Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Secção para assuntos ligados ao aproveitamento da energia solar para aquecimento.




jmlflorencio
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por jmlflorencio » segunda dez 04, 2017 11:26 pm

Pode ir para o sótão sem problema (ou apenas com o problema referido)...



CrOhN
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por CrOhN » terça dez 05, 2017 8:59 am

Joaodias1 Escreveu:
segunda dez 04, 2017 10:13 pm
Pois, mas depois da agua aquecida, o que faz com a restante energia solar???? Nada, com esses painéis só aquece mesmo agua.
Os fotovoltaicos, sempre alimentam a casa.
Quando o investimento já é inferior nos fotovoltaicos, não vejo onde pode haver dúvida....
Acho que não foi isso que ele perguntou, mas ok....


Biod
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Biod » quarta dez 06, 2017 12:20 pm

Se ligar directamente os paineis a um termoacumulador sem usar inversor, o que é necessário para além dos paineis?

Imaginando que os paineis estão a produzir 300w, se a resistência for de 750 ela nem liga?

Imaginando que o termoacumulador está preparado para temperatura máxima de 70 graus, no verão se atingir essa temperatura a resistencia desliga apesar dos paineis estarem ligados directamente?


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por CrOhN » domingo dez 10, 2017 8:36 am

Para ligares uma resistência directo aos paineis, terás que compatibilizar, primeiro a potência instalada ser similar à potência da resistência. Depois a tensão de trabalho do conjunto solar ser o mais aproximado possível da tensão de trabalho da resistência.

Pegando nos 750W. Podes pensar, 3 paineis e já está. Mas qual é a tensão de trabalho da resistência? 230V, então esquece! A tensão de trabalho MPPT de um painel de 60 celulas é à volta de 30V, então 3x30V=90V. Ligas isto à tua resistência e a potência que esta debita são 120W. O mais compatível que podemos encontrar será o conjunto 8 paineis (2000W) e resitência de 2000W (mais um pouco para a margem do cagaço).

Resumindo, não é fácil de fazer/compatibilizar a coisa. Com grid tie é diferente, mas isso já é outra história.


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Re: Melhor combinação Resistência/N.º de Painéis

Mensagem por Quintas2 » terça dez 12, 2017 8:42 am

Silva28 Escreveu:
terça mar 07, 2017 10:30 pm
Quintas2 Escreveu:
sexta abr 22, 2016 6:53 pm
Por favor, CONTESTEM OU CORRIJAM, se os raciocínios estiverem mal. Do muito que li, tento partilhar o seguinte, esperando ter aprendido bem.

Se toda a produção FV fosse aproveitada, bastaria ver as necessidades de energia pelos posts acima, ver a produção média por painel e fazer as contas. Mas não é assim, pois a energia FV produzida varia muito ao longo do dia e nem toda é aproveitada em ligação direta DC, como visto anteriormente, por nos afastarmos de condições MPP. Uma resistência ideal para funcionar com 800W/m2 de irradiação depressa deixa de ser ideal quando nos afastamos dessa irradiação. E, como não vamos mudar de resistência ao longo do dia, aqui entram os dispositivos com MPPT.

Para verificar na prática a viabilidade de obtenção de AQS direta do FV, teria que ligar os painéis diretamente à resistência do cilindro e ver os resultados. No meu caso, não me é prático fazer isso, pois tenho os painéis longe do cilindro (com os microinversores injeto AC na rede da casa, não sendo a distância um fator importante) e isso exigiria uns cabos de maior secção. Aqui é fundamental trabalhar com as maiores tensões possíveis (painéis em série) e a maior proximidade possível painel/cilindro. Acresce que, veremos abaixo, a resistência de 750W AC deixa de ser indicada para ligação DC direta.

Um painel de 250Wp, tem tipicamente as seguintes especificações aproximadas, em condições de teste normalizadas (STC, irradiação=1000W/m2):
V(mpp)=30V
I(mpp)=8,4A

Valores em STC são dificilmente atingíveis na prática e, atingidos, são-no por curtos períodos. Quer a tensão quer a corrente na potência máxima em condições de temperatura nominal de funcionamento da célula (NOCT, irradiação=800W/m2) serão ligeiramente inferiores para os mesmos 250Wp, da ordem de:
V(mpp)=27V
I(mpp)=7A

Estes são valores mais próximos dos atingidos nas horas em torno do meio dia solar. Para sacar estes valores mpp de um painel em ligação direta a uma resistência elétrica, importa que esta tenha Vmpp/Impp = 27V/7A = 3,86 Ohm (R=V/I).

