DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA PARA USO NÁUTICO

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4 anos 9 meses atrás #565 por Lauro Cardoso Fernandes Valente
Olá Gláucio,

Acabei adquirindo na Neosolar 2 placas Yingli de 95W e um controlador MPPT da EPSolar, de 20A.

Hoje realizei alguns testes interessantes, que vou reportar agora e, claro, vou explorar seus conhecimentos até a última gota (rs) para compreender o que foi observado.

Bem, os testes foram realizados entre 11h30 e 12h30, num dia sem nuvens no céu e temperatura aproximada de 30 graus.

Utilizei provisoriamente fios de 2,5mm (máximo de 2m de extensão) e uma bateria Zetta de 36A que estava totalmente carregada. Acabei tendo que ligar nela uma pequena bombinha de ar para gerar demanda por energia, pois em todos os testes, com a bateria cheia, as placas jogavam abaixo de 0,5A, me enchendo de dúvidas e prejudicando a experiência. Este já é um episódio que eu gostaria que você comentasse, pois eu achava que na "perna" que vinha das placas para o controlador, a amperagem deveria ser a máxima que a placa pudesse fornecer no momento, e não foi isso que aconteceu. Já a perna do controlador para a bateria, deveria (como realmente aconteceu) fornecer o que a bateria realmente necessitasse.

Os painéis ficaram no chão, na horizontal (é nessa posição que ficarão no barco), formando, consequentemente, um ângulo de incidência em relação ao sol e a amperagem foi medida simultaneamente entre as placas/controlador e controlador/bateria.

As medições foram feitas com os painéis ligados em paralelo, e depois em série.

Em paralelo, a tensão medida foi de 19,7V (entre as placas e o controlador) e em série, ela caiu para 15,4V (entre as placas e o controlador). Mais um assunto que gostaria de ler sua explicação. Achava que em série, a voltagem seria dobrada, mas não foi o que aconteceu.

Feitas as observações, minha conclusão foi que, ligadas em série, o sistema se mostrou mais eficiente. Se você puder comentar sobre isso também, ... (rs)

Bem era isso. Espero estar contribuindo para outros leigos, como eu, terem uma melhor ideia desse mundo da energia limpa.

Um abraço

Lauro Valente

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4 anos 9 meses atrás - 4 anos 9 meses atrás #566 por Glaucio Batista
Fala mestre Lauro, Tudo bem meu?

É sempre bom poder ajudar. Quanto às suas dúvidas, já foram sanadas?
Vamos passo a passo conforme comentou:

1º"Controlador MPPT da EPSolar, de 20A": Até aqui tudo bem, aquisição ok, não ficou claro é de como tenha ligado este às baterias e aos painéis, se possível elaborar um gráfico pra nós entendermos melhor e lhe ajudar com mais precisão;

2º "com a bateria cheia, as placas jogavam abaixo de 0,5A": Até aqui correto, essa amperagem é possivelmente de flote, bem acima disso com ela totalmente carregada irá ferver e se for selada explodirá;

3º "pois eu achava que na "perna" que vinha das placas para o controlador, a amperagem deveria ser a máxima que a placa pudesse fornecer no momento, e não foi isso que aconteceu": Conforme explicado acima, o controlador só vai requerer conforme a quantidade que ele precisar embora os painéis estejam sobrando potencia; esse negócio de ficar ligando as "pernas" na energia vai acabar tomando um choque :lol: :lol: :lol:
4º "Em paralelo, a tensão medida foi de 19,7V (entre as placas e o controlador) e em série, ela caiu para 15,4V (entre as placas e o controlador)": Lauro 19,7V seria aceitável em paralelo e 15,4V me espantam em série!!!! Aconselho conectar os painéis em Serie e depois, com calma e certo de como esteja fazendo, efetuar as medições Voc, verá que seu multímetro registrará aproximadamente 40VDC

5º "Feitas as observações, minha conclusão foi que, ligadas em série, o sistema se mostrou mais eficiente": Seguinte Lauro, teoricamente seria, más não vale de regra para a pratica e não é esse o seu caso.

Ficaremos a sua disposição afim de que sejam sanadas todas as dúvidas que por ventura venham a surgir.
Só uma dúvida Lauro, Esse multímetro preto é o DT830B? Caso positivo, na imagem de medidor em serie ele deveria estar no minimo na escala 10A que parece estar em 20ma.

Bons passeios e um feliz uso de seus novos equipamentos ;)
Última Edição: 4 anos 9 meses atrás por Glaucio Batista.

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4 anos 9 meses atrás #572 por Raphael Pintao
Pessoal, vamos lá!!
Desculpem a demora em contribuir!!

Lauro, você falou com algum técnico nosso? quando precisar nós podemos ajudar no dimensionamento, esquema de instalação, etc.
Preenchendo via formulário, mandamos inclusive um estudo técnico.

