25
1. Introdução teórIca
Recomenda-se que realizem as montagens deste trabalho prático no ex-terior, pois os resultados em laboratório não são muito correctos. Devem tentar obter valores de radiação iguais ou superiores a 800 W/m2. O valor de inclinação óptima em Portugal situa-se entre os 33 e 36°.
Ensaio da ligação de células FV ligadas em série
A ligação de células FV cumpre as seguintes equações:
ETOTAL= E1+E2+E3+ ... +EN [V]
UT = U1+U2 + ... + Un = n U= ... [V]
IT = I1 = I2 = I3 = ... = IN = ...[A]
PTOTAL = P1 + P2 + P3 + ... + PN = ... [W]
PTOTAL = UTOTAL ITOTAL = ... [W]
Ligações de Células Solares Fotovoltaicas
TRABALHO PRÁTICO N.° 2
Figura 8 Associação de
células fotovoltaicas em série
31Trabalho Prático n.° 2 - Ligações de Células Solares Fotovoltaicas
Figura 18 Ensaio em curto-
circuito das células fotovoltaicas
ligadas de forma mista
Figura 19 Ensaio em carga
das células fotovoltaicas ligadas
de forma mista
58 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica
Nunca desconectar o amperímetro em carga, já que, como a sua resistência é muito pequena (R ≈ 0), esta actuará como um interruptor e, quando desli-gamos os seus bornes, produzir-se-á um arco eléctrico que pode prejudicar as pontas de prova e poderá mesmo queimar o fusível do amperímetro.
Quando se ligam mais do que 4 ramos em paralelo, devemos colocar um díodo by-pass por ramo ou string, já que em condições normais, as células fotovoltaicas de um módulo podem suportar um máximo de quatro vezes a corrente de um ramo e, numa ligação em paralelo, o circuito aberto. Se um módulo deixar de funcionar, os restantes poderão fazer circular através dele a corrente dos quatro ramos, conforme indica a figura 33.
Figura 32 Díodos de by-pass
Figura 33 Díodos de by-pass
num ramo ou string
67Trabalho Prático n.° 5 - Ligação de Módulos Fotovoltaicos em Série, Paralelo e Misto
Ligação mista
Nota: Neste ensaio – se não houver lâmpadas –, poderemos utilizar cargas com resistên-
cia variável de 0 a 250 W ou de 0 a 270 W que suportem uma corrente de 6 A.
a) Monte o esquema da figura 36 do ensaio em carga com quatro lâm-padas de 24 V/60 W. Calcule para o ensaio em carga as seguintes va-riáveis:
Módulos fotovoltaicos
Força electromotriz total - ET; Força electromotriz do módulo 1 – E1; Força electromotriz do módulo 2 – E2; Força electromotriz do módulo 3 – E3; Força electromotriz do módulo 4 – E4; Corrente total - IT; A corrente do módulo 1 - I1; A corrente do módulo 2 - I2.
Lâmpadas
Tensão do grupo de lâmpadas – VLAMP_TOTAL; Tensão na lâmpada 1 – VLAMP_1; Tensão na lâmpada 2 – VLAMP_2; Tensão na lâmpada 3 – VLAMP_3; Tensão na lâmpada 4 – VLAMP_4; Intensidades de corrente total e parciais – ILAMP_TOTAL; ILAMP_1 e ILAMP_2; A corrente do ramo 1 – IRAMO_1; Corrente do ramo 2 – IRAMO_2; Potência total – PLAMP_TOTAL; Potência de cada lâmpada PLAMP_1 e PLAMP2.
b) Compare os valores obtidos da alínea b) com os valores teóricos. Tire conclusões sobre o valor das potências, correntes e tensões.
c) No caso de uma lâmpada se fundir, o que acontecerá à outra? E na ligação em série? Explique este facto.
d) A corrente que circulará pelas lâmpadas será maior neste ensaio com elas em paralelo ou em série? E o valor da potência? Comente.
e) Preencha a seguinte tabela. Para isso ligue em vazio e curto-circuito os módulos fotovoltaicos. Comente os valores obtidos.
73Trabalho Prático n.° 6 - Baterias para Sistemas Fotovoltaicos
Acumuladores de chumbo-ácido selados (VRLA) de gel
Características mais relevantes deste tipo de bateria:
▪ Recombinação dos gases produzidos durante o seu funcionamento, redu-zindo as perdas de água;
▪ Reduzida sulfatação das placas;
▪ Maiores ciclos de vida (mais de 1000 ciclos de carga/descarga);
▪ Isenta de manutenção;
▪ É sensível a sobrecargas, necessitando de um controlador de carga ade-quado.