Ligando os painéis em série, obtemos V multiplicado pelo n.º N de painéis, I mantém-se igual na ligação em série, logo temos uma resistência ideal com N x 3,86 Ohm, para sacar o máximo possível dos N painéis, em ligação direta à resistência.

Se nos propomos usar uma resistência AC 230V para esse propósito, a resistência mais indicada terá uma potência (P=VxI=VxV/R) de [230 x 230 / (N x 3,86)] W.

No meu caso, N=4, logo a resistência ideal para ligação direta DC terá 15,44 Ohm e potência de 3426W = +-3500W.

Nestas condições próximas da produção máxima dos 4 painéis de 250Wp, a resistência de 3500W vai usar 4x27V x 7A = 756W. Este é um valor próximo do máximo conseguido dos 1000Wp, ou seja, vou usar praticamente tudo o que os painéis produzirem, pois esta resistência combina bem com V=27V e I=7A.

Afastando-nos daquelas condições, a resistência vai impor aos painéis um output diferente do em mpp. Por exemplo, em condições de V=25V e I=5A em mpp, viria R=5 Ohm, para 250Wp. Logo, a resistência AC ideal para os 1000Wp já seria de 20 Ohm e potência de 230x230/(4x5)=2645W, para espremer o máximo possível, com produção de 4x25V x 5A = 500W.

Já a resistência de 3500W vai impor aos painéis um output diferente quando V=25V e I=5A, extraindo menos deles que estes 500W possíveis em mpp. Isto porque uma corrente de 5A numa resistência de 15,44 Ohm (3500W) corresponde a uma voltagem de apenas 77,2V (V=I x R). Ela não vai usufruir dos 4x25V=100V disponibilizados e só vai produzir calor equivalente a 77,2V x 5A = 386W, em vez dos 100V x 5A = 500W potenciais para as condições dessa altura, em mpp.

Como a nossa resistência é fixa, calculada e otimizada para a altura do dia de maior irradiação, ela não vai conseguir extrair a potência máxima do nosso gerador fotovoltaico noutras alturas do dia ou condições de irradiação. Ela precisa de um dispositivo de variação, ou que variasse a resistência em função da V e I dos painéis em mpp em cada instante, ou que varie a V e a I em função da resistência fixa, tal como um mppt, que lhe permita extrair o máximo, em cada instante.

Para sacarmos o máximo possível –>500W, com a resistência de 15,44 Ohm, o nosso dispositivo mppt vai ter que deslocar o output dos V=4x25V e I=5A para valores tão próximos quanto ele conseguir de:
500=VxI
15,44=V/I

de onde sai V=87,86V e I=5,69A.

Agora, a resistência de 3500W e 15,44 Ohm vai conseguir atingir os 87,86x5,69=499,9W, sacando toda a potência do gerador fotovoltaico nessas novas condições.


Isto para se extrair o máximo possível dos painéis. Claro que podemos ter um gerador FV que, sem mppt, aqueça a água para as nossas necessidades no período em torno do meio dia solar, mesmo que desperdice um bocado fora dessas condições, mas estaremos a perder parte do potencial instalado.


Daqui se conclui que, mesmo tralhando com menores potências do FV, uma resistência AC mais potente poderá ser uma melhor opção, em especial se não usarmos MPPT. Ou seja, resistências que funcionem em AC, adaptadas a N painéis com inversor, não são as mais adequadas para trabalhar com os mesmos N painéis em DC direto.
Andava à procura de mais informação sobre este tema e achei este post bem como os anteriores bastante úteis, no entanto, permita-me Sr. Quintas2 que conteste ou melhor lance a discussão sobre alguns aspetos importantes no funcionamento do sistema PV + controlador de carga direto na resistência, que creio não ser exatamente como explica. Concordando com as explicações anteriores à seguinte, tenho algumas reticências quanto a:
"Para sacarmos o máximo possível –>500W, com a resistência de 15,44 Ohm, o nosso dispositivo mppt vai ter que deslocar o output dos V=4x25V e I=5A para valores tão próximos quanto ele conseguir de:
500=VxI
15,44=V/I

de onde sai V=87,86V e I=5,69A.

Agora, a resistência de 3500W e 15,44 Ohm vai conseguir atingir os 87,86x5,69=499,9W, sacando toda a potência do gerador fotovoltaico nessas novas condições."