Bem, alguns pontos:

1)
Acredito que o consumo não seja esse que falou, me parece exagerado em especial para uma geladeira 12V (que geralmente é feita pra ter baixo consumo). É possível que esteja certo, não é absurdo, mas por experiência diria que é menos.
Onde foi indicado este consumo?
Talvez você tenha confundido o consumo do motor quando ligado com o consumo da geladeira em sí.
Via de regra consideramos que a geladeira funciona 1h para cada 2h desligada, ou seja funciona apenas 8h por dia. Neste caso seu consumo seria de 3,3A x 8h = 26,4 Ah
Essa regra é bem robusta, usamos ela no dia a dia. No seu caso é ainda mais tranquilo pq a geladeira fica fechada a semana toda...
Essa observação faz sentido? Vai depender de onde consultou e como está informado...

2) Os painéis em série tem que dar por volta de 40V ou mais, conforme o glauco falou, ou por volta de 35V em funcionamento. Acredito que tem algum erro na ligação ou medida.

3) A Eficiência do MPPT costuma melhorar quando a tensão é maior, mas essa diferença é bem pequena, não vai mudar seu sistema.

4) não entendi bem suas medidas nas fotos, me parece "faltar cabos". Se for testar o sistema, recomendo instalar tudo, inclusive geladeira ou carga semelhante, para fazer as medidas.

5) No caso de embarcações tem que considerar alguma perda por posicionamento dos painéis, que certamente não estarão sempre para o Norte e na inclinação adequada. E melhor ter pouca inclinação nesse caso, uns 10 graus pra evitar sujeira e acumulo de água.

6) se fizer as medidas nas saídas do controlador, lembre-se do que o Glauco disse. O controlador serve exatamente pra "controlar" essa saida. Isso vai depender do estado de carga da bateria, possíveis ciclos de equalização, configurações do controlador, etc.

7) não se esqueça de ligar primeiro as baterias no controlador e depois controlador aos painéis. Assim ele reconhece a tensão do sistema (que é sempre a tensão das baterias)

enfim, acho que é isso!!
Se tiver dúvidas sobre o dimensionamento, sugiro dar uma falada com um técnico nosso

abs

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4 anos 9 meses atrás #586 por Lauro Cardoso Fernandes Valente
Olá Raphael,

Vou tentar explicar em função da sua resposta:

Comprei as 2 placas (Yingli 95W) + controlador EPSolar 20A com a Neosolar. Na ocasião, conversei bastante com o Emerson, que teve a maior paciência e me ajudou a dimensionar os cabos elétricos para ligação das placas (fios de 4mm para uma distância de aproximadamente 5 metros entre as placas e o controlador e cerca de 1 metro do controlador para a bateria).

Agora comentando suas respostas:

1) O consumo da geladeira é de aproximadamente 3,3A/h, conforme especificado no site do fabricante ( www.elber.ind.br/produto/kit-nautico-elber-44 ).

O dimensionamento que fiz foi em função da estimativa de um gasto aproximado de 5A/h (3,3A/h da geladeira + 1,7A/h dos demais sistemas do barco)

Consumo diário = 24 x 5 = 120A/dia

Conforme já escrevi antes, segundo o site da Neosolar, cada placa Yingli de 95W produz cerca de 5,23A/h, o que dá cerca de 36,6A ao dia, considerando a insolação sugerida numa resposta do Glaucio, de 7h/dia. Ou seja, as 2 placas desejadas gerariam juntas cerca de 73,2A/dia. A conclusão inicial é que me faltam 46,8A a cada dia.

Como meu projeto prevê 2 baterias estacionárias de 115A cada (230A disponíveis), minha ideia é que esse defcit de amperes será fornecido pelas baterias.

Considerando que o uso da embarcação se dá somente em finais de semana (2 dias em 7 disponíveis), entendo que toda a perda sofrida pelas baterias será reposta nos demais dias da semana (5 dias), pelas placas.

2) Sobre a tensão que reportei aqui, prefiro acreditar que por algum motivo a medição possa ter sido errada, realmente, pois me concentrei muito em fazer as ligações corretamente e as revisei algumas vezes durante os testes. Estou anexando um esquema (perdoe-me o amadorismo do desenho) das ligações que fiz.

3 e 4) Acho que as fotos das medições podem dizer por si mesmas. Com a placa ligada em série, o controlador "consumiu" menos corrente das placas (1A/h) e "entregou" mais para a bateria (2,58A/h). Na ligação em paralelo, essa relação foi de 2,15A/h chegando das placas e 2,72A/h indo para a bateria. Vale lembrar que coloquei um multímetro no positivo que saiu da placa e foi para o controlador e outro multímetro no positivo que saiu do controlador e foi para a bateria.
No teste, na impossibilidade de reproduzir completamente o ambiente do barco (geladeira, lâmpadas etc), liguei na bateria somente uma bombinha que tinha em casa, para gerar alguma demanda de corrente, já que a bateria estava completamente carregada.