Enchimento de vasos e medição do electrólito
As baterias poderão ou não trazer as placas carregadas electricamente de fábrica, mas sem ácido. Este virá à parte em 6 vasos hermeticamente fechados e a sua capacidade é a de uma garrafa por vaso. Quando se enchem os vasos, convém lavá-las bem antes de as retirar, uma vez que podem ter restos de ácido sulfúrico.
Para activar a bateria dever-se-á proceder da seguinte forma:
▪ Remover os tampões da bateria e as garrafas de ácido, e preencher cada vaso até transbordar em 10-15 mm no canto superior das placas.
Figura 38 Elemento
e monobloco de 12 V seladas
(VRLA) de gel
(Fonte: “Curso experto
profesional en energía
fotovoltaica“, Progensa)
75Trabalho Prático n.° 6 - Baterias para Sistemas Fotovoltaicos
Carga e descarga das baterias solares de chumbo-ácido monobloco 12 V
A carga das baterias poderá ser feita com módulos FV ou com carregado-res de baterias (rectificadores eléctricos).
No segundo caso, poderá ser utilizado um carregador de 15 V/6 A. Um reóstato de 8 A/8 Ω pode, em caso de necessidade, ser utilizado para regular o valor da intensidade de corrente na carga entre 4 a 6 A.
Tente utilizar cablagens de 6 ou 10 mm2 e tenha em atenção que deverá ainda apertar bem os bornes das baterias e as ponteiras que forem coloca-das nas extremidades das cablagens.
Quando uma bateria estiver a ser carregada, o valor da corrente irá dimi-nuir, o que deverá ser de novo corrigido e aumentado. Quando não existi-rem mais variações no voltímetro e amperímetro, é sinal que a bateria está carregada. Há que ter em conta que a temperatura tem influência na carga de uma bateria.
Regime de descarga
Para poder analisar a descarga de uma bateria deverá ser realizada a seguin-te montagem.
Uma bateria estará descarregada quando a sua capacidade diminui 20%.
Figura 41 Esquema de ensaio
da carga de uma bateria
Figura 42 Esquema para
medição da descarga
de baterias
(Fonte: “Prácticas de energía
solar fotovoltaica”, Progensa)
83
Trabalhos com Reguladores de Carga Digitais
TRABALHO PRÁTICO N.° 7
1. Introdução teórIca
O regulador digital que se vai utilizar neste trabalho é o STECA PR3030 c/LCD. Este regulador é utilizado para controlar sistemas fotovoltaicos de pequena e média potência, onde é necessário um equipamento de baixo consumo, fiável e de baixo preço.
O regulador é do tipo Shunt ou paralelo (ver livro “Curso Técnico Instala-dor de Energia Solar Fotovoltaica”). Tem incorporado um microcontrolador que controla a instalação fotovoltaica. Dispõe de um sistema de programa-ção que permite um controlo capaz de adaptar-se a diferentes situações de funcionamento da instalação de uma forma automática, permitindo a modificação manual dos seus parâmetros, como por exemplo a determi-nação do estado de carga (SOC).
É igualmente possível mudar a configuração do tipo de bateria Gel/AGM.
A configuração standard do regulador é “Li”. A configuração do tipo de bateria tem repercussões sobre a tensão de corte do regulador. Se se usar
Figura 46 Regulador
digital "Shunt" PR3030 c/LCD
da Steca Solar
95Trabalho Prático n.° 8 - Onduladores (Inversores) de Onda Quadrada Modulada
3. Lista de materiaL a utiLizar
▪ 1 Inversor AJ275-12-S (200 W/12 V);
▪ 1 Osciloscópio;
▪ 4 Multímetros;
▪ 1 Bateria em substituição de um módulo FV;
▪ 8 Garras de crocodilo ou pontas de prova com 60-70 cm de comprimento
e com as secções adequadas para o lado DC;
▪ 10 m de Cabo Radox Solar 4 e de 6 mm2;
▪ 4 Lâmpadas AC de 25, 40, 60 e 100 W;
▪ 4 Suportes para as lâmpadas acima mencionadas.
4. esquema de montagem
5. Procedimento
a) Anote as características do inversor.
b) Faça o dimensionamento das cablagens, interruptor ou disjuntor e pro-tecções adequadas ao trabalho em questão.
c) Calcule as potências e o rendimento do inversor através das seguintes fórmulas:
PDC = VDC x IDC
PAC = VAC x IAC
η= 100 X (PAC / PDC)
d) Monte o esquema da figura 56. Este permitirá obter os valores das ten-sões e correntes de entrada e saída do inversor.
e) Como carga utilize lâmpadas de 230 VAC de 25, 40, 60, 100 e 140 (para-lelo de duas lâmpadas de 100 e 40 W), 160 W (paralelo de duas lâmpadas
Figura 56 Circuito eléctrico
para a obtenção de valores
no inversor
110 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica
4. EsquEma dE montagEm
5. ProcEdimEntos
a) Efectue o dimensionamento do sistema, calculando cablagens, protec-ções, altura total de bombeamento, cálculo do gerador FV da bomba sub-mersível.
b) Será que a altura manométrica vai influenciar o valor da corrente absor-vida pela bomba? Explique.
c) Monte o esquema da figura 65, tendo em conta os cálculos realizados na alínea a).