Concordo com os seus cálculos, mas creio (infelizmente) não ser correto que o MPPT (do controlador de carga) consegue deslocar o output para I e V que se pretende. Na verdade, do pouco que sei, o MPPT procura o ponto de potência máxima do painel PV na curva I vs V não estando estes valores relacionados com imposição da carga externa (resistência), sendo pelo contrário, função do MPPT não permitir que a carga (exemplo de uma bateria de 24V) imponha essa tensão ao painel, pois a 24V não se aproveitaria toda a potência disponivel (sendo algures nos 30V com praticamente o mesmo valor de I, pois este mantêm-se quase constante ao longo de V (na curva I vs V) começando a decrescer um pouco antes de Voc, sendo algures aí nessa região final que ele "captura" os valores ótimos de I e V, donde se pode observar que não é possivel subir I em detrimento de V).
Por sua vez, o controlador de carga tem a função de deslocar I e V para novos valores, mas creio eu (não estou certo disso), com tensões aproximadamente fixas de 12 ou 24V e por aí fora, sendo I apenas consequência de I= P/U. Ou seja, creio que desta forma (infelizmente) não é possivel obter I e V ajustados à nossa resistência ao longo do dia e consequentente aproveitar todo o potencial disponivel.
Se não for possível aumentar I em detrimento de V e tendo em conta que I depende diretamente da radiação sendo a potência debitada na resistência dada por P = R x I^2 espera-nos enormes desperdicios de energia sempre que a radiação caí um pouco.
A titulo de exemplo: imaginemos 2 paineis de 250Wp cada com radiação de 1000W/m2, estes vão debitar 2x29.7V e 8.42A, onde o controlador de carga vai deslocar para 48V e 10.42A, donde a resistência ideal para estas condições ótimas terá R = P / I^2 = 4,6 Ohm e naturalmente os 500W são totalmente aproveitados. Se a radiação for, por exmplo, metade (500W/m2) os 2 paineis vão debitar aproximadamente 2x29.7V e 4.21A (250W), onde o controlador de carga vai deslocar para 48V e 5.21A, e a resistência (fixa) aproveita P = R x I^2 = 125 W (apenas metade da potência disponivel).
No entanto, a minha dúvida aqui, é se o controlador de carga (que tenha opção output de 12/24/36/48V) consegue mudar automaticamente de tensão, que no caso acima passaria para 24V com 10.42A e assim todo o potencial seria aproveitado na mesma. Claro que nos valores intermédios entre cada patamar de tensão se perderia alguma potência, mas já seria bastante aceitável.

Admitindo que esta última hipotese seria plausivel, ainda tenho uma questão, não sei se 48V ou menos são suficientes para a corrente "atravessar" uma resistência com tensão de ~230V?
Silva28, em primeiro lugar, obrigado pelo teu post. Em segundo lugar, as minhas desculpas por não o ter comentado antes. Ele coincidiu com uma altura em que estive ausente do fórum e depois, não sei como, não o vi quando tentei recuperar o que estava para trás.

O meu objetivo é adquirir conhecimento e partilhá-lo. Faço-o com as devidas reservas e ressalvas, pois sou um mero aprendiz e tenho grandes lacunas de base nas áreas da eletricidade e eletrónica, o que diminui o meu sentido crítico. Assim, quaisquer críticas e correções são importantes e muito bem vindas.

Eu li muita coisa e tentei apresentar aquilo que me pareceu fazer sentido. Mas isto na minha ótica – provavelmente sem o sentido crítico necessário. Do ponto de vista prático e até de senso comum, as coisas podem não funcionar tão bem.

Na verdade, este “dispositivo com mppt” tenta isolar o gerador fotovoltaico da carga, para que esta não imponha ao primeiro condições que o impeçam disponibilizar o output máximo possível em cada momento. Olhando para esse “dispositivo” como uma porta que separa, dum lado o gerador fotovoltaico - em que o mppt tenta garantir o funcionamento dos painéis num ponto da curva I/V em que os 500W do exemplo disponíveis consigam ser aproveitados (tanto quanto o mppt consiga), e do outro lado a carga – em que o output (I/V) tem de variar para se ir adaptando a uma resistência em particular, resta, de facto e do ponto de vista prático, saber se “é possível obter I e V ajustados à nossa resistência ao longo do dia e consequente aproveitar todo o potencial disponível “, como apontaste. Isto, ainda, pressupondo uma escolha inicial da resistência compatível com cada gerador fotovoltaico.

