Sistema Offgrid para Veículos Recreativo (Trailer e Motorhome)

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4 meses 3 semanas atrás #2664 por Valter Ribeiro
Prezados, bom dia

Gostaria da ajuda dos colegas para o dimensionamento de um sistema solar offgrid para o meu trailer, cujo qual já conta com rede elétrica em 12V e 220V, bem como possui uma bateria estacionária de 70Ah (Freedom DF-1000), e um inversor 12/220V. Independentemente dos eletrodomésticos que utilizo (TV led 24, geladeira 220 litros, e microondas 18L - estes em 220V, e iluminação geral, bomba d'água, climatizador e alguns outros dispositivos - estes em 12V), bem como dos dispositivos (inversor, carregador de baterias, bateria, os quais irei melhorar/aumentar de acordo com o projeto), eu já instalei no teto do trailer dois painéis da Canadian Solar, modelo CS6K-305MS (305W, Vmp 32,7V, Imp 9,33A, e eficiência de 18,63%), e agora gostaria de dar continuidade ao projeto.
Pesquisei então sobre o dimensionamento do controlador de carga e encontrei duas maneiras; na primeira maneira, a grande maioria delas, verifiquei que devo dividir a potência dos painéis pela tensão do sistema, que nesse meu caso seria , 305+305 de cada painel divididos pelos 12V do sistema, o que resultaria em 50,83, e que, portanto, um controlador de 60A seria ideal. Já numa segunda maneira, verifiquei que devo somar verificar a capacidade de produção de cada painel (nesse caso, 9,33A), que juntos produzirão 18,66A; considerando ainda que poderá ocorrer um aumento da corrente total produzida, verifiquei ainda que devo considerar um aumento da ordem de 25%, o que totalizaria 23,33A, e que nesse caso o controlador deve ser de 30A.
Afinal, qual destas maneiras de dimensionar o controlador de carga devo usar? Ou ainda, caso nenhum destes métodos seja o ideal, a qual a forma correta de dimensionar o controlar a partir dos painéis que já tenho instalado.
Aproveitando ainda o bom vontade dos amigos, pelo que percebi deverei substituir a minha bateria por baterias maiores; pensei em instalar duas baterias estacionárias, sendo da marca/modelo Heliar Freedom, podendo ser a DF-3000 (de 170/185Ah) ou DF-4001 (de 220/240Ah). Qual deveria usar? Como dimensionar baterias?
Sei que talvez tenha começado o projeto da maneira errada, mas quis aproveitar o teto do trailer e instalar o máximo possível de painéis.
Agradeceria a boa vontade dos colegas em me ajudar.


Grato,
Valter Ribeiro

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4 meses 2 semanas atrás - 4 meses 2 semanas atrás #2669 por Gabriel Araújo
Bom dia Valter,

Os dois modos de dimensionar os controladores de carga estão corretos, porém cada um deles se aplica a um tipo diferente de controlador.

O primeiro método descrito, que considera a potência total do Arranjo Fotovoltaico, é usado para Controladores de Carga MPPT. Esse tipo de controlador transfere a potência dos painéis solares para o sistema, diminuindo a tensão e aumentando a corrente para adequar ao Banco de Baterias. Portanto, ao usar este tipo de controlador de carga, você divide a potência total pela tensão do sistema, para chegar à corrente total de carga. Lembre-se que a tensão dos painéis deve ser pelo menos 1,5x a tensão do banco de baterias para que o controlador consiga trabalhar efetivamente em todos os estágios de carga das baterias.

O segundo método descrito, que considera a corrente total do Arranjo Fotovoltaico, é usado para Controladores de Carga PWM. Esse tipo de controlador transfere a corrente dos painéis para o sistema, mantendo a mesma, enquanto diminui a tensão para ajustar ao nível das baterias. Portanto, ele gera uma perda de potência. Neste seu sistema, por exemplo, com Imp de 18,66A e 12V, você teria uma potência de 223,92W. Uma perda considerável em relação aos 610Wp do seu sistema.

Observação: esses painéis que você tem, de 60 células, não podem ser usados com Controladores PWM. Eles possuem uma tensão muito alta para um sistema 12V e muito baixa para um sistema 24V, de acordo com os limites de tensão dos controladores. Você precisará de um controlador de carga MPPT, que suporta uma faixa de tensões muito mais ampla.

Em relação às baterias:

O quanto você descarrega por dia influencia na vida útil de uma Bateria Estacionária de Chumbo-Ácido. Você deve consultar o gráfico disponível no manual, mas em geral elas duram 4 anos com 20% de profundidade de descarga. Então, recomendamos que você use um banco de baterias com capacidade de 5 vezes o seu consumo diário para que elas durem 4 anos. Isso também fará com que elas suportem alguns dias de chuva, em que os painéis vão gerar muito pouca energia para recarregá-las.

