Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

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Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por visitante1 » domingo ago 05, 2012 11:09 pm

Vivas a todos,
deixo aqui ficar um documento bastante completo para se ficar com umas luzes do funcionamento e dos dispositivos que equipam um sistema autonomo


Potência Vs Tensão do sistema fotovoltaico



0-500 W c – 12VDC
500-2 kW c – 24 VDC
2-10 kW c – 48 VDC
> 10 kW c – 48 VDC

Partes de uma instalação fotovoltaica

Acumuladores e Baterias

Os acumuladores ou baterias são muito utilizados naqueles momentos em que não se pode utilizar a energia solar. Evitaremos assim cortar o abastecimento de energia eléctrica a todos os aparelhos ligados, por exemplo, a iluminação de uma habitação. Porém, há casos em que não são precisos, por exemplo, para as bombas de água, mas normalmente serão sempre úteis.

Um acumulador deverá cumprir os seguintes requisitos:

· Terá que ceder a uma potência instantânea superior à que os painéis solares sejam capazes de dar no seu melhor momento. Isto devera ser assim para que a possa fornecer a energia necessária no arranque de um motor, por exemplo, o de um frigorífico, que requer uma potência bastante superior à do seu funcionamento normal.

· Terá que manter um nível de tensão estável, já que um painel solar gera energia em função da intensidade solar que recebe, e a instabilidade seria muito prejudicial para os aparelhos.

A voltagem de uma bateria determinará a voltagem de funcionamento dos painéis solares, pelo que estes terão que se adaptar a essas condições e não ao contrário. A voltagem nominal de uma bateria costuma ser de 12 V, dependendo do estado de carga em que estiver, pelo que o seu rendimento de trabalho ficará entre os 11 e os 15 volts. Por causa disto, deveremos unir 36 células, uma vez que em função da temperatura que tivermos poderemos obter uns 17 volts, sendo precisos 14,5 volts para carregá-la. Embora possa parecer um valor elevado, se a célula aquecer, a voltagem que é capaz de proporcionar descerá, mas continuará a fornecer uma voltagem suficiente para trabalhar adequadamente. Se não o fizermos assim, o painel poderá não desempenhar a sua função em condições, produzindo-se uma perda de potência em relação à máxima. No entanto, unicamente representará 10% para efeitos do cálculo da potência real de trabalho.

A curva característica mostra-nos o valor de i para V = 14 V. Portanto, a potência efectiva será de 14i, embora haja casos em que se também se inclui a potência real.

Por muito que o pretendamos, nunca poderemos dispor do acumulador ideal, já que se tiver uma auto-descarga baixa não suportará as grandes descargas, e se tiver capacidade para suportar grandes descargas ficará mesmo muito caro. Torna-se por isso difícil escolher o acumulador mais apropriado, uma vez que às vezes não é fácil decidir qual o factor mais importante: o económico ou o da idoneidade.

Ao falarmos em descarga do acumulador ou da sua capacidade estamos a fazer referência a um tempo de descarga de 100 horas, já que é o intervalo de autonomia mínima.

As baterias que são mais utilizadas nas aplicações fotovoltaicas são as de níquel-cádmio e as de chumbo-ácido.

As baterias de níquel-cádmio são bastante mais caras, mas também mais fiáveis e resistentes. Suportam descargas até 90% da sua capacidade teórica e recuperam-se completamente; uma outra vantagem é a sua capacidade para aguentar as baixas temperaturas. Outro pormenor que é preciso ter em atenção é que os curto-circuitos que podem danificar as baterias de chumbo não são demasiado perigosos para as baterias de níquel-cádmio, para além de que não sofreriam grandes danos se ficassem sem água, pois a única coisa que aconteceria é que deixariam de trabalhar durante algum tempo. A sua manutenção é mínima e não produzem gases corrosivos.

Os dois tipos de baterias têm uma vida muito semelhante, embora as de chumbo-ácido possam durar muito mais tempo se tiverem manutenção apropriada.

Os acumuladores alcalinos são mais caros, fazendo com que as pessoas utilizem baterias de chumbo-ácido, que já foram muito utilizadas no passado e são muito fiáveis.

O acumulador estacionário Pb (chumbo) – Sb (antimónio) é apropriado para as instalações fotovoltaicas, sendo utilizado tanto no serviço intermitente como no contínuo, e está preparado para produzir altas intensidades em pouco tempo. Denomina-se também baterias ou acumuladores de arranque. O acumulador de platina-antimónio com placas tubulares é o mais utilizado nas instalações médias e grandes, já que admite descargas altas, embora a vida útil seja maior quanto menor seja a profundidade de descarga a que o submetemos. O melhor para o acumulador é manter a descarga em 30% ou menos de capacidade, embora haja ocasiões em que se alcance 80%, pelo que estas baterias recebem também o nome de baterias de ciclo fundo.

Estas últimas são entregues em celas de polipropileno translúcido, cada uma delas com uma tensão de 2 voltas, as quais ficarão ligadas em série até chegarem aos 12 ou 24 volts. Todas as ligações necessárias serão efectuadas com parafusos.

Para as instalações pequenas normalmente são utilizadas as de chumbo-cálcio, pois não precisam de manutenção e apresentam uma auto-descarga muito baixa, mas sendo de ciclo superficial, não admitem muitos ciclos abaixo dos 15% da sua capacidade e aguentam profundidades até 40%, pelo que a capacidade utilizável é metade da de uma estacionária do mesmo valor nominal.