Finalmente, do ponto de vista do senso comum, importa desde logo concluir que, se fosse fácil implementar a solução descrita com bom rendimento prático, possivelmente já teríamos disponíveis e bem difundidos no mercado kits para AQS fotovoltaica, o que não acontece, mesmo tendo em conta o contínuo descer de preços do material.

Na verdade, procurando por essas soluções no mercado, muitas não disponibilizam informação das especificações técnicas dos seus “dispositivos”, para tentar perceber de que forma conseguem rentabilizar o sistema. Outras disponibilizam informação suficiente para se perceber que não passam de meros inversores com mppt, com output fixo em corrente alternada que vai alimentar uma resistência AC, alguns até com alimentação secundária direta da rede, para suplementar o abastecimento quando o gerador fotovoltaico for insuficiente, mas que deixam-nos na dúvida sobre a real capacidade de aproveitamento deste. Assim, torna-se difícil verificar a tua dúvida [“se o controlador de carga (que tenha opção output de 12/24/36/48V) consegue mudar automaticamente de tensão, (…) e assim todo o potencial seria aproveitado na mesma]”.

Quanto à última questão - “Admitindo que esta última hipótese seria plausível, ainda tenho uma questão, não sei se 48V ou menos são suficientes para a corrente "atravessar" uma resistência com tensão de ~230V?” - tendo eu chegado a pensar em testar esta solução, contactei um fabricante de resistências (Resiprel), e responderam-me afirmativamente, embora o rendimento diminua.

Mas, na verdade, nunca testei essa solução, as dúvidas persistem e a minha opção foi pelo sistema tradicional de inversor com resistência AC normal, adaptada à produção máxima do meu gerador fotovoltaico e excedentes de produção para o resto da casa/rede. Esta é uma solução bem conhecida e segura.
Cumprimentos,
Quintas2


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » terça dez 12, 2017 8:47 am

Biod Escreveu:
segunda dez 04, 2017 2:16 pm
Qual sistema consegue aquecer mais a água com menos sol? o sistema tradicional (termossifão, cf , etc) ou usar os painéis fotovoltaicos com um termoacumulador com uma resistência mais fraca?
CrOhN Escreveu:
segunda dez 04, 2017 4:20 pm
Mais água como menos sol serão mesmo os paineis tradicionais. Aquecem muito mais, com menos area exposta.
(Y)
Cumprimentos,
Quintas2


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » terça dez 12, 2017 8:51 am

Biod Escreveu:
segunda dez 04, 2017 10:16 pm
Fui agora medir e no sítio onde tenho o esquentador (cozinha) , não cabe um termoacumulador com mais de 50 litros

Será que se pode instalar no sótão? Não tenho é depois acesso fácil ao controlo de temperatura
Atenção ao sítio onde colocar a carga, em termos estruturais, dependendo claro do tamanho do depósito. Tentar pô-la na vertical de pilares/vigas/paredes mestras.

Tens termoacumuladores que também funcionam na horizontal.

O controlo de temperatura pode ser feito à distância, com algumas modificações. Mas, para um sistema novo, essas modificações poderão invalidar a garantia.
Cumprimentos,
Quintas2


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » terça dez 12, 2017 9:03 am

Biod Escreveu:
quarta dez 06, 2017 12:20 pm
Se ligar directamente os paineis a um termoacumulador sem usar inversor, o que é necessário para além dos paineis?

Imaginando que os paineis estão a produzir 300w, se a resistência for de 750 ela nem liga?

Imaginando que o termoacumulador está preparado para temperatura máxima de 70 graus, no verão se atingir essa temperatura a resistencia desliga apesar dos paineis estarem ligados directamente?
CrOhN Escreveu:
domingo dez 10, 2017 8:36 am
Para ligares uma resistência directo aos paineis, terás que compatibilizar, primeiro a potência instalada ser similar à potência da resistência. Depois a tensão de trabalho do conjunto solar ser o mais aproximado possível da tensão de trabalho da resistência.

Pegando nos 750W. Podes pensar, 3 paineis e já está. Mas qual é a tensão de trabalho da resistência? 230V, então esquece! A tensão de trabalho MPPT de um painel de 60 celulas é à volta de 30V, então 3x30V=90V. Ligas isto à tua resistência e a potência que esta debita são 120W. O mais compatível que podemos encontrar será o conjunto 8 paineis (2000W) e resitência de 2000W (mais um pouco para a margem do cagaço).

