Sistema Off Grid de energia solar – Saiba suas características e Componentes

Escolher o melhor sistema off grid não é fácil, já que os sistemas Off Grid (fora da rede) são muitas vezes mais complicados do que os sistemas On Grid (conectados em rede). Neste artigo, vamos destacar algumas das muitas considerações que devem ser levadas em consideração e discutir os vários tipos de sistemas disponíveis Off Grid. Também explicamos por que um ‘inversor / carregador’ de boa qualidade é vital para a construção de um sistema confiável fora da rede.

Finalmente, vamos mergulhar nas diferentes marcas disponíveis e determinar quais sistemas são mais adequados para diferentes aplicações.

Muitas pessoas acreditam que um sistema off grid pode ser facilmente montado (o que pode ser verdade no caso você tenha conhecimento técnico), mas na realidade esses sistemas precisam ser cuidadosamente projetados por um instalador solar experiente ou um projetista de sistemas SAPS.

 

 

Os sistemas de armazenamento solar e de bateria devem ser instalados por um profissional elétrico licenciado com experiência.

Os sistemas solares modernos off grid são normalmente de alta tensão e podem gerar e armazenar enormes quantidades de energia que podem resultar em danos, incêndio ou ferimentos graves se a instalação não atender a todos os regulamentos, normas e diretrizes relevantes.


As 5 Principais Partes De Um Sistema OFF Grid

  1. Inversor / carregador de bateria ou inversor multimodo
  2. Inversor solar (AC) ou controladores de carga solar (DC)
  3. Banco de baterias
  4. Painéis solares
  5. Gerador de backup
Layout básico de um sistema AC acoplado fora da rede – Adequado para residências e empresas modernas fora da rede

 

Tipos de configuração Off Grid – AC ou DC acoplado

O sistema Off grid pode ser projetado usando fontes de geração de energia acopladas tanto AC quanto DC. As opções acopladas AC incluem inversores solares comuns, turbinas eólicas de geradores.

As fontes acopladas DC incluem controladores de carga solar ou micro sistemas hidrelétricos.

Se um sistema é AC ou DC acoplado é baseado no inversor / carregador e é compatível com diferentes inversores solares (AC) ou controladores de carga solar (DC).

Muitos modernos inversores multímodo podem ser acoplados tanto em CA quanto em CC, o que cria um sistema flexível muito seguro.

Principais considerações para sistemas solares Off Grid (fora da rede)

  • Consumo médio diário de energia (kWh) – verão e inverno
  • Pico de carga (kW) – Potência máxima retirada dos aparelhos
  • Carga contínua média (kW)
  • Exposição solar – localização, clima, orientação, sombreamento
  • Opções de energia de backup – durante mau tempo ou desligamento

Com as considerações acima em mente, o principal componente de um sistema de energia fora da rede é o inversor / carregador de bateria principal, geralmente chamado de inversor multimodo, já que ele pode operar normalmente como um sistema Off Grid ou On Grid.

O inversor / carregador é o coração e o cérebro de um sistema de energia autônomo e gerencia não apenas a bateria, mas também o fluxo de energia de todas as outras fontes, como solar, eólica, micro-hídrica ou um gerador de reserva.

O trabalho do inversor / carregador da bateria é fornecer uma ‘onda senoidal pura’ fixa ou uma energia CA limpa e deve ser capaz de atender aos requisitos de carga dos equipamentos em todas as condições.

Além disso, também deve poder carregar as baterias de fontes como solar, eólica ou geradora. Muitos aparelhos, como bombas de água, compressores de refrigeração e unidades de ar condicionado, exigem uma alta tensão (pico) durante a inicialização e o inversor deve ser capaz de lidar com esse surto.

É aqui que muitos inversores mais baratos podem falhar. Se vários aparelhos estiverem funcionando ao mesmo tempo, o inversor também deverá ser capaz de fornecer energia contínua sob todas as condições, incluindo temperaturas mais altas, por isso deve ser dimensionado corretamente para levar em conta a redução de temperatura.

Sistema de energia solar off grid usando um inversor / carregador SP PRO juntamente com um inversor solar Fronius Primo e bateria de lítio BYD B-box Pro – Sistema projetado e instalado pela Off-grid Energy Australia .

