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Escola Básica e Secundária de Salvaterra de Magos Curso Profissional Técnico de Energias Renováveis Variante: Sistemas Solares 2017/2018 ESTAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA MÓVEL Aluno número 4 – Inês Pinto Aluno número 5 – Leonardo Reguerin Aluno número 7 – Rafael Simãozinho

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Escola Básica e Secundária de Salvaterra de Magos

Curso Profissional Técnico de Energias Renováveis

Variante: Sistemas Solares

2017/2018

ESTAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA MÓVEL

Aluno número 4 – Inês Pinto

Aluno número 5 – Leonardo Reguerin

Aluno número 7 – Rafael Simãozinho

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Escola Básica e Secundária de Salvaterra de Magos

Nome do autor

Curso Profissional Técnico de Energias Renováveis

Turma e número

SUMÁRIO

Relatório das atividades do Projeto Estação

Solar Fotovoltaica Móvel, desenvolvido como requisito

parcial dos módulos curriculares, supervisionado pelo

Prof. Jorge Cipriano, no curso Profissional Técnico de

Energias Renováveis.

Salvaterra de Magos Julho de 2018

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Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer ao quadro de professores que nos acompanharam ao longo

destes três anos de curso profissional, com especial relevância ao nosso Diretor e

Coordenador de curso, Prof.º Jorge Cipriano, ao Prof.º Jorge Santos e à Prof.ª Helena

Gaspar, por nos apoiarem e ajudarem na realização desta Prova de Aptidão Profissional.

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Dedicatória

Dedicamos a nossa Prova de Aptidão Profissional à nossa família e amigos, pelo apoio,

pela paciência e força que nos deram para conseguirmos concluir o nosso curso e

realizar esta prova.

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Índice Resumo..................................................................................................................................... 7

Energias Renováveis ................................................................................................................. 8

2.Radiação Solar ..................................................................................................................... 11

3.Painel Fotovoltaico .............................................................................................................. 12

4.Funcionamento dos Painéis Fotovoltaicos ............................................................................ 14

5.Tipos de Ligações dos Painéis Fotovoltaicos ........................................................................ 15

6.Aplicações dos painéis fotovoltaicos ................................................................................ 17

7.Contextualização internacional da utilização da energia solar ............................................... 18

8.Protocolo de Quioto ............................................................................................................. 19

Explicação/Objetivo: ........................................................................................................... 19

Teor do Protocolo: .............................................................................................................. 19

9.Irradiância Solar na Europa .................................................................................................. 25

10.Contextualização nacional .................................................................................................. 26

11.Contextualização regional .................................................................................................. 28

15.Traçado dos circuitos. Sequência de procedimentos ............................................................ 29

16.Dimensionamento do circuito ............................................................................................. 31

17.Listagem dos diversos componentes tecnológicos ............................................................... 38

18.Listagem dos diversos equipamentos utilizados .................................................................. 39

19.Listagem dos diversos equipamentos utilizados .................................................................. 40

20.Ferramentas utilizadas: ....................................................................................................... 41

21.Equipamento utilizado ........................................................................................................ 46

22.Aparelho de medida ........................................................................................................... 47

23.Diferencial/Disjuntor Parcial .............................................................................................. 48

24.Inversor.............................................................................................................................. 49

25.Regulador de Carga ............................................................................................................ 50

26.Bateria ............................................................................................................................... 51

27.Painel solar fotovoltaico ..................................................................................................... 52

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28.Materiais utilizados ............................................................................................................ 53

29.Etapas do projeto................................................................................................................ 59

30.Produto final ...................................................................................................................... 67

31.Análise Crítica Global da execução do Projeto ................................................................... 69

32.Bibliografia ........................................................................................................................ 70

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Índice de Figuras Figura 1 – Painel fotovoltaico .................................................................................................... 8

Figura 2 - Aerogeradores ........................................................................................................... 8

Figura 3 – Central hidroelétrica ................................................................................................. 9

Figura 4 – Central termoelétrica .............................................................................................. 10

Figura 5 – Modular solar Policristalino .................................................................................... 12

Figura 6 - Modular solar monocristalino .................................................................................. 13

Figura 7 - Modular solar Amorfo ............................................................................................. 13

Figura 8 – Ligação em paralelo ................................................................................................ 15

Figura 9 – Ligação de dois painéis iguais em paralelo .............................................................. 15

Figura 10 – Painéis ligados em série ........................................................................................ 16

Figura 11 – Distribuição Geográfica ......................................................................................... 20

Figura 12- Irradiância solar na Europa ..................................................................................... 25

figura 13 - Distribuição da radiação solar na Europa ............................................................... 26

Figura 15 ................................................................................................................................. 27

Figura 16 ................................................................................................................................. 41

Figura 17 ................................................................................................................................. 41

Figura 18 ................................................................................................................................. 42

Figura 19 ................................................................................................................................. 42

