Projeto de energia solar off-grid para motorhome

[Hérick Ferreira98]

Estou com algumas duvidas quanto o dimensionamento do sistema...

Tenho a relação de consumo pronta, já escolhi os painéis, preciso de ajuda no projeto para os inversores, controladores, baterias, etc...

 

[Pinhed]

Camarada, post um pouco incompleto.

Segundo o usuário @Sérgio Lembo , não se começa uma casa pelo telhado.

Você precisa detalhar mais o que tem em mãos... and please, dont get me wrong.. 

[Sérgio Lembo]

Vamos começar pelas baterias: uma bateria estacionária de 100Ah é grande, pesada e cara. De cara logo pensamos: 100Ah x 12V = 1200Wh. Essa conta não funciona. Razões:

1 - Numa bateria estacionária o máximo que pode descarregar sem provocar danos é 80%, 1200Wh x 80% = 960Wh. Tem que ser do tipo estacionária, automotiva nem pensar.

2 - O inversor não é perfeito, vamos admitir que o rendimento dele seja de 87%. 960W x 87% = 835Wh.

3 - 1200Wh / 835Wh = 1,43. Isso significa que para cada 1000Wh de consumo diário serão necessários 120Ah de baterias de 12V.

4 - Pense nos equipamentos elétricos que terá e o uso diário que pretende fazer deles, isso te dará a capacidade de baterias a serem instaladas.

Agora vamos falar do inversor: este deverá ser dimensionado para o pico de consumo que poderá ter, o que no caso de um motor home pode vir a ser a iluminação mais a potência do eletrodoméstico de maior consumo que pretenda ter. é óbvio que quando o beberrão de energia for usado os demais deverão estar desligados. Estabeleça a carga máxima instantânea a ser utilizada e terá estabelecido a potencia necessária do inversor.

A escolha do controlador de carga é diretamente relacionada com a potencia dos painéis instalados e a tensão de trabalho deles.

[.if]

Dá uma olhadela no site solarbrasil.com.br

Ó só...

http://www.solarbrasil.com.br/blog-da-energia-solar/74-aprenda-calcular-o-consumo-de-energia-solar-fotovoltaica

Provavelmente eles terão pra$er em te orientar melhor

 

A dica extra que dou é fazer uma rede 12V para lâmpadas led (12V óbvio) e algum gadget 12v...algo como um carregador de celular com regulador chaveado, minirefrigerador e afins. Óbvio também é que deves usar fios de bitola maior.

[albert_emule]

14 horas atrás, Hérick Ferreira98 disse:

Estou com algumas duvidas quanto o dimensionamento do sistema...

Tenho a relação de consumo pronta, já escolhi os painéis, preciso de ajuda no projeto para os inversores, controladores, baterias, etc...

 

Um pequeno grupo de pessoas tem descoberto futuro na energia solar OFF-GRID. 

Atualmente o grupo possui 239 pessoas. Todos tem seus sistemas OFF-GRID.

Eles compartilham muitas experiências. Existe uns que já usam OFF-GRID a mais de 5 anos. 

 

Quem quiser participar, aqui está o link para entrar no grupo de Whatsapp:

https://chat.whatsapp.com/invite/JXuv1oomqUQ6TDupf8N08G

adicionado 16 minutos depois

11 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

A escolha do controlador de carga é diretamente relacionada com a potencia dos painéis instalados e a tensão de trabalho deles.

Eu tenho ideias para construção de um controlador que imite o MPPT. 

Basicamente seria um conversor Buck comum. Talvez até o modelo invertido para facilitar. 

O diferencial estaria na realimentação. Iria ter uma realimentação normal para controle de tensão de flutuação e outra realimentação que iria atuar na largura de pulsos, diminuindo os pulsos caso a tensão do módulo-fotovoltaico ficasse abaixo da tensão nominal. 

 

Exemplo: 

http://download.aldo.com.br/pdfprodutos/Produto34002IdArquivo3944.pdf

 

 

Vejam que a tensão do módulo fotovoltaico não varia muito com a variação de luminosidade. É tipo um diodo zener.

única coisa que varia com luminosidade é a corrente. 

A variação de calor faz a tensão ter uma pequena variação.

 

Portanto se o conversor buck faz puxar muita corrente por algum pico de partida ou algo do tipo, a tensão cai abaixo dos 30V e a potência entregue diminui, pois sai do ponto de máxima potência. 

 

O truque é ficar monitorando os 30V e quando começa a cair os 30V, o PWM deve diminuir a potência.

E tem que ter um trimpot no circuito para conseguirmos ajustar o ponto de máxima potência. Ajustar a quada máxima de tensão que nos fornecerá a máxima potência.   

 

 

[Hérick Ferreira98]

Bem, não detalhei o projeto no inicio pois gostaria de ver se teria respostas :v.
Obrigado a todos que responderam, vou detalhar um pouco o que já tenho...

 

Vou montar um motorhome em um onibus, vou usar paineis de 330W para ocupar menos espaço no teto.

Fiz a relação de consumo, deu 42.5kW por dia (é muito... eu sei). Fiz um dimensionamento usando 6h de insolação por dia, e coloquei uma folga, preciso de no minimo 9kW/h.

 

Escolhi o painel de 330W da Canadian, policristalino, que em condições ideais de insolação, produz 330W, 8,88A e 37,2V em CC. Vou usar 6 desses, gerando +/- 10000W/h, que dá e sobra pro sistema...

Não vou usar nada em CC no motorhome, toda a energia sera em 220Vca.

 

Duvidas:

1. Qual controlador utilizar no sistema?

2. Como ligar as baterias para ter o melhor aproveitamento possível de carga?

3. Quero um fogão elétrico de indução, 4 bocas, que consome 6.4kW. É possível usar um inversor nessa proporção?

... Depois aciono mais duvidas. Agradeço desde já. 

 

[Ricardov]

O controlador depende das baterias que for usar.

A conversão para CA implica em perdas. Pense em CC. CA só para casos excepcionais.

