Auxílio ao planejamento de um sistema fotovoltaico

Tempo de leitura 6 minutos

Atualizado – 2 de junho de 2024

A instalação de um sistema fotovoltaico não é uma ciência espacial, mas requer um certo grau de orientação, que esta ajuda ao planeamento pretende fornecer no contexto de um sistema fotovoltaico exemplar.

Para as disposições legais que regem a instalação e a colocação em funcionamento de sistemas fotovoltaicos, ver aqui. Os sistemas fotovoltaicos que funcionam na rede pública e produzem mais de 600 W de potência têm de ser aprovados por uma empresa de eletricidade autorizada. Regra geral, esta empresa também trata do processo de registo.

Lista de desejos

O sistema deve produzir cerca de 2 kW de energia, oferecer uma reserva de expansão para 4 kW, ser composto pelo menor número possível de módulos, fornecer eletricidade mesmo em caso de falha de energia, minimizar o consumo de eletricidade nos dias de sol e ser montado num telhado inclinado virado para sul.

Uma vez concluída esta lista de desejos, é altura de selecionar os componentes. Um projeto completo Lista de peças está listado no final deste artigo.

Módulos fotovoltaicos

A primeira coisa a ter em conta aqui é a regulamentação oficial: na Alemanha, os módulos só são permitidos para montagem no telhado com uma área de cobertura de vidro até 2 metros quadrados. Os módulos de maiores dimensões só são autorizados para instalação autónoma. E não, não é a área de cobertura de "vidro" que conta, mas sim, como não poderia deixar de ser, as dimensões externas do módulo, ou seja, incluindo a estrutura ...

Para ser lido no MVV BTnos pontos B 3.2.1.25 e B 3.2.1.27.

Isto significa que os módulos de 450 W são geralmente o limite superior. Se se quiser manter aproximadamente o limite de potência de 2 kW, instala-se 6 x 330 W e obtém-se assim 1.980 W. Tendo em conta a eficiência de 19,7 %, a escolha recai sobre um módulo da Heckert Solar, que NEMO 2.0 60Mcom dimensões de 1.670 x 1.006 mm por cerca de 400 euros. Com 6 unidades, isto significa um total de cerca de 2.400 euros.

Ligação em paralelo / em série

Pergunta de teste: porque é que 6 x 330 W = 1.980 W e não 5 x 400 W = exatamente 2.000 W?

Ora, uma análise das especificações do inversor previsto revela que este necessita de uma tensão de circuito aberto de, pelo menos, 64 V CC para funcionar de forma fiável, com um máximo de 145 V CC.

Os módulos de 330 W geram uma tensão de circuito aberto de 41,1 V. Três destes módulos ligados em série resultam em 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC a 990 W.

Se uma segunda série de três módulos for ligada em paralelo, o resultado é - ainda - 123,3 V, mas agora 2 x 990 W = 1.980 W.

As ligações em paralelo devem ser sempre efectuadas com a mesma tensão e, consequentemente, com o mesmo número de módulos. O valor limite aqui é a potência nominal máxima (recomendada) do inversor de 4.800 W. Assim, poderiam ser ligados em paralelo, no máximo, 14 módulos, mas nesse caso a tensão de arranque, a tensão mínima de circuito aberto de 64 V, não seria atingida.
Em alternativa, é possível uma ligação em paralelo de 7 módulos e uma ligação em série de uma segunda ligação em paralelo com 7 módulos. Isto resultaria em 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W a 2 x 41,1 V = 82,2 V, o que cumpre todas as especificações do inversor.

O circuito em série, por outro lado, tem a tensão máxima de circuito aberto do inversor como limite superior de tensão, neste caso 145 V. Como não deve ultrapassar os limites, mas sim manter o valor de tensão recomendado, que aqui é especificado como 115 V, está no bom caminho com 123,3 V.

Material de montagem

Com uma determinada largura de módulo de 1.006 mm, isto resulta num comprimento de calha de montagem necessário de 6 x 1.006 = 6.036 mm, mais 5 x 12 mm de espaçamento de módulo (= 60 mm) para os grampos centrais e 2 x 10 mm (= 20 mm) para os grampos finais, ou seja, 6.116 mm no total.

Para a instalação dos módulos de 1.670 mm de comprimento, foram utilizados três carris de 4.400 mm cada, um dos quais cortado com um comprimento de cerca de 2.000 mm.