 


 

Guia Técnico

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Guia técnico para armazenamento de energia solar fora da rede - Consumo profile.jpg

Um profissional de energia solar deve ser capaz de montar o que é conhecido como uma tabela de carga para ajudar a determinar qual tipo e tamanho de inversor é mais adequado às suas necessidades individuais. A tabela de carga também é usada para dimensionar o painel solar, a bateria e o gerador de backup.

 


Melhores Opções De Bateria Off Grid

Chumbo Ácido

Até recentemente, os tradicionais sistemas de bateria de ciclo profundo de chumbo-ácido eram a opção mais comum e confiável para sistemas off grid.

As baterias de chumbo-ácido são uma tecnologia comprovada e podem durar até 15 anos ou mais, se não forem mantidas a temperaturas elevadas (acima de 40 ° C) e não forem descarregadas regularmente muito baixo.

As baterias de chumbo-ácido requerem um carregamento preciso da bateria seguindo um ciclo específico de carga e sensores de temperatura para ajustar as configurações de voltagem, de modo que os inversores de rede oferecem ajustes de tensão de carga programável junto com sensores para carregar com precisão em todas as condições.

Baterias de ciclo profundo de chumbo-ácido ainda são amplamente usadas e oferecem várias vantagens sobre o lítio, incluindo:

 

Opções de bateria de ciclo profundo de chumbo-ácido – opções de 2V, 6V ou 12V e vários tipos – Gel, AGM, Flooded

 

Vantagens

  • Compatibilidade com a maioria dos inversores.
  • Tecnologia comprovada e confiável.

  • Seguro, muito baixo risco (Gel selado).
  • Longa vida (se não for descarregada)
  • Facilmente reciclado.

Desvantagens

  • Menor eficiência – cerca de 80%
  • Baixa densidade de energia – Muito pesado
  • Capacidade utilizável limitada – Máx. 50% em base regular
  • Não modular – tamanho fixo, uma vez instalado
  • Não é possível sustentar o estado parcial de carga
  • Altas temperaturas podem reduzir drasticamente a vida útil da bateria

Lítio-Íon

Mais recentemente, os sistemas de bateria de lítio tornaram-se extremamente populares devido à alta eficiência (95 a 98%), tamanho compacto, leve e escalabilidade. Em contraste, os bancos de baterias de ácido-chumbo têm um tamanho fixo ou capacidade, enquanto os sistemas modulares de lítio não sofrem esta limitação. Esse dimensionamento flexível permite que uma capacidade adicional seja adicionada em um estágio posterior, o que é um bônus real tanto para instaladores quanto para clientes. As baterias de lítio têm uma densidade de energia muito maior em comparação com o chumbo-ácido e, portanto, são mais leves e compactas. Uma enorme vantagem do lítio é a capacidade de manter um estado de carga baixo (estado parcial de carga) por um período prolongado de tempo sem quaisquer efeitos negativos, como a sulfatação, que é um problema comum em baterias de chumbo-ácido.

 

 

Vantagens

  • Eficiência muito alta – Aproximadamente 97%
  • Muito alta densidade de energia – Peso leve e compacto
  • Altas taxas de carga e descarga permitidas
  • Nenhuma degradação com estado parcial de carga
  • Sistemas modulares e escalonáveis
  • Risco seguro e baixo (se for cobrado corretamente)
  • Garantia de 10 anos

Desvantagens

  • Pode desligar sob altas temperaturas (45+ degC)
  • Pode desarmar sob altas cargas contínuas.
  • Pode ser difícil de reciclar no final da vida.
  • Pode não funcionar sem um inversor compatível.

Tipos de bateria de lítio

  • Lítio gerenciado – Muitos sistemas de bateria de lítio contêm um BMS (sistema de gerenciamento de bateria) que requer um link de comunicação dedicado com o inversor para operar. Se o inversor não for compatível com a bateria, eles não poderão funcionar juntos e não funcionarão. Um problema com esse tipo de sistema é que, se a comunicação for desconectada ou sofrer interferência, muitas vezes o inversor ou a bateria serão desligados para garantir que a bateria não seja danificada.