Fogão elétrico não faz o menor sentido. Use gás.

[.if]

Só falta você querer ligar o chuveiro também.... fala sério...

Tudo é possível mas tem seu preço. P.ex. baixa tensão e alta potência não se dão muito bem. Uma alternativa que vislumbro é ligar baterias em série pra dar p.ex. 48V e também paineis com esta capacidade (paineis de 12 em série não se dão muito bem) e claro os inversores. Sim .. + de 1.

Fogão nem elétrico nem a gás. Eu (eu) pensaria em algo como um fogão a lenha sem fumaça. Externo, claro. De quebra teria a brasa pra colocar num ferro de passar a brasa e.... o que?! Só falta você querer ligar o ferro de passar também... fala sério de novo.

[albert_emule]

2 horas atrás, Hérick Ferreira98 disse:

Bem, não detalhei o projeto no inicio pois gostaria de ver se teria respostas :v.
Obrigado a todos que responderam, vou detalhar um pouco o que já tenho...

 

Vou montar um motorhome em um onibus, vou usar paineis de 330W para ocupar menos espaço no teto.

Fiz a relação de consumo, deu 42.5kW por dia (é muito... eu sei). Fiz um dimensionamento usando 6h de insolação por dia, e coloquei uma folga, preciso de no minimo 9kW/h.

 

Escolhi o painel de 330W da Canadian, policristalino, que em condições ideais de insolação, produz 330W, 8,88A e 37,2V em CC. Vou usar 6 desses, gerando +/- 10000W/h, que dá e sobra pro sistema...

Não vou usar nada em CC no motorhome, toda a energia sera em 220Vca.

 

Duvidas:

1. Qual controlador utilizar no sistema?

2. Como ligar as baterias para ter o melhor aproveitamento possível de carga?

3. Quero um fogão elétrico de indução, 4 bocas, que consome 6.4kW. É possível usar um inversor nessa proporção?

... Depois aciono mais duvidas. Agradeço desde já. 

 

 

 

Não sei se será possível ligar tudo isso. 

Mas o sistema mais top que já vi é o deste rapaz aqui deste canal do youtube:

https://www.youtube.com/channel/UCSuA-94KRsJm3xVJIWuujUg/videos

Inclusive ele é um dos participantes lá do grupo whatsapp.

 

Os equipamentos que ele mostra nos vídeos dele são tudo muito top, de alta eficiência. 

O inversor que ele tem é um modelo que é de 3000 watts com uns 91% de eficiência. 

É um inversor tão bom que nos testes práticos por aí pelo mundo, tem resistido a mais de 3000 watts. Mesmo sendo apenas de 3000 watts. E não queima com sobrecarga. Apenas desliga. 

 

Os controladores de carga são tipo MPPT de alta eficiência 

 

 

[Sérgio Lembo]

@albert_emule , é sempre um prazer participar de um tópico onde você atua. Sobre o projeto de um controlador de carga:

-  Trata-se de um módulo destinado a tirar do gerador (fotovoltaico, eólico, etc) o máximo de potência possível. A potência disponibilizada varia e muito em função da intensidade do sol ou ventos. Em termos práticos, temos variação de tensão e corrente que conseguimos arrancar do gerador.  O que nos interessa é a potência e esta é o produto da tensão e corrente. É até possível fazer o produto de forma analógica pois A x B = antilog (log A + log  B). Numa placa são 2 operacionais fazendo o log desses 2 valores, o terceiro faz a soma  e o quarto o antilog. Depois disso vem o módulo decisório para se alcançar o objetivo. Sem dúvida, com o uso de um microcontrolador tudo isso fica muito mais fácil, simples e barato.

A confecção de um módulo 100% digital exige laboratório e conhecimento que são para poucos, proponho um sistema híbrido. O sistema híbrido, mesmo tendo um custo maior no estágio controle (a potência, parte normalmente mais cara, não muda) nos traz a vantagem de podermos enxergar os valores de referência com um multímetro ou osciloscópio, o que num sistema DSP só é possível com um módulo debug plugado na placa.

- Nesse sistema híbrido, o analógico amplifica o erro e executa as comutações de potência e o digital faz a gerência e fornece as referências para os amplificadores de erro analógicos. Interfaces de HMI tb podem ser oferecidas pelo digital, inclusive o IoT (modismo que torna o aparelho mais tecnológico aos olhos do consumidor), o céu é o limite.

A proposta:

Entendendo os desafios e as variáveis envolvidas

- O básico de um regulador é a amplificação de erro e isso é feito comparando-se o retorno com uma referência (apenas para lembrar, todos nós sabemos disso).

- Como dito antes, a potência disponibilizada varia muito no decorrer do dia. Para quem trabalha com mili-segundos, essa variação pode ser considerada lenta.

- Estando o primeiro estágio de potência (modo corrente CCM) estabilizado, no instante em que houver uma variação de insolação / ventos, a tensão variará no mesmo sentido.

- A saída normalmente vai a um inversor e a um banco de baterias simultaneamente. A tensão de trabalho tem que observar a curva de carga da bateria, tensão de carga e flutuação e corrente que está sendo destinada à bateria (lembrando que o inversor tb está consumindo) e verificar se naquele instante a bateria está sendo carregada ou exigida para determinar o comportamento que se deverá ter.

- O cálculo e entendimento de todas essas variáveis leva um tempo de processamento, mas a sua variação pode ser considerada lenta. Um simples motor de geladeira de 300W quando parte tem um pico de consumo de 2,4kW, mas isso dura apenas 100ms. O conjunto bateria + inversor que se vire quanto a isso, uma resposta lenta do controlador de carga não comprometerá o conforto do usuário, a integridade do sistema e os reflexos na eficiência média serão desprezíveis.

- Outros desafios / variáveis que eu tenha esquecido de relatar.