Figura 20 ................................................................................................................................. 43

Figura 21 ................................................................................................................................. 43

Figura 22 ................................................................................................................................. 44

Figura 23 ................................................................................................................................. 44

Figura 24 ................................................................................................................................. 45

Figura 25 ................................................................................................................................. 45

Figura 26 ................................................................................................................................. 46

Figura 27 ................................................................................................................................. 46

Figura 28 ................................................................................................................................. 47

Figura 29 ................................................................................................................................. 47

Figura 30 ................................................................................................................................. 48

Figura 31 ................................................................................................................................. 49

Figura 32 ................................................................................................................................. 50

Figura 33 ................................................................................................................................. 51

Figura 34 ................................................................................................................................. 52

Figura 35 - Parafuso auto roscante .......................................................................................... 53

Figura 36 -Tomadas estanque ................................................................................................. 53

Figura 37 - Ligadores Wago 5 e Ligadores Wago 3 .................................................................. 53

Figura 38 - Parafusos 8.8 ....................................................................................................... 53

Figura 39 Anilhas metálicas ..................................................................................................... 54

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Figura 40 Madeira de pinho .................................................................................................... 54

Figura 41 Barra de ferro .......................................................................................................... 54

Figura 42 Tapete de borracha ................................................................................................. 54

Figura 43 – rodas de carrinho .................................................................................................. 54

Figura 44 tintas de Spray ......................................................................................................... 54

Figura 45 – Quadro elétrico ..................................................................................................... 55

Figura 46 – Suporte para os painéis ......................................................................................... 55

Figura 47 – Caixas de derivação ............................................................................................... 55

Figura 48 - Porcas.................................................................................................................... 55

Figura 49 – Cantoneiras .......................................................................................................... 55

Figura 50 - Abracadeiras de serrilha ........................................................................................ 56

Figura 51 - Abracadeiras metalicaFigura 52 Parafusos ¾ x8 .................................................... 56

Figura 53 Parafusos de madeiraFigura 54 - MC 4 femêa .......................................................... 56

Figura 55 - MC 4 macho .......................................................................................................... 56

Figura 56 – tubo aneado ......................................................................................................... 56

Figura 57 - Estrutura do carrinho……………………………………………………………………………………………57

Figura 58 – fio condutor multifilar 6mm2 ................................................................................. 57

Figura 59 – Fio condutor unifilar 2,5 mm2 ................................................................................ 57

Figura 60 – Betume de madeira .............................................................................................. 57

Figura 61 – cola de madeira .................................................................................................... 57

Figura 62 – Buchas de madeira ................................................................................................ 57

Figura 63 – Verniz para madeira .............................................................................................. 58

Figura 64 ................................................................................................................................. 59

Figura 65 ................................................................................................................................. 59

Figura 66 ................................................................................................................................. 60

Figura 67 ................................................................................................................................. 60

Figura 68 ................................................................................................................................. 61

Figura 69 ................................................................................................................................. 61

Figura 70 ................................................................................................................................. 62

Figura 71 ................................................................................................................................. 62

Figura 72 ................................................................................................................................. 63

Figura 73 ................................................................................................................................. 63

Figura 74 ................................................................................................................................. 64

Figura 75 ................................................................................................................................. 64

Figura 76 ................................................................................................................................. 65

Figura 77 ................................................................................................................................. 65

Figura 78 ................................................................................................................................. 66

figura 79 ................................................................................................................................. 66

Figura 80 ................................................................................................................................. 67

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Resumo

Esta Prova de Aptidão Profissional foi elaborada com o objetivo de aplicar todos os

conhecimentos adquiridos ao longo do Curso Técnico de Energias Renováveis.

Este projeto consiste na construção de uma estação de carregamento de dispositivos

eletrónicos portáteis, em que toda a comunidade escolar pode carregar os diversos

equipamentos eletrónicos como telemóveis, portáteis, tablets, entre outros, tendo acesso

a diversas tomadas monofásicas disponíveis na estação móvel. Todos estes pontos de

utilização são alimentados por um sistema solar fotovoltaico, fornecendo um tensão

elétrica de 230VAC.

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Energias Renováveis

As energias renováveis são fontes inesgotáveis de energia obtidas da Natureza. Estas

energias podem ser:

Energia Solar – A energia do Sol pode ser convertida em eletricidade ou em

calor, como por exemplo os painéis solares fotovoltaicos ou térmicos para

aquecimento do ambiente ou de água.

Energia Eólica – A energia do vento pode ser convertida em eletricidade através

de turbinas eólicas ou aerogeradores.

Figura 1 – Painel fotovoltaico

Figura 2 - Aerogeradores

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Energia Hídrica – A energia da água pode ser convertida em energia elétrica,

como por exemplo as centrais Hidroelétricas.

Figura 3 – Central hidroelétrica

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Energia Geotérmica – A energia da terra pode ser convertida em calor para

aquecimento do ambiente ou da água.