5) As placas foram colocadas no chão, na horizontal, reproduzindo aproximadamente a posição que ocuparão no barco.

6) Exatamente! Inclusive configurei o controlador para o tipo de bateria que estava sendo utilizada no teste.

7) A sequência de ligação foi a recomendada no manual do controlador, que é exatamente o que você sugeriu.

Bem, do alto da minha ignorância, a conclusão que estou chegando e que pretendo implementar é que devo ligar as placas em série, até porque, se meus estudos (de curioso - rs) estiverem certos, o controlador precisa de uma tensão mínima para funcionar. Com as placas em série, essa tensão mínima irá perdurar mais tempo durante o dia (leia-se: o controlador vai começar a funcionar mais cedo e parar mais tarde) produzindo carga durante mais tempo.

Nesse momento, gostaria somente de confirmar se a bitola recomendada pelo Emerson, de 4mm, é suficiente.

É isso.

Mais uma vez, obrigado pela ajuda.
Anexos:

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4 anos 9 meses atrás #588 por Glaucio Batista
Ignorante não é um termo apropriado pra você Lauro, diga iniciante aí sim tá ótimo, além do mais, nenhum de nós sabe tudo e temos sempre a necessidade de aprender mais é isso que faz o ser humano vencedor por natureza. neo

Caríssimo, só ratificando o que já lhe tinha dito, uma das vantagens de se trabalhar com tensões maiores é que se tem menor percentual de percas nos cabos outra questão a se considerar é que é a tensão quem empurra o ampere pelo condutor, então na pratica para tensões mais altas maior eficiência.

Quando se refere a mais cedo e tardinha, foi bastante curioso em observar que por ali tinha tensão mais cedo (em 24 v) nesses horários, só que talvez não tenha se atentado para a quantidade de ampere gerado nesses horários, se na melhor insolação elas geram 5,23A bem cedinho ou tardinha elas passa longe de 1A!!! :ohmy:

Ótimo uso do equipamento e bons passeios

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4 anos 9 meses atrás #593 por Raphael Pintao
Lauro, tudo bem?!

Fico feliz que o Emerson tenha te ajudado!!

As ligações estão corretas (série e paralelo), pelos diagramas.

As geladeiras da Elber são realmente mais econômicas e muito boas (fora o preço...), levando isso em consideração e a informação do manual, é isso aí mesmo.
Se não me engano eles tem uma recomendação de painéis para as geladeiras, acredito que são 2x 140Wp... não tenho certeza. o MPPT te ajudará, enquanto o painel na horizontal vai te atrapalhar...

7 horas de sol pico (HSP) é muita irradiação, não tem isso de média no Brasil nem no plano inclinado, quando mais no plano horizontal (como vai instalar suas placas).
Veja que o painel não fornece 5,23 A/h como indicou, ele fornece 5,23A e isso é em condição de laboratório, é a Im (corrente de máxima potência a 25 graus, etc etc)
No pior mês do ano, nas suas condições de instalação e com MPPT, deverá produzir algo entre 25 e 30 Ah/dia

Uma pergunta: você terá mais alguma fonte de energia abastecendo as baterias?

Vou partir do pressuposto que não, apenas fotovoltaica.

Nesse caso, as baterias também estão subdimensionadas.

120Ah/dia x 2 dias= 240Ah dia

Suas baterias somam 230Ah/dia, mas a descarga máxima é de 80%
então 230*0,8 = 184Ah disponíveis (bem menor que 240Ah/dia do consumo)

Além disso, o recomendado é ciclar a bateria cerca de 20-30% a cada dia.
Sua vantagem: só consome 2 dias por semana. Então pode até durar bem a bateria.

Mas dimensionada como está, deve até mesmo desligar durante o final de semana pois está no limite do limite, mesmo com sol todo o final de semana (184 + 30 + 30 = 244 disponíveis..)

O seu raciocínio de abastecer durante a semana é correto, nesses casos podemos mesmo fazer isso. Fazendo assim você pode reduzir os painéis, mas nunca as baterias, justamente porque tem que ter "pulmão" para encher durante a semana.

nós usamos 75% de descarga máxima, com 3 dias de autonomia (que também serve pra proteger a vida útil, não é só pulmão...)
então temos:

120Ah/dia x 3 dias = 360Ah
360 / 75% = 480Ah (esse deveria ser seu banco de baterias)

Seu usar 2 dias, vai funcionar bem, mas as baterias vão durar menos do que deveriam.

A bitola parece ok de 4mm, mas não sei o que tem de carga instalada, exatamente.
De toda forma, pelo consumo diário, deve ser pouquinho, então tá bom assim mesmo!

Abs

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