****** Gerência de projeto ******

Quando estiver nessa fase de análise, escreva tudo, por mais óbvio que seja o texto. Quando se tem muitas variáveis e algumas delas são complexas, a arrogância faz com que nos dediquemos apenas ao difícil e vemos nosso protótipo explodir por temos esquecido algo que nos era óbvio demais para gastar tinta e papel.

********************************

Desenhando o conversor:

Se não houver necessidade do sistema placa / bateria ser isolado, o sistema boost me parece a topologia de maior eficiência. Nesse pensamento, placas com tensão máxima de 18V para um banco de baterias 24V nominais nos dá um desenho fácil de ser executado. Um bom casamento entre a frequência e o indutor nos dará um baixo ripple de corrente nas placas, maximizando a eficiência na extração de potência. Outras tensões tb podem ser pensadas mantendo-se a relação 18 x 24.

Conversor operando em modo corrente. A referência de corrente e a regulação de tensão será feita pelo módulo de gerência. A utilização de OVP, normalmente disponibilizada nos integrados, deve ser implantada como redundância de proteção. A proteção de sobrecorrente, normalmente disponibilizada nos integrados, deve ser implantada como redundância de proteção.

O diodo de boost tem que ser do tipo shottky. Em baixa tensão não são tão caros.

Na categoria de 50V - 60V é fácil de se achar mosfet com bom desempenho de Rds e Qg e consequentemente baixos tempos de rise / fall time (< 20ns). O que se gasta a mais nesse componente é recuperado no tamanho do dissipador e aumenta a eficiência do conversor.

A utilização de altas frequências (>>100kHz) reduzem muito o custo do indutor, mas tornam o layout mais chato, aumenta as perdas de switching do mosfet, torna mais exigente a seleção de velocidade do mosfet (<10ns) e maior cuidado com o EMI. É um trade-off a ser considerado.

Desenhando o gerente microprocessado:

Potência = tensão x corrente. Essa fórmula tão conhecida será a base do nosso controle. O shunt de corrente do conversor, normalmente localizado entre o source do mosfet e o terra tb pode ser lido pelo nosso gerente. Por ser um valor DCM, um simples filtro RC na entrada do gerente resolve a questão. O RC pode e deve ter constante de tempo elevada quando comparada com a frequência do conversor, por ter efeito apenas no gerente nos dará uma boa qualidade de leitura média além da eliminação dos spikes de comutação. Não se preocupe com o retardo do RC, estamos oferecendo a referência. A regulação é feita pelo conversor.

Material para discussão: O filtro RC nos dará o valor médio de um DCM, o fator de redução do valor lido versus valor real não será constante por conta da variação do duty cicle. Talvez um shunt localizado na entrada da tensão do painel (hi ou low side) venha a ser mais conveniente para o gerente. Alguns integrados de conversor DC utilizam o shunt na linha de negativo, o que nos dá uma leitura CCM, porém negativa Essa opção nos leva a um amplificador de corrente apropriado à escolha feita. Teóricamente há tb a opção do MCU ler o duty cicle do conversor para determinar o fator de redução do RC, mas em frequência elevada não sei se é factível, deixo a resposta aos experientes em MCU.

Para enviar a referencia de corrente ao conversor iremos necessitar de um DAC. Os que já encontrei incorporados a MCU tinham 5 bits de resolução, talvez seja o caso de se usar um externo, comunicação I2C ou ISP.

Método de controle (P = U x I): É feita a leitura da tensão do painel e da corrente extraida do painel. Faz-se o produto dos valores. É aumentado em 1 LSB a referência de corrente. Faz-se nova leitura e o produto delas. Se o produto (potência) aumentou, aumenta em mais 1 LSB a referência e repete-se o ciclo. Se diminuiu, decrementa em 1LSB a referência e repete-se o ciclo. Dessa forma consegue-se extrair a potência máxima do painel, desde que respeitados os limites (tava fácil demais). Isso significa que em cada ciclo, além de monitorarmos a potência máxima teremos que verificar a disponibilidade dos limites.

Limites:

1 - Corrente máxima suportada pelo conversor. O painel se auto-limita até mesmo pela curva de saída.

2 - Curva de carga da bateria, o que implica em tensão e corrente caso esteja em modo de carga naquele instante. Isso significa saber sobre o banco de baterias (dados a serem fornecidos no setup da controladora):

2.1  - Tensão nominal do banco de baterias.

2.2 - Corrente (Ah) nominal do banco de baterias. Em relação as características da bateria, isso será suficiente desde que o projeto seja exclusivamente para baterias de chumbo-ácido estacionárias.

3 - Corrente limite que vai para a bateria (lembre-se que o inversor tb consome). Vai precisar de um shunt na saída para bateria.

4 - Tensão de saída limite.

Essa parte da curva de carga é certamente a mais chata e bugs de programação deverão aparecer nesse estágio, pois na situação em que haja potência de painel suficiente para suprir o inversor e carregar a bateria o tempo em que a saída ficará em 14,4V deverá ser limitado até que a corrente absorvida pela bateria fique baixa, o que indica carga total. Atingido a carga total, baixar lentamente (sugiro distribuir em 10 minutos - mais uma discussão), a tensão de saída limite para 13,6V (tensão de flutuação), o que poupará o eletrólito. A bateria só deverá ter novo ciclo de carga completa quando for percebido que houve consumo de energia da bateria. Só haverá consumo de corrente da bateria quando a corrente máxima que a controladora consegue entregar naquele instante for inferior à exigida pelo inversor. Isso se refletirá na tensão de saída da controladora, que deverá cair. Constatado isso, deverá ser setado um flag indicando um novo ciclo de recarga completo da bateria na primeira oportunidade de potência excedente do painel em relação ao consumido pelo inversor. Sobre essa obviedade, um filtro terá que ser implantado (mais um possível bug). Não faz sentido estressar a bateria com mais um ciclo de carga se a descarga de bateria tiver sido por um instante muito breve, por exemplo a corrente de inrush de aparelhos eletrônicos ou do motor da geladeira e máquina de lavar roupas. A tensão de flutuação tb recarrega a bateria, só que muito lentamente. Para picos de consumo de bateria breves, critérios para se descartar o evento deve ser considerado.

