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Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos 97 de baixa tensão CC que imprimirá uma corrente ao sistema, de forma a medir a tensão aplicada ao anodo temporário.
Alguns sistemas de proteção catódica possuem um resistor variável que permite ajustar periodicamente a corrente a ser impressa e compensar os efeitos causados pela mudança da composição do solo, corrosão da área superficial do anodo, polarização, tipo de anodo etc. Mais recentemente, para compensar as variações da resistividade do solo, utilizam-se controladores eletrônicos.
Sistemas Fotovoltaicos estão substituindo a maneira convencional de obtenção de energia, que é conseguida retificando-se a corrente alternada, fornecida pela rede elétrica, transformando-a em corrente contínua
(em geral, fornecida ininterruptamente). A maioria dos Sistemas Fotovoltaicos para pequenas aplicações que necessitam de baixas tensões CC, incluem baterias de forma a fornecer, continuamente, a corrente necessária. Entretanto, pesquisas estão sendo desenvolvidas para determinar a proteção dada por um sistema fotovoltaico sem armazenamento e que, portanto, reverte corrente apenas durante o dia.
Os sistemas de controle de corrosão encontram aplicação em:
•
Torres de transmissão;
•
Tanques de armazenamento;
•
Estradas de ferro;
•
Pontes;
•
Tubulações de gás, óleo combustível, água.
5.5- Telecomunicações
Sistemas Fotovoltaicos estão sendo há muitos anos usados para fornecer energia para a área de telecomunicações devido à sua simplicidade e reduzida manutenção. A confiabilidade das fontes de energia para a maioria das aplicações nesta área é bastante crítica e a disponibilidade deve ser muito alta.
Geralmente, estes sistemas necessitam de baixa potência e são instalados em áreas remotas com acesso limitado e, geralmente, com severas condições climáticas (vento, maresia).
Algumas vezes, para reduzir o custo inicial, especialmente se a demanda da potência máxima é muito maior do que a demanda média, utilizam-se sistemas híbridos.
As aplicações mais comuns dos Sistemas Fotovoltaicos na área de telecomunicações são:
•
Estação remota de rádio;
•
Torres repetidoras de TV;
•
Auxílio à navegação;
•
Repetidoras de telefone celular;
•
Telefones de emergência em estradas.
A corrente para a carga varia de acordo com o modo de operação e tempo de utilização do equipamento.
5.6- Estação Remota para Monitoramento
Equipamentos para instrumentação remota e comunicação de dados necessitam de uma fonte de energia confiável, de forma a impedir interrupção ou perda de dados. Sistemas Fotovoltaicos são adequados para esta aplicação porque a energia necessária é baixa e os locais onde são instalados, geralmente encontram-
98 Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos se afastados da fonte de energia convencional. Devido à confiabilidade e simplicidade dos Sistemas
Fotovoltaicos, estes estão substituindo também alguns equipamentos alimentados por fontes CA, em
áreas atendidas pela rede elétrica.
Quase todos os sistemas de observação remotos, alimentados com energia fotovoltaica, funcionam a uma tensão de 12 Volts CC. A carga varia de acordo com a quantidade de detectores, taxa de aquisição de dados e os requisitos de transmissão de dados.
É comum que as baterias desses sistemas tenham uma capacidade de até 30 dias, porque a demanda de carga pode não exceder alguns miliampères.
Exemplos de aplicações são:
•
Monitoramento das condições climáticas;
•
Controle do tráfego nas estradas;
•
Registros sísmicos;
•
Investigações científicas.
Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos 99
Capítulo 6
Projeto de um Sistema
Fotovoltaico
100 Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos
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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