Um sistema residencial de armazenamento fotovoltaico (PV) consiste principalmente em módulos fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, inversores de armazenamento, dispositivos de medição e sistemas de gerenciamento de monitoramento. O seu objetivo é alcançar a autossuficiência energética, reduzir os custos de energia, diminuir as emissões de carbono e melhorar a fiabilidade energética. Configurar um sistema residencial de armazenamento fotovoltaico é um processo abrangente que requer consideração cuidadosa de vários fatores para garantir uma operação eficiente e estável.
I. Visão geral dos sistemas residenciais de armazenamento fotovoltaico
Antes de iniciar a configuração do sistema, é essencial medir a resistência de isolamento CC entre o terminal de entrada do painel fotovoltaico e o terra. Se a resistência for inferior a U…/30mA (U… representa a tensão de saída máxima do conjunto fotovoltaico), medidas adicionais de aterramento ou isolamento deverão ser tomadas.
As principais funções dos sistemas residenciais de armazenamento fotovoltaico incluem:
- Autoconsumo: Utilização de energia solar para atender às demandas energéticas domésticas.
- Corte de picos e preenchimento de vales: Equilibrar o uso de energia em diferentes momentos para economizar nos custos de energia.
- Energia de reserva: Fornecendo energia confiável durante interrupções.
- Fonte de alimentação de emergência: Suportando cargas críticas durante falhas na rede.
O processo de configuração inclui a análise das necessidades de energia do usuário, o projeto de sistemas fotovoltaicos e de armazenamento, a seleção de componentes, a preparação de planos de instalação e a definição de medidas de operação e manutenção.
II. Análise e Planejamento de Demanda
Análise da Demanda Energética
A análise detalhada da demanda de energia é crítica, incluindo:
- Perfil de carga: Identificar os requisitos de energia de vários aparelhos.
- Consumo diário: Determinar o uso médio de eletricidade durante o dia e a noite.
- Preços de eletricidade: Compreender as estruturas tarifárias para otimizar o sistema para economia de custos.
Estudo de caso
| Tabela 1 Estatísticas de carga total | |||
| equipamento | Poder | Quantidade | Potência total (kW) |
| Ar condicionado inverter | 1.3 | 3 | 3,9kW |
| máquina de lavar | 1.1 | 1 | 1,1kW |
| Frigorífico | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| TV | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Aquecedor de água | 1,0 | 1 | 1,0kW |
| Capuz aleatório | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Outra eletricidade | 1.2 | 1 | 1,2kW |
| Total | 8,2 kW | ||
| Tabela 2 Estatísticas de cargas importantes (fonte de alimentação fora da rede) | |||
| equipamento | Poder | Quantidade | Potência total (kW) |
| Ar condicionado inverter | 1.3 | 1 | 1,3kW |
| Frigorífico | 0,6 | 1 | 0,6kW |
| Aquecedor de água | 1,0 | 1 | 1,0kW |
| Capuz aleatório | 0,2 | 1 | 0,2kW |
| Iluminação eletricidade, etc. | 0,5 | 1 | 0,5kW |
| Total | 3,6 kW | ||
- Perfil de usuário:
- Carga total conectada: 8,2 kW
- Carga crítica: 3,6 kW
- Consumo de energia diurno: 10 kWh
- Consumo de energia noturno: 20 kWh
- Plano do Sistema:
- Instale um sistema híbrido de armazenamento fotovoltaico com geração fotovoltaica diurna atendendo às demandas de carga e armazenando o excesso de energia em baterias para uso noturno. A rede atua como uma fonte de energia suplementar quando a energia fotovoltaica e o armazenamento são insuficientes.
-
III. Configuração do sistema e seleção de componentes
1. Projeto de sistema fotovoltaico
- Tamanho do sistema: Com base na carga de 8,2 kW do usuário e no consumo diário de 30 kWh, recomenda-se um painel fotovoltaico de 12 kW. Essa matriz pode gerar aproximadamente 36 kWh por dia para atender à demanda.
- Módulos fotovoltaicos: Utiliza 21 módulos monocristalinos de 580Wp, alcançando uma capacidade instalada de 12,18 kWp. Garanta um arranjo ideal para máxima exposição à luz solar.
Potência máxima Pmáx [W] 575 580 585 590 595 600 Tensão operacional ideal Vmp [V] 43,73 43,88 44.02 44,17 44,31 44,45 Corrente operacional ideal Imp [A] 13h15 13.22 13h29 13h36 13h43 13h50 Tensão de circuito aberto Voc [V] 52h30 52,50 52,70 52,90 53.10 53h30 Corrente de curto-circuito Isc [A] 13,89 13,95 14.01 14.07 14.13 14.19 Eficiência do módulo [%] 22.3 22,5 22,7 22,8 23,0 23.2 Tolerância de potência de saída 0~+3% Coeficiente de temperatura de potência máxima[Pmax] -0,29%/℃ Coeficiente de temperatura da tensão de circuito aberto [Voc] -0,25%/℃ Coeficiente de temperatura da corrente de curto-circuito [Isc] 0,045%/℃ Condições de teste padrão (STC): Intensidade de luz 1000W/m², temperatura da bateria 25°C, qualidade do ar 1,5 2. Sistema de armazenamento de energia
- Capacidade da bateria: Configure um sistema de bateria de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) de 25,6 kWh. Esta capacidade garante backup suficiente para cargas críticas (3,6 kW) durante aproximadamente 7 horas durante interrupções.