Finalizando 1: a memória Eprom dos MCUs costumam ter vida limitada para ciclos de escrita, mas a variação desse limite é muito elástica entre os modelos fabricados. Não acredito que o cliente venha a reformar com grande frequência o banco de baterias, mas a possibilidade de que ele faça o ciclo de setup algumas dezenas de vezes não deve ser descartada. A maioria dos que compram isso é 100% leiga em assuntos elétricos. Talvez uma Eprom externa mais robusta em ciclos de escrita venha a ser necessária, dependendo do MCU selecionado.

Finalizando 2: Uma telinha bonitinha com um montão de dados para deixar o cliente feliz e confiante em relação ao produto. Técnicamente não é necessária, mas facilita a venda do produto. Fica mais téquinologicu.

 

Errata: Nas referências feitas à memória Eprom (que é a de programação) entender memória flash.

[albert_emule]

10 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

@albert_emule , é sempre um prazer participar de um tópico onde você atua. Sobre o projeto de um controlador de carga:

-  Trata-se de um módulo destinado a tirar do gerador (fotovoltaico, eólico, etc) o máximo de potência possível. A potência disponibilizada varia e muito em função da intensidade do sol ou ventos. Em termos práticos, temos variação de tensão e corrente que conseguimos arrancar do gerador.  O que nos interessa é a potência e esta é o produto da tensão e corrente. É até possível fazer o produto de forma analógica pois A x B = antilog (log A + log  B). Numa placa são 2 operacionais fazendo o log desses 2 valores, o terceiro faz a soma  e o quarto o antilog. Depois disso vem o módulo decisório para se alcançar o objetivo. Sem dúvida, com o uso de um microcontrolador tudo isso fica muito mais fácil, simples e barato.

A confecção de um módulo 100% digital exige laboratório e conhecimento que são para poucos, proponho um sistema híbrido. O sistema híbrido, mesmo tendo um custo maior no estágio controle (a potência, parte normalmente mais cara, não muda) nos traz a vantagem de podermos enxergar os valores de referência com um multímetro ou osciloscópio, o que num sistema DSP só é possível com um módulo debug plugado na placa.

- Nesse sistema híbrido, o analógico amplifica o erro e executa as comutações de potência e o digital faz a gerência e fornece as referências para os amplificadores de erro analógicos. Interfaces de HMI tb podem ser oferecidas pelo digital, inclusive o IoT (modismo que torna o aparelho mais tecnológico aos olhos do consumidor), o céu é o limite.

A proposta:

Entendendo os desafios e as variáveis envolvidas

- O básico de um regulador é a amplificação de erro e isso é feito comparando-se o retorno com uma referência (apenas para lembrar, todos nós sabemos disso).

- Como dito antes, a potência disponibilizada varia muito no decorrer do dia. Para quem trabalha com mili-segundos, essa variação pode ser considerada lenta.

- Estando o primeiro estágio de potência (modo corrente CCM) estabilizado, no instante em que houver uma variação de insolação / ventos, a tensão variará no mesmo sentido.

- A saída normalmente vai a um inversor e a um banco de baterias simultaneamente. A tensão de trabalho tem que observar a curva de carga da bateria, tensão de carga e flutuação e corrente que está sendo destinada à bateria (lembrando que o inversor tb está consumindo) e verificar se naquele instante a bateria está sendo carregada ou exigida para determinar o comportamento que se deverá ter.

- O cálculo e entendimento de todas essas variáveis leva um tempo de processamento, mas a sua variação pode ser considerada lenta. Um simples motor de geladeira de 300W quando parte tem um pico de consumo de 2,4kW, mas isso dura apenas 100ms. O conjunto bateria + inversor que se vire quanto a isso, uma resposta lenta do controlador de carga não comprometerá o conforto do usuário, a integridade do sistema e os reflexos na eficiência média serão desprezíveis.

- Outros desafios / variáveis que eu tenha esquecido de relatar.

****** Gerência de projeto ******

Quando estiver nessa fase de análise, escreva tudo, por mais óbvio que seja o texto. Quando se tem muitas variáveis e algumas delas são complexas, a arrogância faz com que nos dediquemos apenas ao difícil e vemos nosso protótipo explodir por temos esquecido algo que nos era óbvio demais para gastar tinta e papel.

********************************

Desenhando o conversor:

Se não houver necessidade do sistema placa / bateria ser isolado, o sistema boost me parece a topologia de maior eficiência. Nesse pensamento, placas com tensão máxima de 18V para um banco de baterias 24V nominais nos dá um desenho fácil de ser executado. Um bom casamento entre a frequência e o indutor nos dará um baixo ripple de corrente nas placas, maximizando a eficiência na extração de potência. Outras tensões tb podem ser pensadas mantendo-se a relação 18 x 24.

Conversor operando em modo corrente. A referência de corrente e a regulação de tensão será feita pelo módulo de gerência. A utilização de OVP, normalmente disponibilizada nos integrados, deve ser implantada como redundância de proteção. A proteção de sobrecorrente, normalmente disponibilizada nos integrados, deve ser implantada como redundância de proteção.

O diodo de boost tem que ser do tipo shottky. Em baixa tensão não são tão caros.

Na categoria de 50V - 60V é fácil de se achar mosfet com bom desempenho de Rds e Qg e consequentemente baixos tempos de rise / fall time (< 20ns). O que se gasta a mais nesse componente é recuperado no tamanho do dissipador e aumenta a eficiência do conversor.

A utilização de altas frequências (>>100kHz) reduzem muito o custo do indutor, mas tornam o layout mais chato, aumenta as perdas de switching do mosfet, torna mais exigente a seleção de velocidade do mosfet (<10ns) e maior cuidado com o EMI. É um trade-off a ser considerado.

