemplo, evitando que baterias chumbo-ácido permaneçam descarregadas por longos períodos.
A maioria dos controladores de carga atualmente disponíveis no mercado, são dispositivos analógicos convencionais que, por vários motivos, não atendem às reais necessidades dos usuários.
Estão em desenvolvimento pesquisas que têm como objetivo obter um controlador de carga “inteligente”, capaz de implementar as funções de proteção contra carga e descarga excessivas, mantendo independência com relação ao modelo de bateria em questão. Estas pesquisas apontam que um circuito microprocessado
(capaz de medir, em tempo real, o fluxo de corrente que entra e sai da bateria), poderia calcular a carga correspondente em Ampères-hora e, consequentemente, conhecer o estado de carga da bateria, a qualquer momento. O maior desafio para esta tecnologia é a variação da eficiência da bateria em função do estado de carga e da temperatura. Observa-se que quando a bateria está operando próximo do estado de carga de
100%, a eficiência cai acentuadamente. A possibilidade de acúmulo de erro durante a integração tem sido cuidadosamente examinada, havendo sugestões de formas de contornar este problema.
Atualmente, já existem fabricantes que comercializam controladores de carga “inteligentes” com esta tecnologia, destinados a aplicação em baterias portáteis de baixa potência (em geral, níquel-cádmio) que alimentam equipamentos tais como computadores portáteis (laptops), telefones celulares etc.
Espera-se que os resultados destas pesquisas levem a nova tecnologia que possibilite projetar controladores de carga mais eficientes, de forma a prolongar a vida útil das baterias e aumentar a confiabilidade dos
Sistemas Fotovoltaicos instalados.
4.4- Inversores
O componente responsável pela conversão de corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA) é comumente conhecido como “inversor” ou, mais genericamente, “conversor CC-CA”. Este também é mencionado na literatura como PCU - Power Conditioning Unit (Unidade Condicionadora de Potência).
O inversor deve dissipar o mínimo de potência, evitando as perdas e deve produzir uma tensão com baixo teor de harmônicos e em sincronismo com a rede elétrica, se o Sistema Fotovoltaico estiver interligado à rede. Muitas vezes utilizam-se filtros para minimizar o conteúdo de harmônicos.
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Table of contents
- 18 Capítulo 1 - Introdução
- 24 Capítulo 2 - Radiação Solar e Efeito Fotovoltaico
- 24 2.1- Radiação Solar: Captação e Conversão
- 31 2.2- Efeito Fotovoltaico
- 36 Capítulo 3 - Configurações Básicas
- 37 3.1- Sistemas Isolados
- 37 3.1.1- Carga CC sem Armazenamento
- 38 3.1.2- Carga CC com Armazenamento
- 38 3.1.3- Carga CA sem Armazenamento
- 38 3.1.4- Carga CA com Armazenamento
- 39 3.2 - Sistemas Conectados à Rede
- 39 3.2.1- Sistemas Residenciais
- 40 3.2.1.1- Medição Única do Balanço de Energia
- 40 3.2.1.2- Medição Dupla
- 40 3.2.1.3- Medições Simultâneas
- 41 3.2.2- Sistemas de Grande Porte
- 44 Capítulo 4 - Componentes Básicos
- 44 4.1 - Módulo Fotovoltaico
- 44 4.1.1 - Célula Fotovoltaica
- 46 4.1.2 - Características Construtivas dos Módulos