Figura 4 – Central termoelétrica

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2.Radiação Solar

A radiação solar é a designação dada à energia emitida pelo Sol, em particular aquela

que é transmitida sob a forma de radiação eletromagnética. Cerca de metade desta

energia é emitida como luz visível.

A quantidade de energia solar recebida à superfície da Terra varia de lugar para lugar,

havendo assim uma variação e uma distribuição desigual desta energia.

A Terra recebe do Sol cerca de 10000 vezes mais energia do que a que consome.

Portugal, em conjunto com a Espanha, é a zona da Europa mais aliciante para investir

em energia solar devido aos elevados valores de incidência de radiação, com uma média

superior a 2500 horas anuais. O Alentejo e o Algarve chegam a ultrapassar as 3000

horas.

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3.Painel Fotovoltaico

Painéis solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter

a energia da luz do Sol em energia elétrica. Os painéis solares fotovoltaicos são

compostos por células fotovoltaicas que captam a luz do Sol. Existem 3 tipos de células

fotovoltaicas:

Silício Policristalino - As células de silício policristalino são mais baratas que as

de silício monocristalino porque exigirem um processo de preparação das células

menos rigoroso. A eficiência, no entanto, baixa um pouco em comparação as

células de silício monocristalino. Estas células têm alcançado eficiência máxima

de 12,5%.

Figura 5 – Modular solar Policristalino

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Silício Monocristalino - As células de silício Monocristalino são historicamente

as mais usadas e é comercializada como conversor direto de energia solar em

eletricidade. Um painel solar que use estas células atinge uma eficiência até 15%.

Silício Amorfo - Uma célula de silício amorfo difere das demais estruturas

cristalinas por apresentar alto grau de desordem na estrutura dos átomos. A

eficiência das células de silício amorfo é inferior a 10%.

Figura 6 - Modular solar monocristalino

Figura 7 - Modular solar Amorfo

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4.Funcionamento dos Painéis Fotovoltaicos

Os painéis fotovoltaicos fazem a conversão direta da luz solar para eletricidade. A luz

solar é composta de fotões ou partículas de energia solar.

Alguns materiais têm propriedades que proporcionam um efeito conhecido como efeito

fotovoltaico, que os faz absorver fotões e libertar eletrões. Quando estes eletrões são

capturados a corrente elétrica pode ser usada como eletricidade.

A corrente que se cria nos painéis, ainda não pode ser utilizada para uso doméstico, já

que a grande maioria dos aparelhos domésticos utiliza corrente alternada e a corrente

gerada pelos painéis solares é corrente contínua. Torna-se assim necessário utilizar um

inversor de corrente.

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5.Tipos de Ligações dos Painéis Fotovoltaicos

Ligação em paralelo

Quando interligados duas ou mais unidades em paralelo, polo positivo com polo

positivo e negativo com negativo, a tensão não se altera, mas a corrente é somada.

Figura 8 – Ligação em paralelo Figura 9 – Ligação de dois painéis iguais em paralelo

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Ligação em série

Quando interligados em série, unindo o polo positivo de um painel ao polo negativo do

outro e o polo negativo de um e o polo positivo do outro para a saída, a tensão

multiplica-se e a corrente permanece inalterada.

Figura 10 – Painéis ligados em série

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6.Aplicações dos painéis fotovoltaicos

Os painéis fotovoltaicos apresentam grandes vantagens na sua utilização devido à

captação da energia solar, sendo esta energia inesgotável e renovável.

Os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em diversos aparelhos como:

- Eletrificação rural;

- Equipamentos eletrónicos (Sinalizadores, Embarcações, Boias marítimas, …);

- Sinalização ferroviária, aeronáutica e náutica;

- Sistemas de segurança;

- Sistemas de telecomunicações;

- Iluminação pública;

- Iluminação de emergência em prédios, hospitais, residências, fábricas, …

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7.Contextualização internacional da utilização da energia solar

A instalação de equipamentos de aproveitamento de energias solar, tem tido um

crescimento de vinte por cento, na última década em todo o mundo, pois começou a

existir uma grande necessidade dos países, reduzirem a sua dependência de energias

fósseis, o que se traduziu em políticas de promoção de utilização de energias renováveis

por parte do setor empresarial e das famílias.

Em 2008, os números mostram-nos que o aproveitamento energético a partir de painéis

fotovoltaicos, a nível mundial, era de 8.2GW (equivalente a produção da central nuclear

Kashiwazaki-Kariwa no Japão).

Verificou-se ainda que os principais países produtores de energias solar (Alemanha

seguida do Japão e Estados Unidos) estavam situados em latitude médias e altas.

Dados da International Cooper Association (ICA), mostram-nos que existiu, desde 2008

até hoje, sessenta a setenta por cento de crescimento anual de utilização da energia solar

nas residências e no setor comercial.