Desenhando o gerente microprocessado:

Potência = tensão x corrente. Essa fórmula tão conhecida será a base do nosso controle. O shunt de corrente do conversor, normalmente localizado entre o source do mosfet e o terra tb pode ser lido pelo nosso gerente. Por ser um valor DCM, um simples filtro RC na entrada do gerente resolve a questão. O RC pode e deve ter constante de tempo elevada quando comparada com a frequência do conversor, por ter efeito apenas no gerente nos dará uma boa qualidade de leitura média além da eliminação dos spikes de comutação. Não se preocupe com o retardo do RC, estamos oferecendo a referência. A regulação é feita pelo conversor.

Material para discussão: O filtro RC nos dará o valor médio de um DCM, o fator de redução do valor lido versus valor real não será constante por conta da variação do duty cicle. Talvez um shunt localizado na entrada da tensão do painel (hi ou low side) venha a ser mais conveniente para o gerente. Alguns integrados de conversor DC utilizam o shunt na linha de negativo, o que nos dá uma leitura CCM, porém negativa Essa opção nos leva a um amplificador de corrente apropriado à escolha feita. Teóricamente há tb a opção do MCU ler o duty cicle do conversor para determinar o fator de redução do RC, mas em frequência elevada não sei se é factível, deixo a resposta aos experientes em MCU.

Para enviar a referencia de corrente ao conversor iremos necessitar de um DAC. Os que já encontrei incorporados a MCU tinham 5 bits de resolução, talvez seja o caso de se usar um externo, comunicação I2C ou ISP.

Método de controle (P = U x I): É feita a leitura da tensão do painel e da corrente extraida do painel. Faz-se o produto dos valores. É aumentado em 1 LSB a referência de corrente. Faz-se nova leitura e o produto delas. Se o produto (potência) aumentou, aumenta em mais 1 LSB a referência e repete-se o ciclo. Se diminuiu, decrementa em 1LSB a referência e repete-se o ciclo. Dessa forma consegue-se extrair a potência máxima do painel, desde que respeitados os limites (tava fácil demais). Isso significa que em cada ciclo, além de monitorarmos a potência máxima teremos que verificar a disponibilidade dos limites.

Limites:

1 - Corrente máxima suportada pelo conversor. O painel se auto-limita até mesmo pela curva de saída.

2 - Curva de carga da bateria, o que implica em tensão e corrente caso esteja em modo de carga naquele instante. Isso significa saber sobre o banco de baterias (dados a serem fornecidos no setup da controladora):

2.1  - Tensão nominal do banco de baterias.

2.2 - Corrente (Ah) nominal do banco de baterias. Em relação as características da bateria, isso será suficiente desde que o projeto seja exclusivamente para baterias de chumbo-ácido estacionárias.

3 - Corrente limite que vai para a bateria (lembre-se que o inversor tb consome). Vai precisar de um shunt na saída para bateria.

4 - Tensão de saída limite.

Essa parte da curva de carga é certamente a mais chata e bugs de programação deverão aparecer nesse estágio, pois na situação em que haja potência de painel suficiente para suprir o inversor e carregar a bateria o tempo em que a saída ficará em 14,4V deverá ser limitado até que a corrente absorvida pela bateria fique baixa, o que indica carga total. Atingido a carga total, baixar lentamente (sugiro distribuir em 10 minutos - mais uma discussão), a tensão de saída limite para 13,6V (tensão de flutuação), o que poupará o eletrólito. A bateria só deverá ter novo ciclo de carga completa quando for percebido que houve consumo de energia da bateria. Só haverá consumo de corrente da bateria quando a corrente máxima que a controladora consegue entregar naquele instante for inferior à exigida pelo inversor. Isso se refletirá na tensão de saída da controladora, que deverá cair. Constatado isso, deverá ser setado um flag indicando um novo ciclo de recarga completo da bateria na primeira oportunidade de potência excedente do painel em relação ao consumido pelo inversor. Sobre essa obviedade, um filtro terá que ser implantado (mais um possível bug). Não faz sentido estressar a bateria com mais um ciclo de carga se a descarga de bateria tiver sido por um instante muito breve, por exemplo a corrente de inrush de aparelhos eletrônicos ou do motor da geladeira e máquina de lavar roupas. A tensão de flutuação tb recarrega a bateria, só que muito lentamente. Para picos de consumo de bateria breves, critérios para se descartar o evento deve ser considerado.

Finalizando 1: a memória Eprom dos MCUs costumam ter vida limitada para ciclos de escrita, mas a variação desse limite é muito elástica entre os modelos fabricados. Não acredito que o cliente venha a reformar com grande frequência o banco de baterias, mas a possibilidade de que ele faça o ciclo de setup algumas dezenas de vezes não deve ser descartada. A maioria dos que compram isso é 100% leiga em assuntos elétricos. Talvez uma Eprom externa mais robusta em ciclos de escrita venha a ser necessária, dependendo do MCU selecionado.

Finalizando 2: Uma telinha bonitinha com um montão de dados para deixar o cliente feliz e confiante em relação ao produto. Técnicamente não é necessária, mas facilita a venda do produto. Fica mais téquinologicu.

Você é um dos melhores qui. 

 

adicionado 12 minutos depois

3 horas atrás, Isadora Ferraz disse:

Fogão nem elétrico nem a gás. Eu (eu) pensaria em algo como um fogão a lenha sem fumaça. Externo, claro. De quebra teria a brasa pra colocar num ferro de passar a brasa e.... o que?! Só falta você querer ligar o ferro de passar também... fala sério de novo.

 

O pessoal lá do grupo costuma cozinhar com cooktop de indução e panelas elétricas. 

Eles preferem cozinhar no horário que tem sol, pois tem as baterias e tem o próprio sol. 

Tem um doido lá que tem 2000 AH de baterias. 

 

Eles dizem que é hobby.

Não se importam com o custo maior do Kw em relação a energia da rede elétrica.