Resumindo, não é fácil de fazer/compatibilizar a coisa. Com grid tie é diferente, mas isso já é outra história.
Tomei a liberdade de colocar negrito e sublinhado na conclusão do CrOhN. Vê acima os comentários do Silva28, que eu não tinha visto na altura. São pertinentes.

Atenção à ligação direta de painéis e aos riscos de usar DC em termostatos AC, falados anteriormente.
Para usar a DC diretamente vinda dos painéis, há mesmo que tentar compatibilizá-los a uma resistência por forma a que esta funcione bem nas horas de pico de produção de um dia de céu limpo. Tudo o que sair fora dessas horas/céu limpo/condições ideais de temperatura, começa a causar enormes desperdícios do potencial dos painéis.
Cumprimentos,
Quintas2


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Re: Melhor combinação Resistência/N.º de Painéis

Mensagem por Silva28 » domingo jan 28, 2018 11:25 pm

Quintas2 Escreveu:
terça dez 12, 2017 8:42 am

Silva28, em primeiro lugar, obrigado pelo teu post. Em segundo lugar, as minhas desculpas por não o ter comentado antes. Ele coincidiu com uma altura em que estive ausente do fórum e depois, não sei como, não o vi quando tentei recuperar o que estava para trás.
(...)
Na verdade, este “dispositivo com mppt” tenta isolar o gerador fotovoltaico da carga, para que esta não imponha ao primeiro condições que o impeçam disponibilizar o output máximo possível em cada momento. Olhando para esse “dispositivo” como uma porta que separa, dum lado o gerador fotovoltaico - em que o mppt tenta garantir o funcionamento dos painéis num ponto da curva I/V em que os 500W do exemplo disponíveis consigam ser aproveitados (tanto quanto o mppt consiga), e do outro lado a carga – em que o output (I/V) tem de variar para se ir adaptando a uma resistência em particular, resta, de facto e do ponto de vista prático, saber se “é possível obter I e V ajustados à nossa resistência ao longo do dia e consequente aproveitar todo o potencial disponível “, como apontaste. Isto, ainda, pressupondo uma escolha inicial da resistência compatível com cada gerador fotovoltaico.

(...)

Na verdade, procurando por essas soluções no mercado, muitas não disponibilizam informação das especificações técnicas dos seus “dispositivos”, para tentar perceber de que forma conseguem rentabilizar o sistema. Outras disponibilizam informação suficiente para se perceber que não passam de meros inversores com mppt, com output fixo em corrente alternada que vai alimentar uma resistência AC, alguns até com alimentação secundária direta da rede, para suplementar o abastecimento quando o gerador fotovoltaico for insuficiente, mas que deixam-nos na dúvida sobre a real capacidade de aproveitamento deste. Assim, torna-se difícil verificar a tua dúvida [“se o controlador de carga (que tenha opção output de 12/24/36/48V) consegue mudar automaticamente de tensão, (…) e assim todo o potencial seria aproveitado na mesma]”.

Quanto à última questão - “Admitindo que esta última hipótese seria plausível, ainda tenho uma questão, não sei se 48V ou menos são suficientes para a corrente "atravessar" uma resistência com tensão de ~230V?” - tendo eu chegado a pensar em testar esta solução, contactei um fabricante de resistências (Resiprel), e responderam-me afirmativamente, embora o rendimento diminua.

Mas, na verdade, nunca testei essa solução, as dúvidas persistem e a minha opção foi pelo sistema tradicional de inversor com resistência AC normal, adaptada à produção máxima do meu gerador fotovoltaico e excedentes de produção para o resto da casa/rede. Esta é uma solução bem conhecida e segura.
Quintas2, não tem mal, vem sempre a tempo.

Exatamente, MPPT e output do controlador de carga ou inversor são coisas independentes (em termos de I e V, em potência são similares naturalmente).

Assim, para uma resistência diretamente ligada a DC, conclúo o seguinte:

Como o fabricante lhe diz que o rendimento diminui a uma tensão mais baixa (não sei é se muito ou pouco), se fosse pouco, podiamos deduzir que, se o controlador de carga permitisse variar a tensão de output entre 12/24/36/48V traduzindo-se numa corrente pouco variável com a variação de potência (radiação solar incidente no painel), então uma resistência fixa poderia funcionar com bom rendimento.