São necessários 10 grampos centrais, 4 grampos de extremidade. Parafusos de fixação 14 peças. Conector de perfil 2 peças.

Uma seleção dos diferentes produtos da Schletterum dos principais fornecedores de sistemas de montagem fotovoltaica.

Material para montagem no teto

As calhas de montagem são fixadas nas ripas (aquelas a que estão fixadas as ripas do telhado, ou seja, as que correm perpendicularmente ao beiral) com ganchos de telhado.

Embora os ganchos de telhado não sejam necessariamente a parte mais pequena do custo, devem ser objeto de uma atenção especial: todo o investimento depende literalmente deles!

Os ganchos de telhado estão disponíveis para uma grande variedade de formas de telhas. Por isso, é importante determinar primeiro a telha utilizada e depois selecionar os ganchos de telhado. Deve ser previsto um gancho de telhado por calha de montagem para cada ripa. Com três calhas de montagem, deve ser calculado o triplo do número de ganchos de telhado.

Para fixar cada gancho de telhado nas ripas, devem ser utilizados, pelo menos, dois parafusos. Isto resulta no dobro do número de parafusos em relação ao número de ganchos de telhado.

Cada tabuleiro deve ser cuidadosamente equipado com um rebaixo para o gancho de apoio, utilizando uma rebarbadora. O gancho também não deve assentar diretamente sobre o tabuleiro inferior para evitar que o tabuleiro (mais antigo) se parta sob a pressão do vento ou da carga de neve, pelo que também deve haver alguma folga acima do gancho na parte inferior do tabuleiro.

Deve evitar-se uma reentrância demasiado grande para impedir o acesso de vespas, outros animais nocivos ou rajadas de vento.

A instalação dos ganchos de telhado é aqui descrito em detalhes.

Inversor

É necessário um inversor híbrido, por exemplo, o Steca Solarix PLI 5000-48 a 899,- euros. Steca é outra marca registada da empresa KATEC, que também detém a marca Kostal e é sinónimo de longevidade e fiabilidade.

Tem uma potência nominal de 4.800 W, protegida por um disjuntor de 40 A, uma tensão nominal da bateria de 48 V, com uma corrente de carga máxima via PV e tensão AC de 140 A, nominalmente 80 A. A ligação CA é de 6 ... 12 mm²Lado DC pelo menos 35 mm² (melhor 50 mm²) é prescrito.

A montagem na parede é efectuada com três parafusos de 5 mm, que são não estão incluídos no âmbito da entrega.

Ao selecionar o local de instalação, deve ser assegurada a acessibilidade permanente e o percurso de cabos mais curto possível para a ligação CA e, em particular(!), para a ligação às baterias, de modo a evitar perdas desnecessárias.

Deve também ser considerada uma ligação por cabo LAN ao router ou switch para fins de configuração e diagnóstico.

O encaminhamento dos três percursos de cabos (AC, DC, LAN) em Tubos de instalação É aconselhável um diâmetro adequado. Os cabos nunca devem passar numa conduta de cabos.

Baterias

A escolha do tipo de bateria depende principalmente da vontade de investir: As baterias LiFePo4 custam duas a três vezes mais do que as baterias solares AGM convencionais, mas pesam apenas cerca de um terço, o que é insignificante para instalações fixas. No entanto, numa autocaravana, cada quilo poupado conta.

A principal diferença entre as baterias LiFePo4 e AGM, para além da fonte de energia e do peso utilizado, é o facto de as baterias LiFePo4 manterem a sua tensão praticamente inalterada durante todo o período de descarga, enquanto as baterias AGM têm uma queda de tensão mais rápida.

As diferenças de qualidade reflectem-se, nomeadamente, no número de ciclos de descarga garantidos e na capacidade garantida ainda disponível depois de atingidos esses ciclos.

A qualidade das baterias AGM é semelhante, mas as diferenças neste domínio são marginais se privilegiarmos os fabricantes conhecidos. A experiência e a qualidade são mutuamente dependentes e, por conseguinte, também o preço.

A propósito: normalmente calcula-se em kW quando se trata de potência. A potência da bateria em kWh é calculada a partir da capacidade da bateria em Ah multiplicada pela tensão em V. Assim, uma bateria de 250 Ah com 13,6 V fornece 250 x 13,6 = 3.600 Wh, ou 3,6 kWh.

Uma boa visão geral das baterias LiFePo4 pode ser encontrada aqui siteuma bateria AGM recomendada é, por exemplo esse.