Também se sentem bem em estar fora da rede kkk

[Sérgio Lembo]

6 horas atrás, Hérick Ferreira98 disse:

3. Quero um fogão elétrico de indução, 4 bocas, que consome 6.4kW. É possível usar um inversor nessa proporção?

Até mais que isso. Tendo grana e espaço para as baterias e inversor, vai fundo!

O modelo Inversor Solar Off Grid Victron Centrium Energy Qua48315000 promete 91% de eficiência e fornece:

Potência de saída a 25°C - 15.000VA
Potência de saída a 25°C - 12.000W

e custa R$ 39.149,00

Para 7kW (seu caso), uns 22 mil devem dar conta.

E tem a questão das baterias. Uma bateria de 12V x 180Ah da Freedom apresenta essa curva de descarga.  Note que quanto maior a corrente, menos potência se consegue extrair da bateria no tempo. Nesse exemplo, 50A te dá 200 minutos, o que equivale a 10kA/minuto. Com 290A a carga dura uns 18 minutos, o que equivale a 5,2kA/minuto e uma queda de 50% na eficiência de uso de carga armazenada. Se desejar ter grandes picos de consumo, vai necessitar sobredimensionar o banco de baterias para ter eficiência no uso da carga armazenada.

[albert_emule]

Vamos ser realistas.

Dá para ligar lâmpadas, TV, ferro de passar, liquidificador, geladeira,

As vezes até dá para ligar panelas elétricas e fogão de indução. 

Acima disso começa a ficar pesado.

 

Vejam um cara que pediu para desligar a energia;

https://www.youtube.com/watch?v=C1xFttKngaM

 

 

 

 

[Hérick Ferreira98]

Bem, vou explicar de novo... são 6 painéis de 330W, 37.2Vcc (O sistema rodará em 36Vcc?). os 6 painéis geram em boas condições (6h de insolação) 11880W/h. Que são mais que suficientes, mesmo com perdas, para suprir os 7500K/h que iremos consumir. O excedente será usado para fazer um backup de carga nas baterias para dias com pouco sol.

 

Quanto ao espaço para baterias, não temos problemas, o ônibus é bem grande, tem 4 bagageiros sobrando.

 

Quanto ao fogão, já vi alguns motorhomes com fogões por indução, de 4 bocas, consumindo muita potencia do sistema. Por isso gostaria de, talvez, utilizar um também. Lembrando que ele consome 6.4kW quando em pleno uso.

 

Gostaria de saber quantas baterias devo ligar, para ter 3 dias de autonomia, qual a corrente da bateria e se devo liga-las em 36V, pois o painel trabalha em 37.2Vcc...

 

Também tenho duvidas quanto aos inversores, todo os eletrodomésticos e eletroeletrônicos, trabalham em 220V.  Vou ter que usar quantos inversores para tocar os equipamentos? São 2 ar condicionados, 2 computadores, 2 TV's de 32", uma lava e seca, uma geladeira grande, cafeteira, multiprocessador, forno elétrico (1860W), o resto é de baixo consumo...

 

Acho que é isso :v

 

 

[albert_emule]

3 horas atrás, Hérick Ferreira98 disse:

Bem, vou explicar de novo... são 6 painéis de 330W, 37.2Vcc (O sistema rodará em 36Vcc?). os 6 painéis geram em boas condições (6h de insolação) 11880W/h. Que são mais que suficientes, mesmo com perdas, para suprir os 7500K/h que iremos consumir. O excedente será usado para fazer um backup de carga nas baterias para dias com pouco sol.

 

Quanto ao espaço para baterias, não temos problemas, o ônibus é bem grande, tem 4 bagageiros sobrando.

 

Quanto ao fogão, já vi alguns motorhomes com fogões por indução, de 4 bocas, consumindo muita potencia do sistema. Por isso gostaria de, talvez, utilizar um também. Lembrando que ele consome 6.4kW quando em pleno uso.

 

Gostaria de saber quantas baterias devo ligar, para ter 3 dias de autonomia, qual a corrente da bateria e se devo liga-las em 36V, pois o painel trabalha em 37.2Vcc...

 

Também tenho duvidas quanto aos inversores, todo os eletrodomésticos e eletroeletrônicos, trabalham em 220V.  Vou ter que usar quantos inversores para tocar os equipamentos? São 2 ar condicionados, 2 computadores, 2 TV's de 32", uma lava e seca, uma geladeira grande, cafeteira, multiprocessador, forno elétrico (1860W), o resto é de baixo consumo...

 

Acho que é isso :v

 

 

Esta calculadora vai ajudar;

http://www.mcm.ind.br/pt-br/calculadora/ 

adicionado 8 minutos depois

As baterias devem estar em quantidade e capacidade o suficiente para a corrente de carga de cada uma não ultrapassar 10% da capacidade nominal de cada uma. 

adicionado 20 minutos depois

Para estes 6 painéis fotovoltaicos a capacidade em AH (ampère hora) de todas as baterias somadas, não devem ficar em menos de 1600AH.

 

Nos seus cálculos já deve iniciar com um mínimo de 1600AH em baterias. 

[albert_emule]

São 6 painéis de 330 watts e totalizam 1980 watts. 

Supondo que fosse um sistema de 48V para inversores mais potentes de até 7Kw, teríamos estes 1980 watts em cima de 48V, já terá na faixa de 41 amperes. 

 

Vamos supor também que o controlador de carga não tem perdas, que os 1980 watts seriam injetados sem perdas nas baterias.

Os manuais técnicos destas baterias de chumbo citam que elas não devem ser carregadas em menos de 10 horas. 

Para saber a corrente de recarga máxima, pegue o valor da capacidade de amperes hora da bateria e divida por 10 horas. 

 

Exemplo: 

Um banco de baterias de 48V por 400AH formado por baterias de 200AH.

Vão estar instaladas de forma que 2 baterias de 200AH vão estar em paralelo. 

Vão ter 4 conjuntos de 2 baterias de 200AH paralelas: 

Conforme o desenho: 

 

Nesta condição os 1980 watts iriam drenar na faixa de 41 amperes. 