No entanto, o ideal seria um qualquer controlador de carga (tensão fixa, corrente variável) ligado a uma resistência elétrica que fosse variável (tipo reostáto) do seguinte modo:

P = V x I =>> outputs fornecidos pelo painel-controlador

R = V^2 / P =>> valor da resistência R que seria adpatado em cada instante de tempo ao resultado da tensão V fixa dividida pela potência P do painel-controlador

P = R x I^2 =>> assim a potência dissipada pela resitência já consegue igualar a potência fornecida pelo painel-controlador, uma vez que, quando a potência fornecida pelo painel-controlador baixa, a corrente diminui (sendo a tensão de saída constante), porém, na resistência essa mesma descida de corrente iria diminuir drásticamente a potência (ao quadrado), mas, como em simultâneo tinha resultado num aumento da resistência R, torna-se possivel igualar as potências fornecida e dissipada (naturalmente serão apenas ligeiramente diferentes devido à eficiência dos equipamentos).

A questão é saber se existem resitências elétricas para aquecer água que possam variar automaticamente como função de algum parâmetro? Não pesquisei ainda sobre isso, apenas sei que existem resistências para dissipar calor que possuiem reostátos manuais que permitem variar de 0 Ohm até ao seu máximo.

A solução tipica em AC, funciona sem problema algum. Na verdade, não é mais que ter uma carga como outra qualquer programada para ligar à hora em que há sol. Para quem consiga ter seguidor solar é quase perfeito, se programar o termoacumulador desde cerca de 1h depois do nascer do sol e 1h antes do pôr do sol, consegue desperdiçar muito pouco e quase nem precisar da rede (em dias de sol).

Em todo caso, nesse sistema AC, é possivel calcular com elevada precisão, toda a energia que o painel consegue fornecer, bem como, a que se desperdiça para essa função (claro que poderá ir para o resto da casa) e aquela que terá de vir da rede, e ainda otimizar as horas da programação e a potência a instalar que minimize o custo por kWh térmico.

Requer alguns cálculos e uma série anual de dados de radiação a 1h, ou a 15 minutos ou mesmo a 1 minuto que após incrição gratuita pode encontrar neste site:

http://www.soda-pro.com/web-services/ra ... 2EF407DAD2

Depois de se inscrever e fazer o login aparecerá um mapa em baixo e pode escolher as opções para download.

São dados de radiação horizontal (global, direta e difusa) obtidas por satélite para qualquer ponto do planeta. Notar que estão em energia (kWh), para potência requer multiplicar por 4 (se a 15 minutos) ou por 60 (se a 1 minuto).


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » segunda jan 29, 2018 4:39 pm

Obrigado pelos comentários Silva28.

O tempo não chega para tudo e a minha implementação está a servir bem para as minhas necessidades, pelo que, por agora, fico mesmo assim.
Cumprimentos,
Quintas2


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Silva28 » segunda jan 29, 2018 11:23 pm

accoelho Escreveu:
quinta nov 30, 2017 8:14 pm
Não será bem assim....

Ate duvido que se consiga arranjar uma regra generalizada quanto mais individual.

As diversas variáveis...podem e fazem a diferença seja pra melhor ou pior...
A afirmação do Quintas2 "Para incrementar 1ºC em litro de água gasta-se 0,0011693 kWh" está correta, não sei de onde veio o valor, mas aplicando a equação do calor sensivel verifica-se e pode-se dizer que é um valor fixo:

Calor sensivel = ( massa de água x capacidade calorifica x incremento de temperatura pretendido ) / 3600 000

Calor sensivel = (1 x 4186 x 1)/3600 000 = 0,001163 kWh >> energia necessária para elevar 1ºC em 1 litro de água

Notas:
Massa da água >> 1 kg = 1 lt
Capacidade calorifica da água a 25ºC = 4186 J/kg.K (o valor varia ligeiramente com a temperatura e a pressão, mas para o efeito é desprezável a variação)
1 kWh = 3600 000 Joule

Outra questão à parte e que tem muito impacto no consumo de energia, são as perdas do termoacumulador.

Por exemplo, um termoacumulador comum de 80 lt, só para manter a água a 65ºC durante 24 horas perde cerca de 1,73 kWh. Neste caso sim, é bastante variável em função do isolamento (espessura e tipo) e também da temperatura ambiente da casa (referência de 20ºC).
No entanto, normalmente, esta informação é dada pelo fabricante.