Segundo o relatório publicado pela EPIA (associação europeia da industria

fotovoltaica), existiu uma enorme crescimento de 2010 para 2011, relativamente a

capacidade instalada de energia solar, sendo que em 2010 era de 16.6 GW e em 2011 já

se encontrava em 27.7GW, o que representa um aumento de setenta por cento

relativamente ao valor de 2010. Destes 27.7 GW, setenta por cento, 21GW, corresponde

à produção na Europa.

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8.Protocolo de Quioto

Explicação/Objetivo:

O protocolo de Quioto, sucedeu-se na convenção-Quadro das Nações Unidas sobre as

alterações climáticas, sendo criado este instrumento jurídico internacional mais

importante para sensibilizar aos países mais poluentes, nesta luta contra as alterações

climáticas. Os países assinantes deste acordo, comprometessem a reduzirem as emissões

de determinados gases com efeito de estufa responsáveis pelo aquecimento global.

Tendo como principal objetivo a redução das emissões totais, dos países desenvolvidos

em pelo menos 5% em relação aos níveis de 1990, durante um período inicialmente

estipulado de 2008 a 2012, sendo alterado no final de 2012 para 2020.

Teor do Protocolo:

O Protocolo de Quioto incide nas emissões de seis gases com efeito de estufa:

- Dióxido de carbono (CO2);

- Metano (CH4);

- Óxido nitroso (N2O);

- Hidrocarbonetos fluorados (HFC);

- Hidrocarbonetos perfluorados (PFC);

- Hexafluoreto de enxofre (SF6).

Constitui um passo em frente importante na luta contra o aquecimento global, pois

contém objetivos vinculativos e quantificados de limitação e redução dos gases com

efeito de estufa.

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Protocolo de Quioto (Distribuição Geográfica)

Figura 11 – Distribuição Geográfica

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Países Aderentes no Protocolo de Quioto:

Tabela 1

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Gráfico (Preço da gasolina sem chumbo na UE): Visualizamos que Portugal apresenta

um valor relativamente alto, 1.604 litros, no entanto verifica-se cinco países com

valares mais altos que Portugal. Sendo que a Grécia é apresentado como o maior

consumidor de gasolina e o Chipre como o menor.

Gráfico 1

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Gráfico (Preço da eletricidade na UE): Visualizamos que Portugal apresenta um valor

relativamente próximo dos 0.2000 kWh, no entanto verifica-se 11 países com valores

mais altos que Portugal. Sendo a Dinamarca o maior consumidor de eletricidade e o

menor consumidor a Bulgária.

Gráfico 2

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Dados relativamente as emissões a nível Mundial

Gráfico (Emissão Total): China revela ser o país mais poluente com o valor de 6017,99

milhões de toneladas métricas de CO2 estando a lado dos Estados Unidos com um

valor de 5902, 75 milhões de toneladas métricas de CO2.

Visionamos uma diminuição drástica nos restantes países em relação à China e Estados

Unidos.

Polónia revela ser o país menos poluente atingindo valor de 303,42 milhões de

toneladas métricas de CO2.

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9.Irradiância Solar na Europa

A irradiância solar é a quantidade de radiação solar (energia) por unidade de área,

expressa habitualmente em Wh/m2. Claramente os países do sul da Europa, onde

Portugal se inclui, são os que apresentam maior número de horas de sol por ano, como

mostra a figura n.º1.

Figura 12- Irradiância solar na Europa

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10.Contextualização nacional

Distribuição de radiação solar na Europa

- Visualizamos que a distribuição de radiação

solar na Europa, é superior na Península

Ibérica atingindo os valores entre os 2200

kWh/m2

e 1800 kWh/m2.

- Sendo menor a distribuição solar no Norte da

Europa;

- Visualizamos que a Sul da Europa é onde à

maior incidência solar, sendo assim muito rico

na energia solar.

figura 13 - Distribuição da radiação solar na Europa

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Irradiância Solar em Portugal

- Um sistema solar diminui substancialmente a fatura da eletricidade;

- O sistema solar reduz a dependência dos combustíveis fósseis;

- Sistema solar é uma energia limpa e duradora;

- Portugal é um dos países da Europa com maior disponibilidade de radiação solar;

- Portugal tem em média um número anual de horas de sol, que varia entre 2.200 e

3.000;

- Em Portugal, a radiação média anual é de 1.600 kWh/m2.

Figura 14

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11.Contextualização regional

A região de Salvaterra de Magos é um conselho em forte progresso na área das energias

renováveis.

Na união de freguesias de Salvaterra de Magos e Marinhais é visível o investimento da

população, pois são muitos os que se têm rendido a esta nova tecnologia.

Numa visita pelo conselho é evidente o número crescente de habitações equipadas tanto

com painéis fotovoltaicos como com coletores térmicos e também na região o número

de empresas a oferecer estes serviços têm sido cada vez maior, com um aumento.