Cada bateria dessa de 200AH estaria recebendo metade disso. Uns 20.5 amperes.

Se dividirmos 200AH por 10 horas, o resultado será de 20A.

20 amperes é a corrente máxima de recarga de uma bateria destas.

 

Com 8 baterias de 12V por 200AH você terá um bom dimensionamento com base no regime de 10 horas. 10 horas para recarregar conforme os manuais de baterias.

 

Vai ter mais baterias do que painéis.

Serão necessários dois dias para as baterias recarregaram por completo, pois estarão no regime de 10 horas em 1980 watts. Só que o sol só fornece umas 6 horas e olha lá se tiver dias nublados.

Também no final, os painéis foto-voltaicos darão umas perdas e a potência fornecida será menos de 1980 watts, o que fará as baterias ficarem com um pouco mais de folga.

 

 

adicionado 11 minutos depois

Olha a autonomia que daria aproximadamente: 

adicionado 19 minutos depois

Pode iniciar com estas 8 baterias de 200AH. Depois se sentir necessidade, pode aumentar a quantidade. 

Terá que usar controladores MPPT de 48V. Acho que terá que importar. 

Inversor de 7000 watts.

É bom usar um inversor menor para coisas menores. Por exemplo; Um de uns 3000 watts.

O de 7000 watts ficaria para coisas muito pesadas, tal como o fogão de 6000 watts. 

É bom usar assim, pois o inversor muito potente quando está alimentando pouca coisa, costuma dar eficiência mais baixa.

 

O inversor de 3000 watts quando está sem nada nele, consome uns 16 a 20 watts.

Daí acredito que o de 7000 watts seria proporcional. Deve consumir a vazio de 37 a 40 watts. Ou talvez mais ainda, pois tem uns ventadores mais potentes. 

[.if]

Gente rica é outra coisa. E eu com minhas ideia de "índio" .

Falando nisso, (apesar de óbvio d+...) a ideia de usar alguns inversores menores ao invés de 1 grande só tem a vantagem de se pifar algum, você não fica totalmente 'no escuro'. Se 1 só grande e pifar, aí sim você está no "mato sem cachorro"

 

Ah sim... ao contrário do que diz o amigo Serjão, este projeto é um raro caso onde se começa a casa pelo "telhado" sim

[albert_emule]

Vejam uma sugestão de controlador de carga: 

https://www.minhacasasolar.com.br/produto/controlador-de-carga-45a-12v-24v-36v-48v-mppt-itracer-it4415nd-78477

 

Outra opção mais potente:

https://www.minhacasasolar.com.br/produto/controlador-de-carga-60a-12v-24v-36v-48v-mppt-itracer-it6415nd-78476?atributo=178:UNICA&atributo=25:U&atributo=26:UNICA

 

Só lembrando que se importar fica mais barato. Mesmo pagando 60% de impostos. 

Se souber negociar, fica mais seguro importar que comprar nestas lojas brasileiras. 

Os chineses são Show de bola.

Dão até garantia de um ano.  

Tem todo o tipo de seguro e tudo mais. 

Aqui no Brasil as lojas ficam procurando motivo para não dar a sua garantia. 

 

Vejam a diferença no preço: 

https://pt.aliexpress.com/item/iTracer-IT4415ND-45A-MPPT-Solar-Charge-Controller-RS232-RS485-with-Modbus-protocol-CAN-Bus-12V-24V/32479561982.html?spm=a2g03.10010108.1000016.1.4b7accaaDjDfDq&isOrigTitle=true

 

 

Mas aconselho que pesquise as marcas e busquem por usuários gringos pelo mundo a fora, para saber a opinião deles sobre o produto. 

 

Já digo que pro inversor de pequeno porte, o de 3000 watts, o da marca EPEVER é um dos melhores que existem. 

 https://www.ebay.com/itm/EPEVER-SHI3000-42-pure-Sine-wave-power-inverter-3000W-48V-to-220V-THD-3-/231608646147?_ul=BR

 

[Hérick Ferreira98]

Muito obrigado@albert_emule por esclarecer minhas duvidas, pensei em usar 10 baterias pra ter mais autonomia. O sistema também vai ser alimentado pelo inversor do ônibus, caso haja necessidade (sequencia muito grande de dias nublados).

O controlador de 45A é o suficiente, correto? Já que o sistema receberá 20A...

São 2 painéis por controlador? Ou pode ligar mais? (ou menos :v)

O inversor de 7000W vai ser usado só para o fogão. Os outros aparelhos serão ligados em 2 de 1500W e 3 de 3000W.

 

Pretendo gastar menos de 30mil em tudo, pelo que pesquisei chega aos 28mil o que preciso... (quase lá :v)

 

 

[albert_emule]

25 minutos atrás, Hérick Ferreira98 disse:

Muito obrigado@albert_emule por esclarecer minhas duvidas, pensei em usar 10 baterias pra ter mais autonomia.

Tem que ver a tensão dos inversores disponíveis no mercado. 

Também a tensão dos controladores do mercado. 

12, 24, 36 48, 72V são padrões de tensão para inversores e controladores. 

O arranjo de baterias tem que fornecer estas tensões. 

Tensão maior que 48V vai ficando cada vez mais difícil achar equipamentos, por ser tensões menos usadas.

 

Citação

 

O sistema também vai ser alimentado pelo inversor do ônibus, caso haja necessidade (sequencia muito grande de dias nublados).

Acredito que você quis dizer alternador. 

O original é muito fraco. 

Terá que adaptar uns mais potentes, capazes de fornecer potências mais altas. 

 

Citação

O controlador de 45A é o suficiente, correto? Já que o sistema receberá 20A...

São 2 painéis por controlador? Ou pode ligar mais? (ou menos :v)

Parece que este controlador que sugeri, pode aceitar até 3 painéis foto-voltaicos em série, formando 136.8V.

Daí ligaria mais 3 painéis em paralelo. 

Tem que ver com o fabricante ou fornecedor, para ver o que ele sugere. 