Exemplo de cáculo diário do consumo de um termoacumulador para aquecer com paineis PV em AC ligados à rede da casa (nos aquecimentos seguintes ao primeiro):
Volume: 80 lt
T_Água_inicial: 40ºC
T_Água_pretendida: 65ºC

Energia diária necessária para aquecer a água de 40ºC para 65ºC = 80 x 4186 x (65 - 40) / 3600 000 = 2,33 kWh

Ao fim do dia temos 65ºC para tomar banho, depois disso a temperatura volta para os 40ºC.

Podemos considerar que as perdas de calor duram 24 horas (tempo entre os banhos diários) a uma temperatura média de 40ºC (uma vez que durante a noite vai descer para menos, mas no dia seguinte durante o dia enquanto está a aquecer com os paineis PV vai andar acima de 40ºC):

Se o fabricante diz que em 24 horas a 65ºC se perde 1,73 kWh em que para esse cáclulo/medida consideram a temperatura ambiente de 20ºC, temos uma diferença de 45ºC e portanto:

No nosso caso, temos uma diferença entre a temperatura de funcionamento (40ºC) e a ambiente (20ºC) de 20ºC, então:

Energia perdida = 1,73 X 20 / 45 = 0,77 kWh (pode-se aplicar uma simples regra de 3 simples porque a equação para as perdas por condução no termoacumulador são lineares)

No final o consumo diário de um termoacumulador é de 80 lt é de 3,1 kWh (2,33 kWh de consumo + 0,77 kWh de perdas).

Podemos dividir este consumo ao longo de 7h de produção do painel PV e teríamos um potência de 440 W que corresponde ao valor da resistência elétrica a colocar no temoacumulador, ou melhor, ajustar o número de horas em função de um valor próximo desses 440 W e de uma resistência que exista no mercado (por exemplo, 400 W o que daria agora um tempo de aquecimento de 7h e 45 minutos).

Assim, considerando então os 400 W, temos no caso da potência dos paineis, considerando o rendimento global médio do sistema PV de 80%, uma potência a instalar 500 W.

Agora claro, não temos 7h e 45min de sol com radiação de 1000 W/m2, portanto, podemos instalar um pouco mais (por exemplo 750W) e desperdiçar nas horas próximas do meio dia, mas nas primeiras horas da manhã e final da tarde consegue-se cobrir a maioria e consumir pouco da rede, ou instalar na mesma os 500 W, investe-se menos, não se desperdiça quase nada, mas consome-se mais da rede.

Ou então recalcular a potência dos paineis para uma resitência maior, de 500 W, que daria um tempo de 6h e 10min. Esta questão da potência ideal a instalar trata-se de um problema de otimização que requer entrar com todos os custos incluindo o preço da energia consumida da rede.

Notas:
T_Água_inicial de 40ºC considerado ao inicio é "artificial" porque ficando 40ºC após o banho, com as perdas durante a noite vai descer para 30 e tal, mas esses perdas já vem contabilizadas a seguir. Também se podia fazer ao contrário, isto é, do modo realista, que era determinar a temperatura ao incio da manhã após as perdas durante a noite e fazer apenas o caluclo do consumo.

Quando refiro desperdicio de energia, é para o efeito pretendido, porque estando ligado à rede da casa irá naturalmente para outro equipamento qualquer que esteja a consumir.


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » terça jan 30, 2018 7:50 am

(Y) Grande explicação, tens de vir cá mais vezes.

O valor vem daquilo que aprendemos no liceu há décadas. É o calor específico da água (constante própria para cada material), a quantidade de calor que deve ser fornecida para que 1 g de substância tenha a sua temperatura elevada em 1ºC. Depois, é só converter unidades e simplificar, tendo em conta que a constante é um pouco variável, pois pode ser determinada a volume ou a pressão constante.
Cumprimentos,
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serges
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por serges » terça jan 30, 2018 9:49 am

Muito bem... optimo texto bem explicadinho... Obrigado pela partilha a ambos!
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Silva28 » sábado fev 03, 2018 7:42 pm

Faltou-me partilhar um aspeto importante de que me lembrei há uns meses atrás, o qual seria essencial para a qualidade do serviço de quem vai instalar um termoacumulador novo com este sistema solar PV em AC.