Para calcular o consumo diário, lembre-se de considerar a tensão do banco de baterias. Exemplo: equipamento de 100W ligado por 10h = 1000Wh, num sistema de 12V isso será 1000Wh/12V = 83,33 Ah. Em 24V, seria 41,66Ah. E por aí vaí.

Além disso, essas baterias possuem um limite de corrente de carga ou descarga, em A, de 20% da capacidade total do banco de baterias, em Ah. Exemplo: se o seu banco de baterias tiver 220Ah, é recomendado não carregar nem descarregar com correntes superiores a 44A.

Espero ter ajudado!

Atenciosamente,
Gabriel Araujo
Última Edição: 4 meses 2 semanas atrás por Gabriel Araújo.

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2 semanas 5 dias atrás #2732 por Marcelo Inojosa
Boa tarde pessoal.

Gabriel, muito bom tópico, não temos tanto conhecimento ou informação para motorhome difundida.

Valter, ótimo esclarecimento, fiquei com uma dúvida relativa a utilização de potências altas por períodos mais curtos.

Estou montando um motorhome e meu projeto elétrico está considerando painéis solares totalizando 400W, Inversor de 3000W e duas baterias estacionarias de 190A cada. A geladeira será de 12V. Minha dúvida é quanto à limitação de utilização de por exemplo um fogão elétrico de indução de 2000w? Ou uma fritadeira elétrica de 1500w?

Pelo que pesquisei a corrente não passará de 20A pois este é o disjuntor recomendado.

Obrigado.

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2 semanas 5 horas atrás - 1 semana 6 dias atrás #2736 por Raphael Pintao
Marcelo, boa tarde!
Além da questão do consumo (resolvido por painéis e baterias), a questão da potencia está diretamente relacionada ao inversor e você deve verificar a potencia nominal e a potencia de surto.
Ou seja, a soma da potencia nominal das cargas não deve exceder a potencia do inversor
enquanto a soma das potencias de surto (partida) não devem exceder a potencia de surto do inversor.
a maior preocupação para o surto são os motores, que demandam cerca de 8x a potencia nominal.

Se você ligar o fogão e frigideira ao mesmo tempo, por exemplo, eles vão somar 3.500 W, superando os 3000w do inversor, portanto o inversor não é suficiente.

Também me preocuparia com o consumo, considerando as cargas que está prevendo utilizar, mas daí precisa ver por quanto tempo ira usá-las, pra ver o consumo total somado.

abs
Última Edição: 1 semana 6 dias atrás por Raphael Pintao.

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2 semanas 6 minutos atrás #2739 por Marcelo Inojosa
Obrigado pela atenção Raphael. Estou tentando fazer esses cálculos de consumo considerando o tempo de uso. Minha conclusão está sendo que não é possível.


Pesquisei mais fogão elétrico a indução e existe um de uma boca de 1.400W "somente".

Para fazer as contas com exemplos de uma das montadoras, vou considerar paineis solares com 400W, Inversor de 3000W e duas baterias estacionarias de 190Ah cada.

Segundo os cálculos, a autonomia das baterias estacionárias (30%) seria de 114Ah (380Ah*0,30) com 4.560W (380Ah*12v) de potência. Com isso o fogão sozinho consumiria toda a autonomia da bateria em menos de uma hora de uso: 4.560W / 1.400W x 1hora x 0,3 = 0,98.

O que acha? Estou correto? Vejo que ficou inviável, pois existem as outras cargas, como lâmpadas e geladeira.

Se eu trocar as baterias para baterias de Lítio, aumenta a autonomia?

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1 semana 6 dias atrás #2740 por Raphael Pintao
Marcelo,

Suas contas estão corretas. É claro que podemos mudar uma ou outra premissa, mas não está muito fora não.
Realmente não é simples ter equipamentos tão potentes em espaços tão pequenos, e ainda assim tocar 100% no solar.

Não sei a alternativa que se usa geralmente. Gás é inviável para o fogão?

Uma outra forma de pensar seria manter cargas básicas (ex: luz, geladeira, etc) e encontrar outra solução para o fogão ou frigideira. (Ex: Gás, ou ter alternativa de conectar a rede nestes momentos de uso).

Quanto ao lítio: não sei se vai resolver, pois o maior benefício é a vida útil e peso, não necessariamente a capacidade. É lógico que permitindo descargas mais profundas, você tera mais energia, então é sim, melhor, mas não sei se fará milagre.
Pense também no custo, uma bateria de 10kWh deve custar uns 35 mil reais...

Por fim, quando falamos de energia, não só a bateria preocupa. Você também pode ficar com pouca geração.
Se vai mesmo usar 1h por dia o fogão, talvez seja dificil equacionar.

Qual a montadora que está trabalhando?

Talvez eles tenham alternativas para estes equipamentos. É legal trabalhar com o que tem de melhor e talvez até mais seguro nesse caso, mas as vezes precisamos flexibilizar um pouco pra viabilizar o projeto.

abs

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