Ligações de Células Solares Fotovoltaicas

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


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


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


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)


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


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)

Ligações de Células Solares Fotovoltaicas

Documents

Transcript of Ligações de Células Solares Fotovoltaicas