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
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
Página 35
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
Página 42
Chave de estrelas
Alicate universal
Figura 17
Figura 18
Página 43
Busca-pólos
Alicate de pontas chatas
Figura 19
Figura 20
Página 44
Alicate de corte
Limatão
Figura 21
Figura 22
Página 45
Punção
Martelo
Figura 23
Figura 24
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21.Equipamento utilizado
Berbequim
Rebarbadora
Figura 26
Figura 25
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Ferro de soldar
Figura 27 22.Aparelho de medida
Multímetro
Figura 28
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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
Página 49
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
Página 50
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
Página 51
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
Página 53
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
Página 58
Figura 62 – Verniz para madeira
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29.Etapas do projeto
Preparação da estrutura de suporte dos painéis
Figura 63
Figura 64
Página 60
Figura 65
Preparação da estação móvel
Figura 66
Página 61
Perfuração e corte das madeiras de proteção da estação móvel.
Figura 67
Figura 68
Página 62
Preparação dos painéis, soldadura e dos terminais de ligação.
Figura 69
Figura 70
Página 63
Colocação das tomadas.
Figura 71
Colocação das prateleiras de apoio aos dispositivos eletrónicos.
Figura 72
Página 64
Figura 73
Figura 74
Página 65
Ligações elétricas dos diversos componentes
Figura 75
Figura 76
Página 66
Figura 77
figura 78
Página 67
30.Produto final
Figura 79
Página 68
Esquema de princípio
Página 69
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.
Página 70
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
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