- Módulos de bateria: Empregue designs modulares e empilháveis com gabinetes com classificação IP65 para instalações internas/externas. Cada módulo tem capacidade de 2,56 kWh, sendo 10 módulos formando o sistema completo.
3. Seleção do Inversor
- Inversor Híbrido: Use um inversor híbrido de 10 kW com recursos integrados de gerenciamento fotovoltaico e de armazenamento. Os principais recursos incluem:
- Entrada fotovoltaica máxima: 15 kW
- Saída: 10 kW para operação ligada à rede e fora da rede
- Proteção: classificação IP65 com tempo de comutação rede fora da rede <10 ms
4. Seleção de cabo fotovoltaico
Os cabos fotovoltaicos conectam os módulos solares ao inversor ou caixa combinadora. Eles devem suportar altas temperaturas, exposição aos raios UV e condições externas.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Núcleo único, classificado para 1,5 kV DC, com excelente resistência a UV e intempéries.
- TÜV PV1-F:
- Flexível, ignífugo, com ampla faixa de temperatura (-40°C a +90°C).
- Fio fotovoltaico UL 4703:
- Com isolamento duplo, ideal para sistemas montados em telhados e no solo.
- Cabo Solar Flutuante AD8:
- Submersível e impermeável, adequado para ambientes úmidos ou aquáticos.
- Cabo solar com núcleo de alumínio:
- Leve e econômico, utilizado em instalações de grande porte.
5. Seleção de cabos de armazenamento de energia
Cabos de armazenamento conectam baterias aos inversores. Eles devem lidar com altas correntes, fornecer estabilidade térmica e manter a integridade elétrica.
- Cabos UL10269 e UL11627:
- Isolado com parede fina, retardador de chamas e compacto.
- Cabos Isolados em XLPE:
- Alta tensão (até 1500V DC) e resistência térmica.
- Cabos CC de alta tensão:
- Projetado para interligar módulos de bateria e barramentos de alta tensão.
Especificações de cabos recomendadas
Tipo de cabo Modelo recomendado Aplicativo Cabo fotovoltaico EN 50618 H1Z2Z2-K Conectando módulos fotovoltaicos ao inversor. Cabo fotovoltaico Fio fotovoltaico UL 4703 Instalações em telhados que requerem alto isolamento. Cabo de armazenamento de energia UL 10269, UL 11627 Conexões de bateria compactas. Cabo de armazenamento blindado Cabo de bateria blindado EMI Reduzindo a interferência em sistemas sensíveis. Cabo de alta tensão Cabo isolado em XLPE Conexões de alta corrente em sistemas de baterias. Cabo fotovoltaico flutuante Cabo Solar Flutuante AD8 Ambientes húmidos ou propensos à água.
4. Integração de Sistemas
Integre módulos fotovoltaicos, armazenamento de energia e inversores em um sistema completo:
- Sistema fotovoltaico: Projetar o layout do módulo e garantir a segurança estrutural com sistemas de montagem apropriados.
- Armazenamento de energia: Instale baterias modulares com integração adequada de BMS (Battery Management System) para monitoramento em tempo real.
- Inversor Híbrido: Conecte conjuntos fotovoltaicos e baterias ao inversor para gerenciamento de energia contínuo.
V. Instalação e Manutenção
Instalação:
- Avaliação do local: Inspecione telhados ou áreas subterrâneas quanto à compatibilidade estrutural e exposição à luz solar.
- Instalação de Equipamentos: Monte com segurança módulos fotovoltaicos, baterias e inversores.
- Teste de sistema: Verifique as conexões elétricas e realize testes funcionais.
Manutenção:
- Inspeções de rotina: Verifique os cabos, módulos e inversores quanto a desgaste ou danos.
- Limpeza: Limpe regularmente os módulos fotovoltaicos para manter a eficiência.
- Monitoramento Remoto: use ferramentas de software para monitorar o desempenho do sistema e otimizar as configurações.
VI. Conclusão
Um sistema residencial de armazenamento fotovoltaico bem projetado proporciona economia de energia, benefícios ambientais e confiabilidade de energia. A seleção cuidadosa de componentes como módulos fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, inversores e cabos garantem a eficiência e longevidade do sistema. Seguindo um planejamento adequado,
protocolos de instalação e manutenção, os proprietários podem maximizar os benefícios de seu investimento.
Horário da postagem: 24 de dezembro de 2024