Segundo o departamento comercial da empresa Samogreen sediada em Benavente, até

2017, a venda de sistemas fotovoltaicos tem sido muito positiva.

Relativamente à venda de sistemas solares fotovoltaicos, tem sido igualmente positiva,

atrevendo-se a dizer mais estável até, visto que é um sistema com qual se nota o retorno

de investimento mais rapidamente que os sistemas fotovoltaicos, sendo ainda que não

existe um dependência de outras entidades para realizar a instalação/ utilização destes

sistemas (como se depende da EDP para os sistemas fotovoltaicos).

Em relação ao porquê de esta nova fonte de energia ter tanta aderência por parte da dos

habitantes, a empresa acredita que o cidadão está cada vez mais sensibilizado para as

questões ecológicas e para a preservação do meio ambiente.

Diz ainda que no seguimento desta sensibilização, e considerando igualmente uma

poupança a nível financeiro, os sistemas fotovoltaicos e térmicos começam a apresentar-

se como uma boa aposta, sendo que são investimentos iniciais de maior ou menos

volume (dependendo do tipo de sistema), que se figuram como grandes mais-valias a

médio e longo prazo.

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15.Traçado dos circuitos. Sequência de procedimentos

Antes de efetuar os cálculos necessários para a realização do nosso projeto (instalação

de circuitos a 230V~), foi necessário previamente tomarmos algumas decisões.

Todos os cálculos apresentados são referentes a uma situação real e respeitam o

Regulamento de Segurança de Instalações de Utilização de Energia Elétrica (RSIUEE).

Assim, decidimos estabelecer previamente a seguinte sequência de procedimentos:

a) Definição da utilização a dar a ponto de utilização:

Circuito 1: 5 tomadas monofásicas

Circuito 2: 4 tomadas monofásicas

b) Classificação dos locais quanto ao ambiente:

Considerado um local temporariamente húmido, sem riscos especiais.

c) Localização do quadro de entrada:

O quadro de entrada e aparelhos de proteção vão ficar localizados numa

prateleira colocada no interior da estação móvel.

d) Localização dos pontos de utilização:

Os 9 pontos de utilização (tomadas) vão ficar situados na parte central da

estação solar e colocadas conforme o nosso critério.

e) Localização dos painéis solares fotovoltaicos:

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Os dois painéis vão ser colocados no topo superior da estação e de fácil

acesso e manuseamento quer na montagem ou desmontagem.

f) Calcular o número de circuitos de tomadas, atendendo às seguintes

condicionantes regulamentares:

8 Pontos de utilização, no máximo, por circuito;

Atender à classificação do local;

g) O cálculo do número de circuitos de tomadas deve obedecer às condicionantes

regulamentares:

De acordo com o número de pontos de utilização (9 tomadas)

9/8=1,125 Circuitos de utilização

Total 2 circuitos independentes (5+4)

h) Escolha do diâmetro de cada tubo, por troço, atendendo à secção e ao número de

condutores por tubo.

Segundo o RSIUEE, a secção mínima para tomadas é de 2,5mm2 que serve

perfeitamente para valores de intensidades habituais em cada circuito (16A),

consultando a tabela de condutores podemos verificar que serve perfeitamente, pois a

intensidade de corrente elétrica em cada um destes circuitos não ultrapassa 16A (calibre

do disjuntor respetivo).

Tomadas:

3 Condutores de 2,5 mm2 – tubo VD 16 ou anelado

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16.Dimensionamento do circuito

A descrição dos equipamentos que serão alimentados a 230V A.C. e os respetivos

tempos de funcionamento é a seguinte:

Dispositivos Número Potência (W) Tempo

(h)

Energia (W.h)

Tomadas 9 (1 a 3,5) 7 6 W DMÁX AC = 378

Total 63 378

a) Cálculo do valor de energia consumida ao longo de um dia pelos equipamentos em

corrente alternada.

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 = 𝑁 × 𝑃 × 𝑡

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 = 9 × 7 × 6

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 = 378 𝑊ℎ

Por consulta do catálogo escolheríamos o inversor STUDER AJ 275-12, com um

rendimento de 93%

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 = 378

Ƞ

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 =378

0,93

𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪 = 351,54 𝑊ℎ

Agora, calcular-se-á a energia máxima da instalação:

𝑾 𝐷𝑀Á𝑋 𝑰𝑵𝑻 = 𝑾𝐷𝑀Á𝑋 𝑨𝑪

𝑾 𝐷𝑀Á𝑋 𝑰𝑵𝑻 = 378,54 𝑊ℎ

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O consume da energia da instalação será:

𝑬 𝑰𝑵𝑺𝑻 𝑴Á𝑿 =𝑾𝐷

𝑽𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎

𝑬 𝑰𝑵𝑺𝑻 𝑴Á𝑿 =378,54

12

𝑬 𝑰𝑵𝑺𝑻 𝑴Á𝑿 = 31,54 𝐴ℎ

c) O valor da energia diária máxima necessária

Consideramos um coeficiente de segurança em percentagem, para que não haja falhas

na instalação ou mesmo um consumo excessivo. O valor típico é de 20%, mas poder-se-

ão utilizar outras margens de 10, 15 ou 25%.