As baterias LG Chem RESU 48V são compatíveis com quase todas as principais marcas de inversores de rede. A lista agora inclui a Selectronic , a Schneider Electric e a Victron Energy . O BYD B-Box Pro também é compatível com uma crescente gama de inversores híbridos e fora da rede, incluindo Victron, SMA e Selectronic.

  • Lítio não gerenciado – Há também opções de bateria de lítio ‘não gerenciadas’ disponíveis que não exigem comunicação fixa para operar como o Simpliphi PHI e o LiFe da Powerplus Energy . Essas baterias são autogerenciadas com um BMS interno para monitorar o estado de carga, a temperatura e as voltagens da célula. O grande benefício deste tipo de bateria é que eles podem ser usados ​​para substituir as baterias de chumbo-ácido existentes e não requerem comunicações ou conexões especiais.

O que é melhor para aplicações Off Grid?

Na minha experiência, as opções de baterias de lítio não gerenciadas são uma opção mais confiável para sistemas fora da rede, já que as comunicações usadas por baterias gerenciadas podem ser problemáticas, desarmar ou tornar-se instáveis, especialmente com baixo estado de carga. Eles também são geralmente mais modulares e capazes de criar sistemas de bateria com capacidade muito maior.


 

O Coração De Um Sistema Off Grid – O Inversor / Carregador

Sistemas solares fora da rede modernos usam inversores / carregadores multimodo para gerenciar baterias, fontes de energia solar e de backup, como um gerador. O inversor / carregador é a principal unidade de gestão de energia e pode ser AC acoplado a inversor solar / s ou DC acoplado a controlador (es) de carga solar e, em alguns casos, a ambos. Leia mais sobre os sistemas acoplados AC e DC aqui.

Os primeiros sistemas fora da rede usavam conversores de bateria básicos e eram muito simples em comparação, pois o carregador de bateria era uma unidade separada. Estes inversores simples geralmente tinham baixo consumo de energia abaixo de 2kW e, portanto, eram capazes apenas de alimentar aparelhos de baixa energia como luzes, ventiladores e bombas pequenas.

Os modernos inversores / carregadores multimodo são muito mais potentes (até 20kW) e podem ter capacidade suficiente para operar aparelhos de alto consumo, como condicionadores de ar, bombas grandes, fornos elétricos e sistemas de água quente que exigem alta corrente contínua ou de surto. Naturalmente, esses potentes inversores / carregadores também são muito mais caros do que os sistemas de armazenamento híbrido de energia solar ou de pequena capacidade, conectados em rede, e podem custar de US $ 1.500 a US $ 6.000, dependendo da potência nominal. (Inversor / carregador de 48V até 8kW)

 

 

Saída do inversor – Potência contínua e máxima

Existem muitos inversores disponíveis com diferentes classificações de saída, desde 2,4kW até uma saída contínua de 20kW muito grande. A maioria desses inversores pode fornecer o dobro ou mais da classificação contínua por um curto período de tempo para lidar com picos de energia de motores, compressores, bombas etc. Essa classificação de surto é crítica para sistemas fora da rede operarem sob todas as condições de carga esperado sem tropeçar ou desligar inesperadamente. Esta classificação de potência de saída também pode ser reduzida sob temperaturas ambientes mais altas.

 


 

Melhor Inversor / Carregadores Off Grid

Existem muitos inversores / carregadores fora da rede disponíveis para sistemas básicos de pequena escala, no entanto, para alimentar uma casa ou edifício moderno, é necessário um inversor / carregador multimodo avançado, com cinco opções bem conhecidas e confiáveis:

  1. Selectronic – série SP PRO (Austrália)
  2. Victron Energy – Multiplus ou Quattro (Holanda)
  3. SMA – Sunny Island series (Alemanha)
  4. Schneider Electric – Conext SW ou XW + (Itália)
  5. Outback Power – série Radian ou FXR (EUA)

Estes inversores estão disponíveis em uma gama de diferentes classificações de potência (kW) para atender a diferentes aplicações, dependendo dos requisitos de potência contínua e máxima. Além disso, estes inversores / carregadores também podem ser acoplados tanto em CA quanto em CC usando inversores solares compatíveis ou controladores de carga solar.

 

Fonte: https://www.cleanenergyreviews.info/

 


 

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