Figura 65 Esquema
de montagem
124 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica
Esquema unifilar de uma instalação fotovoltaica autónoma em AC
Para a realização dos circuitos deverá reger-se pelas normas em vigor para sistemas fotovoltaicos disponíveis no livro "Curso Técnico Instalador Ener-gia Solar Fotovoltaica".
As cargas a alimentar serão as seguintes:
Figura 73 Inclinómetro
(Fonte: http://upload.wikimedia.
org/wikipedia/commons/d/d8/
Clinometerlow.jpg)
Mês
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
Radiação Média Mensal
H (34)
3490
3780
5420
5380
5910
6300
6580
6600
5980
4910
3470
3190
5090
Figura 74 Radiação solar
disponível
Cargas
Cozinha - Lâmpada fluorescente
Sala - Lâmpada
Quarto 1 - Lâmpada
Quarto 2 - Lâmpada
Casa de banho - lâmpada
Corredor - Lâmpadas
Cozinha - Frigorífico
N.° de Cargas
1
2
1
1
1
2
1
Potência (W)
18
11
11
11
11
11
70
N.° de Horas
4
5
1
2
3
1
6
Tabela 38
(continua na página seguinte)
128 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica
De seguida são apresentadas algumas fotos de um sistema montado e com os quadros de protecção:
2. ObjectivOs
▪ Saber realizar o dimensionamento dos seguintes parâmetros de um sistema
de alimentação de uma vivenda em corrente alternada 230 VAC;
▪ Saber dispor os equipamentos na prancheta;
▪ Desenhar o esquema unifilar da instalação;
▪ Colocar em serviço o sistema fotovoltaico;
▪ Detectar possíveis avarias.
3. Lista de materiaL a utiLizar
▪ 1 Prancheta de madeira de 4 x 4 x 0,03 m;
▪ Módulos FV;
▪ Inversores;
▪ 1 Regulador de carga com LCD;
▪ Baterias estacionárias de 2 VDC ou 12 VDC;
▪ Estrutura de telhado plano para os módulos FV;
Figura 79 Vista geral
do sistema em DC e em AC
(figura à esquerda)
Figura 80 Quadro de
protecção das strings dos
módulos FV
(figura à direita)
Figura 81 Módulos FV
e prancheta com os
equipamentos
(figura à esquerda)
Figura 82 Quadro de
protecção das cargas em AC
(figura à direita)
139
1. Introdução teórIca
A microgeração, ou microprodução, como também é chamada, consiste na produção de energia em pequena escala, utilizando equipamentos de energias renováveis ligados à rede pública.
Neste trabalho laboratorial pretende-se que os alunos implementem um sistema de microgeração em laboratório ou então na própria escola.
Na seguinte figura é apresentado o diagrama de blocos de um sistema de microgeração.
Instalação de um Sistema de Microgeração Fotovoltaica com
uma potência de ligação de 3,68 kW ligado à Rede Eléctrica
TRABALHO PRÁTICO N.°13
Figura 86 Diagrama de
blocos de um sistema de
microprodução fotovoltaico
ligado à rede
(Fonte: FFSolar)
153Trabalho Prático n.° 13 - Instalação de um Sistema de Microgeração Fotovoltaica com uma potência de Ligação de 3,68 kW à Rede Eléctrica
f) Insira a ficha na tomada "SMA COM" da Sunny WebBox, conforme indica a seguinte figura.
g) Descarregue o assistente da Sunny WebBox na zona de descargas em www.sma.de.
h) Execute o ficheiro Sunny-Webbox-assistant.exe. O assistente abrir-se-á no browser.
i) Siga todas as indicações do assistente e configure a Sunny WebBox.
Figura 100 Inserção da ficha
na tomada "SMA COM"
da Sunny WebBox
(Fonte: http://download.sma.
de/smaprosa/dateien/2585/
SWebBox-TPT101232.pdf)
Figura 101 Assistente
da instalação do software
da Sunny WebBox
(Fonte: http://download.sma.de/
smaprosa/dateien/11567/SWeb-
box20-SE-BPT101210.pdf)