Para um aumento de 20%:

𝑬 𝑴Á𝑿 𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐 = 𝑬 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑎 𝑀𝑎𝑥 + (𝑬 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑎 𝑀á𝑥 × 20%)

𝑬 𝑴Á𝑿 𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐 = 31,44 + (31,44 × 20%)

𝑬 𝑴Á𝑿 𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐 = 31,44 + 6,28

𝑬 𝑴Á𝑿 𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐 = 37,72 𝐴ℎ𝑑

d) O valor das perdas na bateria, com três dias de autonomia

Uma vez obtido o valor da corrente máxima que vai consumir a nossa instalação, há que

calcular o consumo máximo, tendo em conta certas perdas. Estas poderão ser

calculadas a partir da seguinte fórmula:

A fórmula inicial é esta: K 𝑡= 0,7 x (1 - (0,008 x D AUT))

Simplificando vai dar sempre isto:

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𝑲𝑻 = 0,7 − (0,0058 × 𝑫 𝐴𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎)

𝑲𝑻 = 0,7 – (0,0058 × 2)

𝐾𝑇 = 0,7 – 0,0116

KT = 0,68

e) O valor da energia máxima diária necessária, tendo em conta o valor das perdas

𝑬 𝑀á𝑥 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 = 𝑬 𝑴Á𝑿 𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐

𝑲𝑻

𝑬 𝑀á𝑥 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 =37,72

0,68 = 55,47 𝐴ℎ𝑑

f) O valor de energia fornecido por cada módulo FV por dia

O HSP a média anual de horas de pico solar, que são horas em que o painel pode

fornecer corrente suficiente, isto é, as horas de radiação solar suficiente. E é melhor

considerares este valor 4,503 (média anual em Santarém).

𝑬 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝐹𝑉 = 𝑯𝑺𝑷 × 𝑰 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑀á𝑥 × Ƞ

𝑬 = 4,503 × 5,94 × 0,90

𝑬 = 24,07 𝐴ℎ𝑑

g) O número de ramos (strings) em paralelo

𝑵 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑷𝒂𝒓𝒂𝒍𝒆𝒍𝒐 =𝑬 𝑀á𝑥 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠

𝑬 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝐹𝑉

𝑵 =55,47

24,07

𝑵 = 2,3

𝑵 = 2

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h) O número de módulos em série

𝑵 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑺é𝒓𝒊𝒆 =𝑽𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎

𝑽𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜

𝑵 =12

12

𝑁 = 𝟏

i) O valor da capacidade do banco de baterias

C Bateria = (E Máx perdas X D autonomia) / PD

PD ou (DOD) é a profundidade de descarga da bateria, que normalmente é dada pelo

fabricante, e que, por defeito, poderá ter um valor entre 60% ou 70%.

𝑪 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = 55,47 × 2

0,6→ 𝐶𝑂𝑁𝑆𝐼𝐷𝐸𝑅𝐸𝐼 60%

𝑪 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = 184,9𝐴ℎ

J) O número de baterias em série e / ou em paralelo

N Baterias Paralelo = C Bateria / C Nominal de bloco

Para a bateria de bloco E 12/200 Ah

𝑵 =184,9

200

𝑁 = 0,9245

Escolhem-se 1 bateria

Para saber o número de baterias a conectar em série, teremos:

N Baterias Série = U Bateria / U Nominal Bateria

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𝑵 =12

12

𝑵 = 1

No nosso caso utilizamos uma bateria de bloco 12/200Ah

k) Escolha do regulador de carga

Para se conhecer o número de reguladores necessários para a instalação, necessitamos

de conhecer a corrente máxima que deve suportar o regulador ou os reguladores. Este

valor obtém-se multiplicando o número de módulos FV (N módulos) pela corrente I

Máxima (I Módulo) que pode gerar.

𝑵 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠 = 1

𝑰𝑺𝑪 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 = 𝟓, 𝟗𝟒 𝑨

𝑰 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐹𝑉 = 𝑁 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠 × 𝐼𝑆𝐶 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜

𝑰 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐹𝑉 = 1 × 5,94

𝑰 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐹𝑉 = 5,94 𝐴

Aqui também há que deixar uma margem de segurança ou coeficiente, para evitar que o

regulador trabalhe no limite da sua corrente máxima que deve suportar.