- 47 4.1.3 - Características Elétricas dos Módulos
- 49 4.1.4 - Arranjo dos Módulos
- 50 4.1.5 - Fatores que Afetam as Características Elétricas dos Módulos
- 52 4.2 - Baterias
- 54 4.2.1 - Terminologia
- 59 4.2.2 - Baterias Recarregáveis
- 61 4.2.2.1 - Baterias Chumbo-Ácido
- 67 4.2.2.2 - Baterias Níquel-Cádmio
- 68 4.2.3 - Características Ideais para Uso em Sistemas Fotovoltaicos
- 69 4.3 - Controladores de Carga
- 70 4.3.1 - Tipos de Controladores de Carga
- 72 4.3.2 - Detalhamento das Características e Funções
- 75 4.3.3 - Controladores de Carga Baseados em Tensão
- 76 4.3.4 - Características Ideais para Uso em Sistemas Fotovoltaicos
- 76 4.4- Inversores
- 77 4.4.1- Tipos de Inversores
- 77 4.4.2- Características dos Inversores
- 82 4.5- Conversores CC-CC
- 83 4.6- Seguidor do Ponto de Máxima Potência (MPPT)
- 88 Capítulo 5 - Características das Cargas
- 88 5.1- Iluminação
- 88 5.1.1- Tipos de Lâmpadas e suas Características
- 88 5.1.1.1- Lâmpadas Incandescentes
- 89 5.1.1.2- Lâmpadas Incandescentes de Halógeno ou Halógenas
- 89 5.1.1.3- Lâmpadas Fluorescentes
- 91 5.1.1.4- Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão
- 91 5.1.2- Aplicações
- 91 5.1.3- Tipos Disponíveis no Mercado
- 92 5.2- Refrigeração
- 92 5.2.1- Aplicações
- 93 5.2.2- Tipos Disponíveis no Mercado
- 93 5.3- Bombeamento de Água
- 93 5.3.1- Tipos de Bombas de Água
- 93 5.3.1.1- Bombas Centrífugas
- 94 5.3.1.2- Bombas Volumétricas
- 95 5.3.2- Tipos de Motores
- 95 5.3.2.1- Motores CC
- 96 5.3.2.2- Motores CA
- 96 5.4- Proteção Catódica
- 98 5.5- Telecomunicações
- 98 5.6- Estação Remota para Monitoramento
- 102 Capítulo 6 - Projeto de um Sistema Fotovoltaico
- 102 6.1 - Etapas do Projeto de um Sistema Fotovoltaico
- 102 6.1.1 - Avaliação do Recurso Solar
- 105 6.1.2 - Estimativa da Curva de Carga
- 106 6.1.3 - Escolha da Configuração
- 106 6.1.4 - Dimensionamento do Sistema de Armazenamento
- 108 6.1.5 - Dimensionamento da Geração Fotovoltaica
- 109 6.1.6 - Especificação dos Demais Componentes Básicos
- 110 6.1.7 - Projeto Elétrico
- 112 6.2 - Sistemas de Bombeamento
- 113 6.3 - Dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos de Pequeno Porte
- 142 Capítulo 7 - Instalações
- 142 7.1- Recomendações Gerais sobre Segurança
- 143 7.2 - Módulos Fotovoltaicos
- 143 7.2.1- Localização do Arranjo Fotovoltaico
- 143 7.2.2- Orientação do Arranjo Fotovoltaico
- 144 7.2.3- Montagem da Estrutura dos Módulos
- 148 7.3- Bateria
- 148 7.3.1- Recomendações sobre Segurança e Manuseio de Baterias
- 149 7.3.2- Compartimento das Baterias
- 150 7.3.3- Montagem do Banco de Baterias
- 150 7.4- Controle
- 151 7.5- Proteções
- 152 7.6- Cabos e Conexões
- 153 7.7- Acessórios
- 156 Capítulo 8 - Manutenção e Inspeção
- 156 8.1- Procedimentos Gerais de Segurança
- 157 8.2- Manutenção Preventiva
- 157 8.2.1- Módulo Fotovoltaico
- 157 8.2.1.1- Aspectos Físicos
- 158 8.2.1.2- Aspectos Elétricos
- 161 8.2.2- Baterias
- 161 8.2.2.1- Aspectos Físicos
- 162 8.2.2.2- Aspectos Elétricos
- 164 8.2.3- Equipamentos Eletrônicos
- 164 8.2.4- Inversores
- 165 8.2.5- Cargas
- 165 8.2.6- Fiação e Dispositivos de Segurança
- 186 Bibliografia
- 194 Anexos