Ao ligar as baterias, tenha sempre em conta as correntes eventualmente muito elevadas (140 A e mais não são raras) no que respeita às secções transversais dos cabos a utilizar (50 mm² e outras)! As correntes CA e CC são indicadas na tabela ligada, uma vez que a carga do cabo é diferente para CA e CC.

Cálculo da secção transversal do cabo

A seção transversal necessária dos cabos de cobre para aplicações CC pode ser calculada aqui, assim como a queda de tensão. Os campos amarelos são editáveis:

Lista de peças

Instalação eléctrica

• Inversor híbrido Steca Solarix PLI 5000-48
• ? x Baterias 12 V 260 ... 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• ? m Cabo AC 3 x 6 mm²
• 3 x terminal de cabo tubular 6 mm²
• Cabo DC (vermelho / preto) 35 mm²
• 2 x argola para cabo 35 mm² M6
• Disjuntor automático 40A (por exemplo, ABB S201B40 S201-B40)
• Opcional: RCD 40A (ABB F202A-40/0.03 2 pólos tipo A)
• 3x tubos de instalação (mais o número de peças de acordo com o comprimento total necessário)
• Suporte para tubos de instalação
• ? x parafusos Torx 4 x 40 mm / tampões para instalação de suportes de tubos
• 3 x parafusos Torx 5 x 60 mm / cavilhas para inversores
• ? m Cabo DC 35 mm² ou maior
• ? x terminais de cabo em anel / conectores de pólo para pólos de bateria
• ? x Porta-fusíveis para fusíveis de alta corrente ANL
• Número idêntico de fusíveis de alta corrente ANL
• Opcional: interrutor de isolamento da bateria (atenção à capacidade máxima de comutação)

Módulos e cabos fotovoltaicos

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M
• 2 x conectores Y para ligação em paralelo dos 3 módulos ligados em série
• 1 x o comprimento de cabo necessário da ligação positiva do primeiro módulo para o conetor Y (por exemplo, vermelho +)
• 1 x o comprimento de cabo necessário da ligação negativa do terceiro módulo ao conetor Y (por exemplo, preto -) - a ligação em série entre o positivo e o negativo dos módulos 1, 2 e 3 é estabelecida através dos conectores de cabo localizados nos módulos
• 1 x comprimento de cabo necessário da ligação positiva do sexto módulo ao conetor Y (por exemplo, vermelho +)
• 1 x comprimento de cabo necessário da ligação negativa do quarto módulo ao conetor Y (por exemplo, preto -) - as ligações em série entre positivo e negativo dos módulos 4, 5 e 6 são estabelecidas através dos conectores de cabo localizados nos módulos
• 1 x comprimento de cabo necessário da saída do conetor Y central para o inversor (por exemplo, vermelho +)
• 1 x o comprimento de cabo necessário da saída do conetor Y central para o inversor (por exemplo, preto -)

Material de montagem no tejadilho

• 3 x calha de montagem Schletter Eco05 4,400 mm
• ? x Ganchos de telhado - de acordo com as ripas existentes e o desenho das telhas
• 2 x número de ganchos de telhado - Parafusos para fixação na ripa de fixação

Ferramenta

• Alicate de cravar para terminais de cabos tubulares até 10 mm²
• Alicate de cravar (com alavanca longa ou hidráulica) para terminais de anel até 50 mm²
• Chave de fendas Phillips
• Berbequim / aparafusadora sem fios
• Brocas (de alvenaria) / brocas de aparafusar
• Jogo de catracas / chave dinamométrica 1 ... 3 Nm
• Esmeriladora de corte / disco de corte para betão
• Enrolador de cabos com comprimento de cabo adequado

Notas

A lista de peças não pretende ser completa e é apenas um guia para os materiais e ferramentas necessários. Dependendo dos requisitos reais, todos os componentes podem precisar de ser adaptados ou complementados com itens adicionais.

Todos os trabalhos de instalação elétrica devem ser realizados por pessoal qualificado em conformidade com os regulamentos aplicáveis. Ao trabalhar em instalações elétricas, estas devem ser mantidas sempre desenergizadas!
Para informar terceiros não envolvidos, devem ser afixados sinais de informação apropriados nos dispositivos de desligamento durante a duração dos trabalhos.

ps Se você precisar de suporte pessoal na implementação mediante o pagamento de uma taxa, fique à vontade para fazê-lo reserva fazer!