O coeficiente a utilizar poderá ser de 10 ou 12,5%. O valor de corrente máxima (IP

Segurança) é multiplicado por 1,1 o valor que pode produzir a instalação dos módulos

FV (I Módulos), tal como apresenta a seguinte equação:

𝑰𝑷 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎 = 1,1 × 𝑰 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐹𝑉

𝑰𝑷 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎 = 1,1 × 5,94 = 6,534 𝐴

O valor máximo de corrente (IP Segurança) divide-se pela corrente do regulador

escolhido (I Regulador) e obter-se-á o número de reguladores necessários:

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𝑵 𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 =𝐼𝑃𝑆𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎

𝑰𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑵 𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 =6,534

10

𝑵 𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 = 0,5

𝑵 = 1

l) Escolha do inversor

Como a potência total é de 73 W, um inversor é mais do que suficiente para alimentar

os diversos dispositivos eletrónicos. No entanto decidimos colocar dois inversores

independentes de modo poder ter mais uma alternativa para acionar qualquer outro

dispositivo elétrico ou eletrónico desde que não ultrapasse os 275W de potência por

circuito.

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Dimensionamento da secção do cabo solar, a partir da corrente total.

Por consulta da tabela de condutores e em função da intensidade total, obtemos uma

secção de 6mm2

Secção mm2 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95

Amperes Distância em metros

1 32 51 81 130 205 325 517 652 822 1308 1650

2 16 26 40 64 102 163 259 326 411 654 825

4 8 13 20 33 51 81 129 163 205 327 412

6 5 8 14 22 34 54 86 109 137 218 275

8 4 6 10 16 26 41 65 82 103 164 206

10 3 5 8 13 20 33 52 65 82 131 165

15 2 3 5 8 14 22 34 43 55 87 110

20 - 2 4 6 10 16 26 33 41 65 83

25 - - 3 5 8 13 21 26 33 52 66

30 - - 2 4 7 11 17 22 27 44 55

35 - - - 3 6 9 15 19 23 37 47

40 - - - - 5 8 13 16 20 33 41

45 - - - - 4 7 11 14 18 29 37

50 - - - - 3 6 10 13 17 26 33

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17.Listagem dos diversos componentes tecnológicos

-Painel solar Fotovoltaico

-Regulador de Carga

-Inversor

-Bateria

-Disjuntor Diferencial

-Disjuntor Parcial

-Fios Condutores V 2.5mm

-Quadro de entrada

-Caixa de derivação

-Abraçadeiras

-Ligadores wago

-Cabo Solar FV 6mm

-Tomadas Monofásica Estanque

-Tubo Anulado

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18.Listagem dos diversos equipamentos utilizados

-Retificadora

-Engenho de furar

-Berbequim

-Ferro de soldar

-Tic-tic

-Serra elétrica

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19.Listagem dos diversos equipamentos utilizados

-Chave de Philips

-Chave de Fendas

-Busca-pólos

-Chave Inglesa

-Chave de Roquete

-Brocas para Madeira

-Broca Craneana para Madeira

-Formão para Madeira

-Alicate de Descarnar

-Alicate de Pontas

-Alicate de Corte

-Alicate Universal

-Alicate de Pontas Redondas

-Martelo

-Serrote de Cortar Madeira

-Serrote de Cortar Ferro

-Fita Métrica

-Lixa para Madeira P40

-Torno Mecânico

-Lima de Pressão

-Lima Bastarda

-Esquadro

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-Rolo de Estanho

-Escala de Régua

20.Ferramentas utilizadas:

Chave de fendas

Descarnador

Figura 15

Figura 16

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Chave de estrelas

Alicate universal

Figura 17

Figura 18

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Busca-pólos

Alicate de pontas chatas

Figura 19

Figura 20

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Alicate de corte

Limatão

Figura 21

Figura 22

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Punção

Martelo

Figura 23

Figura 24

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23.Diferencial/Disjuntor Parcial

-Estes dispositivos desempenham a função de proteger as pessoas, enquanto os de

correntes nominais residuais de 100 mA, 300mA, 500mA ou ainda superiores a estas,

são destinados apenas a proteção patrimonial contra os efeitos causados pelas correntes

de fuga à terra.

Funcionalidade:

- Proteger os circuitos elétricos de sobrecargas e curto-circuitos;

- Permitir o fluxo normal de corrente sem interrupções;

- Garantir a segurança das instalações e dos utilizadores.

- Permite desligar um circuito sempre seja detetado uma anomalia na corrente

Figura 29

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24.Inversor

A série AJ da Studer consiste numa gama de inversores de onda sinusoidal que

convertem uma corrente contínua (CC) numa corrente alternada (CA), que pode ser

usada por todos os equipamentos elétricos. Algumas caraterísticas são o rendimento

elevado e constante, a capacidade de sobrecarga excepcional e a regulação digital por

meio de um microprocessador. Para além disso, tem incorporada uma função de

optimização da vida útil das baterias.

Figura 30

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25.Regulador de Carga

O controlador/regulador de carga é um dos principais componentes de um sistema solar

fotovoltaico, sendo o responsável pela duração da vida útil dos bancos de baterias, que

como todos sabemos são dos componentes mais dispendiosos nestes sistemas solares.