Certamente já alguém se lembrou disto, que é simplesmente instalar um termoacumulador normal, mas com a particularidade de possuír 2 resistências independentes (a tal menos potente para ser alimentada pelos paines PV ao longo do dia como referido no post acima e, outra com a potência normal (1500W-2000W) ou até mais potente ainda) para que, na eventual necessidade de um aquecimento mais rápido, seja porque há mais banhos a fazer ou porque estes tiveram de ser fora da hora do costume, não se fique com as "calças na mão".

Como não consegui encontrar nada à venda (pelo menos assim à "vista") e queria saber se existia e quanto custaria um termo desses, decidi questionar um fabricante nacional, donde obtive a seguinte resposta:

"O termoacumulador de 80 litros com 2 resistências independentes (1500w + ~700w), cuba em cobre, de aplicação vertical à parede, fica por: € 284,00 + IVA
Válvula de segurança incluida
Acessórios de fixação incluidos
Preços liquidos"


Não sei quanto custa o mesmo termoacumulador em cobre com uma resistência comum, alguém que tenha comprado um similar poderá ajudar a perceber se a diferença é muito significativa ou não. Em todo o caso, tenho a ideia que estes em cobre custam quase o dobro dos tipicos de aço vitrificado.

Nota: na altura em que fiz o pedido, não tinha feito qualquer cálculo preciso da resistência adequada para os paineis PV, dado que o objetivo ainda era apenas saber se existia ou não esta possibilidade. Assim, neste caso, de um termo de 80 lt, o mais adequado seria uma resistência de 400W ou 500W (como referido no post anterior) e não uma de 700W.


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por jmlflorencio » sábado fev 03, 2018 8:24 pm

Efectivamente, também já me tinha ocorrido que seria bom haver uma coisa dessas 'pronta'.

E há mesmo (ou pelo menos penso que sim), até me lembro de já ter colocado num tópico por cá ;-)

É um termo acumulador que se vende na JOM, que tem a particularidade de ter dois interruptores, um para cada resistência. Não sei as potências de cada uma delas, mas suponho que o total sejam os 1500-2000W (era um modelo de 80 ou 100 litros, pelo tamanho), e que uma delas seja do dobro da potência da outra (como é comum acontecer nos radiadores a óleo, por exemplo). A ser assim, a resistência mais fraca teria entre 500 e 700 W, que me parece bem bom ;-)

Talvez na net se consiga confirmar isso, pessoalmente já nem me lembro da marca :-(


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Silva28 » sábado fev 03, 2018 9:00 pm

Não quiz estar a publicitar o nome do fabricante, mas se não há problema com isso então aqui vai, foi a Arierom.

Eles disseram-me ainda que não era fácil arranjar resistências de cerâmica com potências "estranhas" (os tais 700W), mas que se arranjavam. Do que percebi da restante troca de emais, o fabrico de termoacumuladores com 2 resistências independentes não é dificil e parece que fazem alguns, mas, em que a finalidade da segunda resistência é providenciar um aquecimento rápido (provavelmente é ainda mais potente).

Em todo o caso, o que interessa é que arranjam na mesma.


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por CrOhN » domingo fev 04, 2018 8:35 am

Até 2011 usámos um termoacumulador que internamente tinha 2 resistências de 1000W (Vulcano HS100-3B/2.0). Foi mais ou menos por essa altura que comecei a experimentar com o solar e o gri-tie. Por causa do problema da injecção e pagar por isso, pensei em usar uma das resistências para ligar lá os paineis. Nunca avancei com a invenção.

O acumulador foi entretanto trocado por bomba de calor. Ainda o tenho guardado para uma possível falha dos outros sistemas.


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Quintas2 » domingo fev 04, 2018 12:02 pm

Eu quando procurei encontrei muitos com duas resistências, mas não em Portugal. Nos Estados Unidos é comum.
Por cá, lembro-me da Videira, com mais de uma resistência.

Também me lembro de uns com dois depósitos, uma resistência com potência diferente em cada depósito: http://www.nielsenclima.com/pt-pt/termo ... -flat-100/
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Cumprimentos,
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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Biod » terça fev 13, 2018 6:21 pm

encontrei este:

https://loja.solarimpact.pt/termoacumul ... ight-gcv-1

Além de regular a temperatura, tem o modo I e II de aquecimento. Modo I aquece só com uma das resistências, no modo II usa as duas


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Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica

Mensagem por Silva28 » terça fev 13, 2018 7:19 pm

Bem conseguido! Uma boa hipótese a baixo custo, embora seja material menos durável, dará para uns bons anos!

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