Outros modelos que aceitam maior tensão na entrada podem ser encontrados.  

 

Pode também ligar em séries de 2:

Ficaria com 91.2V no máximo. 

Este modelo de controlador que sugeri, o modelo iTracer IT4415ND 45A MPPT a princípio atenderia, pois ele entrega até 2400 watts. Todos os seus painéis não irão passar de 1980 watts.

Bastaria então um único controlador destes. 

Mas pesquise melhor. 

 

 

Citação

O inversor de 7000W vai ser usado só para o fogão. Os outros aparelhos serão ligados em 2 de 1500W e 3 de 3000W.

 

Pretendo gastar menos de 30mil em tudo, pelo que pesquisei chega aos 28mil o que preciso... (quase lá :v)

 

 

Entendi. 

[Hérick Ferreira98]

Muiiiito obrigado @albert_emule!

 

4 horas atrás, albert_emule disse:

Acredito que você quis dizer alternador. 

Isso mesmo, erro meu :v

 

4 horas atrás, albert_emule disse:

Tem que ver a tensão dos inversores disponíveis no mercado. 

Também a tensão dos controladores do mercado. 

12, 24, 36 48, 72V são padrões de tensão para inversores e controladores. 

O arranjo de baterias tem que fornecer estas tensões. 

Tensão maior que 48V vai ficando cada vez mais difícil achar equipamentos, por ser tensões menos usadas.

 

Isso complica um pouco, eu poderia usar baterias com mais Ah, pra ter mais autonomia?

Achei umas baterias com 400Ah, com 2 anos de garantia e pelos comentários são até que boas, tem vida util de 6 anos em média

[albert_emule]

10 minutos atrás, Hérick Ferreira98 disse:

Isso complica um pouco, eu poderia usar baterias com mais Ah, pra ter mais autonomia?

Achei umas baterias com 400Ah, com 2 anos de garantia e pelos comentários são até que boas, tem vida util de 6 anos em média

 

Cuidado com estas baterias do mercado livre kkk

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-711158642-bateria-max-power-400ah-auto-desempenho-estacionaria-maxpowe-_JM

 

Conhece uma característica chamada densidade de energia? 

Pois é.

A densidade das baterias de chumbo não conseguiram aumentar desde que inventaram lá no ano de 1840.

 

 

Comece observando o peso desta bateria que você citou, que é de 400AH. 

Depois compare com baterias de 200AH de marcas que tem nome no mercado. 

 

Se você chegar a comprar uma bateria destas, iguais a do mercado livre, do link que eu postei, projete um circuitos que possa consumir corrente constante de 20 amperes.

Isso com micro-controlador e um PWM não deve ser difícil.

 

Considerando a bateria totalmente carregada, ela deve fornecer 20 amperes durante 20 horas e no final das 20 horas a tensão tem que ser de 10V.

Uma bateria de 400AH só tem realmente 400AH, se conseguir fornecer 20 amperes durante 20 horas com tensão final em 10V. 

 

 

 

 

 

adicionado 24 minutos depois

Veja que a  Estacionária 220Ah Moura Clean - 12MF220, tem 57.8 quilos:

 

 

A Bateria Max Power 400ah estranhamente tem 55 quilos. Até menos peso do que a moura de 200AH.

Você não estranha isso? 

Será que este fabricante conseguiu um feito na ciência? Conseguiram dobrar a densidade de baterias de chumbo? 

Isso é um feito para ganhar premio nobel de química. 

Seria o primeiro nobel do Brasil né? 

como não sabemos disso? 

como não passou no jornal nacional e em todos os telejornais do Brasil?  

 

[Hérick Ferreira98]

@albert_emule  as de 240Ah da freedom são boas? Dá pra aumentar a autonomia com elas?

 

:/ queria ter uma autonomia de pelo menos 1 dia, apesar que o consumo não vai ser constante de 7500W, só quando for cozinhar (1 hr e meia por dia)... Durante o resto do dia o consumo não vai passar de 4000W, distribuídos em vários equipamentos.

 

[albert_emule]

3 minutos atrás, Hérick Ferreira98 disse:

@albert_emule  as de 240Ah da freedom são boas? Dá pra aumentar a autonomia com elas?

 

:/ queria ter uma autonomia de pelo menos 1 dia, apesar que o consumo não vai ser constante de 7500W, só quando for cozinhar (1 hr e meia por dia)... Durante o resto do dia o consumo não vai passar de 4000W, distribuídos em vários equipamentos.

 

São boas sim. Claro que aumentam a autonomia. A final são 40AH a mais por baterias. 

320AH a mais ao total. 

 

Você também pode adicionar mais 4 baterias de 240AH no sistema, além das 8 que sugeri. 

Ficaria então com mais 960AH.

Aumentar 960AH iria fazer mais sentido do ponto de vista da autonomia do que o aumento de 320AH.

Iriam ser 4 conjuntos de 3 baterias paralelas organizadas da seguinte forma: 

 

 

 

Você quer ter autonomia suficiente por um dia na semana, ou você quer um dia inteiro de autonomia todos os dias? 

Pois estas 8 baterias de 200AH já são em quantidade maior do que seus painéis ( pelo menos na quantidade de painéis e potência que você citou) conseguem carregar por dia. 

Já serão necessários dois dias para completar a carga delas.

 

Mas se você quer acumular, digamos que dois ou três dias, para usar mais potência num dia específico da semana, então faz sentido aumentar um pouco mais o banco. 

 

 

 

 

 

[Hérick Ferreira98]

Bem, depois de carregadas, espero que caso fique muito nublado e chuvoso por alguns dias elas aguentem alimentar o sistema.. 12 baterias ficariam bem carinhas, visto que tem q trocar a cada 4 ou 5 anos...

Ah, o uso será constante, todos os dias. Tenho que dimensionar um sistema que se mantenha carregando mesmo sendo utilizado, para criar um backup pra dias nublados, em que não dá pra recarregar as baterias...