Esquema do sistema fotovoltaico: guia de projeto
O esquema do sistema fotovoltaico é o modelo fundamental para uma instalação eficiente. Descubra como projetá-lo sem problemas
A fabricação de um diagrama do sistema fotovoltaico representa uma fase crucial na atividade de design.
É de fundamental importância dimensionar adequadamente todos os elementos, pois isso afeta a produtividade e o desempenho do sistema. Para ter certeza de que você está no controle de todas as variáveis envolvidas, sugiro que você confie em um software para projeto de um sistema fotovoltaico, que irá acompanhá-lo em todas as fases do projeto e garantir o melhor desempenho do sistema.
O que é o esquema do sistema fotovoltaico?
O esquema do sistema fotovoltaico é uma representação ideal do sistema. A figura a seguir mostra os principais componentes.
Esquema geral de um sistema fotovoltaico
O esquema correto de um sistema fotovoltaico deve prever a possibilidade de autoconsumo da energia produzida no local e de introduzir a energia não autoconsumida na rede (sistema de compensação de energia elétrica) ou em bateria específicas para disponibilizá-la mesmo quando o sistema não está funcionando, por exemplo à noite.
Para a funcionalidade correta do esquema fotovoltaico baseado no mecanismo de sistema de compensação de energia elétrica, são necessárias três medições precisas:
- a quantidade total de energia produzida do sistema;
- a quantidade total de energia fornecida à rede;
- a quantidade total de energia extraída da rede.
Sistema de compensação de energia elétrica
Esquema do sistema fotovoltaico: componentes
Um sistema fotovoltaico caracteriza-se por alguns elementos fundamentais:
- gerador fotovoltaico;
- inversores;
- quadros de distribuição;
- possível sistema de armazenamento.
Gerador fotovoltaico
O gerador fotovoltaico é o conjunto de painéis solares e é o elemento que permite converter a energia solar em eletricidade.
Os painéis são formados por pequenas placas de material semicondutor — células fotovoltaicas — que são conectados entre si e encapsulados para formar um elemento maior, o módulo.
Esses painéis, por sua vez, são conectados em série para formar uma fileira.
Inversores
Os inversores é o conversor eletrostático que é inserido no aparelho fotovoltaico para transformar a corrente contínua em corrente alternada.
Um inversor é escolhido com base na configuração e características dos painéis.
Um sistema fotovoltaico pode funcionar para conversão centralizada ou para conversão de fileiras. No primeiro caso você trabalha com um único equipamento, enquanto no segundo você opta por usar vários inversores, isso pode ficar a critério do projetista.
Conversão centralizada
Conversão de fileiras
A escolha das características e dimensionamento do inversor é fundamental para o desempenho do sistema. Na composição do esquema de fiação fotovoltaica, recomendo que você experimente um software para projeto de um sistema fotovoltaico capaz de ativar, dimensionar e configurar o inversor e todos os outros dispositivos do sistema solar.
Quadro de campo
Em geral os quadros de campo estão localizados entre o inversor e o gerador e são usados para colocar várias fileiras em paralelo.
Uma configuração possível de um quadro de campo é a seguinte:
- os diodos de bloqueio;
- dispositivos de proteção contra surtos;
- chaves seccionadoras.
Quadro do campo
Na imagem seguinte vemos o esquema mais genérico de um campo fotovoltaico com as fileiras posicionadas em paralelo no quadro de campo.
Esquema do sistema fotovoltaico unifilar
Neste quadro, tendo as fileiras em paralelo, soma-se a intensidade de corrente de cada fileira.
Esquema do sistema fotovoltaico unifilar
Novamente, o software fotovoltaico permitirá que você desenhe automaticamente o esquema de fiação unifilar do sistema e personalizá-lo adicionando quadros elétricos, proteções elétricas na saída, etc.
Esquema típico de ligação de um sistema fotovoltaico
Interface
O dispositivo de interface geralmente é instalado em um painel e detecta a tensão elétrica: na ausência de tensão, desliga o gerador fotovoltaico do resto do sistema.
Tipos de esquema de sistema fotovoltaico
Um sistema fotovoltaico pode ser de dois tipos:
- sistema conectado a rede (on-grid);
- sistema não conectado a rede (off-grid).
A tipologia on-grid refere-se a centrais conectadas à rede elétrica nacional, ou seja, sistemas que permitem que a energia produzida seja injetada na rede e utilizada quando necessário.
Já os sistemas off-grid não estão conectados à rede elétrica, mas possuem um sistema de armazenamento (baterias) capaz de preservar a energia produzida e consumi-la mesmo quando não há radiação solar. Eles também possuem um dispositivo adicional, o controlador de carga, que controla o processo de carga ou descarga para proteger a vida útil de uma bateria durante as várias fases.
Nestes casos, o uso de um software para projeto de sistema fotovoltaico permitirá dimensionar e configurar o sistema de armazenamento definindo o tipo de bateria e o medidor.
Controlador de carga
Tipos de esquema de sistema fotovoltaico
A imagem representa um esquema da produção de eletricidade gerada a partir de um sistema fotovoltaico.
Esquema de sistema fotovoltaico
A radiação solar atinge os painéis solares (ou melhor, o gerador fotovoltaico) e, posteriormente, o inversor transforma a energia direta em corrente alternada.
Neste ponto, a energia produzida pode ser aproveitada de várias formas:
- o usuário utiliza a energia no momento da produção;
- a energia é armazenada na bateria, para depois ser retirada em períodos sem produção;
- depois que a bateria é carregada, a energia é alimentada na rede e usada quando a bateria está vazia.
Este modelo específico é um sistema de armazenamento conectado à rede elétrica.
Nesse processo, é essencial que todos os componentes do esquema do sistema funcionem de maneira correta e eficiente. Se houver sombreamento, mesmo em um único módulo ou em uma célula, pode ocorrer uma passagem de corrente reversa resultantes nos chamados hot spots (pontos quentes).
Portanto, para não correr o risco de ter problemas de funcionamento que comprometam a eficácia do próprio sistema e causem danos aos seus elementos, sugiro que conte com um software para projeto de sistema fotovoltaico que, por meio de diagnósticos operacionais, reporta quaisquer anomalias e erros de projeto e verifica os requisitos. Além disso, com o software você poderá desenhar e completar a composição automática do esquema elétrico do sistema fotovoltaico.