A função do regulador de carga, é a de proteger as baterias de serem sobrecarregadas,

ou descarregadas profundamente, e assim garantir, que toda a energia produzida pelos

painéis fotovoltaicos, é armazenada com maior eficácia nas baterias.

Figura 31

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26.Bateria

Figura 32 - bateria

Funcionalidade:

A bateria é uma associação de várias pilhas, acumuladores ou condensadores ligados

entre si, com a função de converter a energia química em energia elétrica.

É uma bateria sem manutenção, em que o ácido se dispõe em forma de gel, conforme a

sua denominação, para evitar o derrame do ácido sulfúrico em caso de rotura do

invólucro.

Características:

- Dimensões (X x Y x Z): 350 x 17 x 195 mm

- Peso: 20 Kg

- Grau de Proteção:

- Tensão: 12V

- Corrente: 200Ah

- Potência: 1188W

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27.Painel solar fotovoltaico

É um dispositivo criado para converter a radiação solar em energia. Por se valer

exclusivamente do Sol, a fonte de energia mais abundante do planeta, trata-se do

método mais limpo conhecido de geração de energia. Estima-se que com apenas 4

metros quadrados de painéis solares instalados, possa-se reduzir em até meia tonelada as

emissões de Gás Carbônico de um edifício.

Figura 33

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28.Materiais utilizados

Figura 34 - Parafuso auto roscante Figura 35 -Tomadas estanque

Figura 36 - Ligadores Wago 5 e Ligadores Wago 3

Figura 37 - Parafusos 8.8

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Figura 38 Anilhas metálicas Figura 39 Madeira de pinho

Figura 40 Barra de ferro Figura 41 Tapete de borracha

Figura 43 tintas de Spray Figura 42 – rodas de carrinho

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Figura 45 – Suporte para os painéis

Figura 46 – Caixas de derivação Figura 47 - Porcas

Figura 44 – Quadro elétrico

Figura 48 – Cantoneiras

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Figura 49 - Abracadeiras de serrilha

Figura 50 - Abracadeiras metalica Figura 51 Parafusos ¾ x8

Figura 52 Parafusos de madeira Figura 53 - MC 4 femêa

Figura 54 - MC 4 macho

Figura 55 – tubo aneado

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Figura 56 - Estrutura do carrinho Figura 57 – fio condutor multifilar 6mm2

Figura 58 – Fio condutor unifilar 2,5 mm2 Figura 59 – Betume de madeira

Figura 60 – cola de madeira Figura 61 – Buchas de madeira

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Figura 62 – Verniz para madeira

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29.Etapas do projeto

Preparação da estrutura de suporte dos painéis

Figura 63

Figura 64

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Figura 65

Preparação da estação móvel

Figura 66

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Perfuração e corte das madeiras de proteção da estação móvel.

Figura 67

Figura 68

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Preparação dos painéis, soldadura e dos terminais de ligação.

Figura 69

Figura 70

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Colocação das tomadas.

Figura 71

Colocação das prateleiras de apoio aos dispositivos eletrónicos.

Figura 72

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Figura 73

Figura 74

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Ligações elétricas dos diversos componentes

Figura 75

Figura 76

Page 68: Escola Básica e Secundária de Salvaterra de Magos · Este projeto consiste na construção de uma estação de carregamento de dispositivos eletrónicos portáteis, em que toda

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Figura 77

figura 78

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30.Produto final

Figura 79

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Esquema de princípio

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31.Análise Crítica Global da execução do Projeto

Com a realização deste projeto e após algumas dificuldades e obstáculos, o balanço

que fazemos é bastante positivo.

Com este projeto aplicámos conhecimentos adquiridos ao longo dos três anos no

curso, tendo-nos permitido o desenvolvimento de capacidades estruturantes para a

nossa formação técnica.

Foi um projeto que tanto a nível teórico como prático nos colocou desafios, que numa

primeira fase podemos considerar como obstáculos, o que nos obrigou a um processo

de estudo, pesquisa e investigação. Com o apoio e orientação de professores de

diferentes áreas de formação, os obstáculos converteram-se em oportunidades de

conhecimento, dando-nos a perspetiva do percurso a percorrer sempre que nos

deparamos com dificuldades. Identificámos como um constrangimento ao

desenvolvimento do projeto, as dificuldades ao nível do trabalho de equipa,

especialmente na gestão do projeto e na coordenação das tarefas atribuídas a cada um

dos elementos do grupo.

A título de balanço final, congratulamo-nos com o resultado final do projeto e com o

nosso crescimento ao nível do saber fazer, em termos de planeamento, organização do

trabalho e execução do mesmo. Também ao nível da produção escrita, sentimos que

evoluímos consideravelmente.

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32.Bibliografia

Este projeto foi efetuado com o amparo das seguintes proveniências de

informação:

AutoCad Módulos de Práticas Oficinais

Módulos de Desenho Técnico

Módulos de Tecnologias e Processos

Sites de internet