Sistemas fotovoltaicos isolados são aquelas instalações que estão isoladas da rede elétrica. Toda a energia elétrica gerada pelos painéis solares é consumida diretamente.
Uma instalação solar fotovoltaica isolada é projetada para casos em que o custo de manutenção e instalação de linhas de energia não é rentável. Por exemplo, este seria o caso de refúgios de montanha que precisam de um sistema de geração elétrica para cobrir suas necessidades.
Esses sistemas isolados, por não estarem conectados à rede elétrica, requerem um sistema de bateria solar. Os acumuladores solares são utilizados para armazenar a energia produzida pelos painéis solares nos momentos em que a produção é superior à necessidade energética.
Exemplos e aplicações de instalações fotovoltaicas autônomas
As principais aplicações e usos dos sistemas fotovoltaicos isolados são:
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Eletrificação residencial e predial, principalmente para iluminação e eletrodomésticos de baixo consumo.
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Iluminação pública.
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Aplicações agrícolas e pecuárias.
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Bombeamento e tratamento de água.
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Antenas telefônicas isoladas da rede.
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Sinalização e comunicações.
Estas instalações são utilizadas sobretudo nos locais onde não há acesso à rede elétrica e é mais barato instalar um sistema fotovoltaico do que estabelecer uma linha entre a rede e o ponto de consumo. A eletricidade gerada é utilizada para autoconsumo.
Vantagens e desvantagens dos sistemas fotovoltaicos isolados
As instalações solares fotovoltaicas isoladas têm a vantagem de não depender de elementos externos para fornecer energia e o custo direto de um quilowatt-hora de energia é zero.
Por outro lado, tem algumas desvantagens. A principal desvantagem deste tipo de fonte de energia renovável é a dependência da variação da radiação solar recebida. Em outras palavras, a radiação solar que o painel fotovoltaico receberá depende da hora solar, da inclinação do Sol em diferentes horas do dia e em diferentes épocas do ano e do clima.
As horas solares de radiação podem ser calculadas. O que não pode ser calculado é o número de horas e dias nublados que serão vivenciados exatamente (estatisticamente, pode ser obtido).
Ao contrário das instalações solares fotovoltaicas conectadas à rede, deve ser previsto um sistema de acumulação de energia para poder utilizá-lo durante as horas em que os painéis fotovoltaicos não geram eletricidade porque não recebem radiação.
Quais elementos compõem uma instalação solar fotovoltaica isolada da rede elétrica?
Os elementos essenciais para um sistema fotovoltaico isolado são:
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Módulos fotovoltaicos.
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Acumuladores de energia elétrica.
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reguladores de carga.
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Inversores de corrente contínua para corrente alternada.
Muitas empresas presentes no mercado solar oferecem kits solares que incluem todos esses elementos dimensionados para funcionar em uma casa.
acumuladores de energia
Os acumuladores de energia elétrica são responsáveis por armazenar a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos nos momentos de baixo consumo para que possam ser utilizados nos momentos de demanda energética.
Geralmente são baterias, embora existam algumas instalações onde a energia solar é misturada com a energia hidráulica. Nesses casos, a energia gerada nos painéis solares é utilizada para acionar uma bomba e elevar novamente a água para que ela possa passar pelas turbinas a uma determinada altura.
reguladores de carga
Os reguladores de carga são responsáveis por garantir que os acumuladores solares estejam sempre dentro das corretas condições de operação. Obviamente, o controle é realizado tanto no processo de carga quanto no processo de descarga.
inversores de energia
Os inversores são responsáveis por converter a energia na forma de corrente contínua obtida no painel solar em corrente alternada.
Devido ao fato de que os painéis solares fotovoltaicos geram eletricidade em corrente contínua e que a maioria dos dispositivos elétricos que vamos usar exigem que a entrada de corrente seja em corrente alternada, precisaremos realizar essa conversão.
Configuração de um sistema fotovoltaico isolado
A configuração básica das instalações off-grid é composta por um gerador fotovoltaico, um regulador de carga e uma bateria.
A bateria é o elemento encarregado de acumular a energia entregue pelos painéis nas horas de maior radiação para seu uso nas horas de baixa ou nenhuma insolação. O regulador de carga controla a carga da bateria, evitando sobrecargas ou descargas excessivas que diminuem sua vida útil.
Outra configuração básica é o bombeamento solar, composto pelos painéis, um pequeno equipamento e a bomba, na qual a água é bombeada quando há sol, não necessitando de baterias.
A configuração mais utilizada em kits solares para residências é aquela composta por gerador fotovoltaico, regulador de carga, baterias e inversor. O inversor é usado para converter a energia armazenada nas baterias em corrente alternada, que é usada para a maioria das aplicações.
Para o cálculo deste tipo de instalações, os critérios de projeto são diferentes. Nas instalações ligadas à rede, procura-se maximizar a produção anual, virada a sul e com a inclinação mais favorável.
Por outro lado, para instalações isoladas, o critério deve ser que ela produza no máximo no mês mais desfavorável, dezembro, e assim o resto do ano terá pelo menos a energia calculada para o pior mês, sempre abrangendo o precisa.