Componentes principais de um sistema de energia solar fora da rede

Os dias ensolarados são bons para mais do que apenas seu bronzeado: ao utilizar a energia solar, você pode reduzir sua conta de eletricidade e ter a flexibilidade de permanecer conectado enquanto estiver fora da rede.

Apesar de como a energia solar parece intimidante, com algum conhecimento básico do que os diferentes componentes fazem e como configurar um sistema com segurança, sair da rede elétrica pode ser muito fácil!

Segurança primeiro

Ao construir um painel solar, você estará trabalhando com algumas tensões muito altas e é essencial seguir as diretrizes de segurança adequadas. Aqui estão quatro regras básicas de segurança a serem seguidas:

1. Sempre use um fio mais grosso do que você calcula que precisa.
2. Sempre conecte fusíveis em seu circuito, especialmente entre os painéis e o banco de baterias.
3. Sempre use um controlador de carga que possa lidar com a enorme potência gerada por seus painéis solares.
4. Sempre contrate um profissional se você se sentir desconfortável trabalhando com altas tensões.

Os essenciais

Os componentes de um sistema elétrico fora da rede podem ser divididos em quatro categorias: fontes, armazenamento, conexões e cargas.

Fontes: Essas são as fontes de eletricidade - no nosso caso, os próprios painéis solares.

Armazenar: Esses componentes armazenam a eletricidade para uso posterior. Os sistemas solares utilizam um grupo de baterias de ciclo profundo conectadas em série, conhecidas como banco de baterias.

Conexões: Eles consistem nas peças que unem o sistema, como fios, controladores de carga e fusíveis. Do ponto de vista da segurança, as conexões são a área com maior probabilidade de causar um problema no futuro, a menos que sejam tomadas as devidas precauções.

Cargas: Esses são o objetivo final; qualquer equipamento que usa eletricidade é uma carga. Isso inclui inversores de energia para nossos aparelhos de 120 V, bem como quaisquer aparelhos de 12 V que possamos estar usando.

Gerando energia com painéis solares

Os painéis solares funcionam convertendo a energia do sol em eletricidade CC (corrente contínua) utilizável. Este DC é então armazenado em baterias e usado para alimentar nossos dispositivos.

Quando os raios do Sol encontram os elementos fotovoltaicos dos painéis solares, a energia é transferida para os elétrons internos. Esses elétrons excitados então circulam pelo circuito do painel solar, das pontas negativas para as positivas, carregando nossas baterias e mantendo as luzes acesas.

Os painéis solares geralmente vêm em dois sabores, com base na composição molecular de seus elementos fotovoltaicos: preto monocristalino e azul policristalino.

Em linhas gerais, os painéis Mono são mais eficientes e mais caros. Painéis poli podem ser uma boa escolha de orçamento; no entanto, pode-se precisar de mais painéis Poly para obter a mesma saída de energia gerada por menos painéis Mono. Se você estiver trabalhando com espaço limitado, como em cima de um trailer, os painéis Mono são a escolha certa.

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Armazenamento de energia com um banco de bateria

Existem muitos, muitos tipos diferentes de baterias por aí; tantos que escolher os perfeitos para o seu banco de baterias pode ser um pouco assustador. Para simplificar um pouco as coisas, mantenha estas duas regras em mente ao escolher as baterias:

1. Sempre use baterias de ciclo profundo - elas são projetadas para descarregar continuamente e manter sua produção de energia. O uso de baterias de ciclo raso, como baterias de automóveis, resultará na redução da vida útil do banco de baterias.
2. Geralmente, as baterias de ciclo profundo só podem ser descarregadas até a metade de sua capacidade total antes de precisarem ser recarregadas. Ao considerar suas necessidades de bateria, observe seu consumo diário de energia e multiplique-o por dois.

Fora dessas duas regras de ouro, a escolha de quais baterias usar depende do orçamento mais do que qualquer coisa. Especificamente, se você preferir pagar mais adiantado por um banco de baterias de lítio mais eficiente e mais duradouro, ou começar a trabalhar por menos dinheiro com um banco de baterias de chumbo-ácido.

Fazendo conexões

Antes de colocar qualquer uma das peças juntas, precisamos saber a espessura adequada do fio, a amperagem dos fusíveis e a potência máxima de nosso controlador de carregamento. Você não faria um desfile sobre uma nova ponte sem descobrir quanto peso ela pode suportar; mesmo conceito aqui.

A espessura segura do fio se resume a quanta corrente estará fluindo por ele em um determinado momento, bem como o comprimento real do fio necessário. Se for muito fino, o fio pode derreter, causando um incêndio elétrico.

Para calcular a espessura adequada, ou bitola, do fio a ser usado, use como padrão uma calculadora de bitola de fio e aumente a bitola em um ou dois. Observe que os medidores dos fios estão invertidos: medidores maiores usam números menores e vice-versa. Portanto, se você calcular uma bitola segura como 10, use um fio de bitola 8.

Descobrir a amperagem segura do fusível é muito mais simples do que calcular a bitola segura do fio. Simplesmente divida a potência máxima (P) em watts do circuito pela tensão (V) que o atravessa para obter a corrente (I) em amperes. Esta é uma equação básica da física, conhecida como Lei de Ohm:

Os controladores de carga regulam a taxa de carga que chega ao banco de baterias a partir dos painéis solares para garantir uma operação segura. Essas unidades terão a entrada de energia máxima listada nelas. Se estiver usando um painel solar de 400 W, você precisará de pelo menos uma classificação de energia mínima de 400 W para seu controlador de carregamento.

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Alimentando Seus Dispositivos

Os painéis solares geram eletricidade na forma de 12 V DC. Embora 12 V seja bom para alimentar luzes, carregar nossos telefones ou operar ventiladores, isso levanta um problema: quase tudo que usamos em nossas casas é alimentado por 120 V CA (corrente alternada). Nota: esta tensão de alimentação difere em alguns países, por isso verifique novamente.

Para resolver isso, usamos um inversor. Os inversores funcionam convertendo 12 Vcc em 120 Vca e vêm em duas variedades, onda senoidal pura ou onda senoidal modificada. Em quase todos os casos, o seno puro é o caminho a percorrer, especialmente se estiver usando equipamentos elétricos delicados, como computadores ou consoles de jogos.

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Construindo um Sistema de Energia Solar

Fontes, armazenamento, conexões e cargas: essas são as peças que formam um sistema solar fora da rede. Ao exercer o cuidado adequado e fazer alguns cálculos simples, você pode construir com segurança um fonte de eletricidade para reduzir sua conta de luz e mantê-lo conectado, não importa onde você são.

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