As baterias de chumbo-cálcio vendem-se de forma compacta ou mono-bloco, da mesma maneira que as dos automóveis, e têm um tamanho reduzido para facilitar o seu transporte. Se a isto acrescentarmos o facto de terem um preço acessível, tornar-se-ão as mais utilizadas nas pequenas instalações.

Processos de carga e descarga

Quando estivermos perante uma instalação de energia solar típica para uma habitação, uma parte da energia produzida será utilizada para satisfazer as necessidades da habitação e o resto será absorvido pela bateria se não estiver a 100%. Se não estiver completamente carregada, não permitiremos a passagem da corrente colocando algum dispositivo para o efeito. De noite, o consumo eléctrico acresce (ao termos que utilizar a luz artificial) sendo extraído da própria bateria, pelo que o ciclo carga-descarga se repetirá todos os dias. Quando estiver chuva, neve ou simplesmente nublado, gastaremos a energia da bateria e não a carregaremos então, mas sim quando o tempo voltar a ser favorável após dois ou três dias. Isto demorará vários dias, porque, embora a carreguemos, continuaremos a consumir. Então, completaremos o ciclo autónomo, onde a bateria irá depender unicamente da sua capacidade para satisfazer a necessidade energética de cada momento.

A profundidade de descarga de um ciclo diário é de 5% ou 10% da capacidade total (nas habitações), mas num ciclo autónomo será determinado pelo tipo de bateria, nunca deverá ultrapassar os 80% nas de Ni-Cd e nas estacionárias de Pb-Sb, sendo 40% nas não estacionárias para uso fotovoltaico, como podem ser as de Pb-Ca, e chegando a 20% se instalarmos uma de automóvel, o que nunca será recomendável.

Nível ou estado da carga

Conforme a bateria se descarrega, a sua voltagem diminui e quando se carrega aumenta de tal forma que uma bateria de 12 volts proporcionará 13 volts. Para determinarmos a média de voltagem de uma maneira fiável, com as curvas de tensão-profundidade de carga que nos fornece o fabricante, desligaremos a bateria para evitarmos cargas ou descargas e podermos assim medir com o voltímetro.

Uma outra forma de consegui-lo é medindo a intensidade relativa de electrólito com a ajuda de um densímetro e levando o valor ao gráfico correspondente. Nas baterias carregadas obteremos um valor semelhante a 1,3 e nas descarregadas de 1,05. Antes de chegar a 0 atinge-se o valor inferior limite, do qual já não há recuperação possível se continuar a descarregar-se. Nas baterias de 12 V, a voltagem inferior limite é de aproximadamente 11 V.

Velocidade de carga/descarga

Se uma bateria estiver a carregar-se, a diferença de potencial nos bornes é superior à que teria se a desligássemos da corrente da carga, graças à resistência interna da bateria. Quando estiver a descarregar-se, a tensão nos bornes será inferior graças à sua resistência interna. Podemos observar que a resistência interna desempenha um papel fundamental, já que a queda de tensão interna é o produto da intensidade pela resistência interna, pelo que o regime de carga-descarga irá depender da intensidade (queda de tensão interna).

Temperatura da bateria

A voltagem final recomendada para que a bateria alcance o estado de carga plena será maior quanto menor for a temperatura, já que esta impedirá que se produza a reacção química apropriadamente, pelo que irá absorver mais energia para poder finalizar o processo. Este é um dado relevante, uma vez que em função do local onde estivermos haveremos de corrigir a voltagem aplicada dependendo da temperatura média que tiver que suportar.

Reguladores de carga

O regulador encarrega-se de ajustar a corrente que chega à bateria para evitar sobrecargas e não desaproveitar a energia captada, pelo que este aparelho deverá medir em cada momento a voltagem para não deixar passar a corrente à bateria ou fazer chegar apenas o suficiente para mantê-la a plena carga uma vez alcançado o valor determinado. Esta corrente mínima chama-se corrente de flutuação, de maneira que quando a bateria receber esta energia absorverá exactamente a energia necessária para manter a bateria a plena carga e quando não se consumir energia será utilizada para compensar a auto-descarga.

Conversores

Os conversores são aparelhos que transformam a corrente contínua em corrente alternada para poder ser utilizada nos aparelhos domésticos.

Existem aparelhos que recebem corrente contínua a uma voltagem determinada e a transformam também em corrente contínua, mas a uma voltagem distinta. São os conversores CC-CC (em inglês DC-DC), mas também há outro tipo de conversores que transformam a corrente contínua em alternada. São os chamados CC-CA (em inglês DC-CA).

Tanto nas aplicações fotovoltaicas como no resto, os mais utilizados são os do segundo tipo, embora às vezes também sejam utilizados os do primeiro, por exemplo, para alimentar um aparelho de 24 volts com uma bateria de 12 volts ou vice-versa. Isto, para além de fornecer a energia na forma apropriada, apresenta a vantagem de o fazer num pacote estável.

Um equipamento do tipo CC-CC converte, com um inversor, a corrente contínua em corrente alternada, a qual aumentará ou baixará de tensão ao atravessar um transformador, voltando posteriormente a tornar-se em corrente contínua, mas com a voltagem adequada. Todos estes processos apresentam perdas que deveremos ter em conta.

Nunca deveremos confundir um conversor com um estabilizador, o qual reduz a tensão desperdiçando uma quantidade de potência muito elevada.

As especificações principais que deverão estar incluídas num conversor CC-CC são: tensões nominais de entrada e saída, rendimento, sobrecarga admissível, resistência ao curto-circuito e, portanto, potência.

Os conversores CC-CA ou inversores permitem transformar a corrente contínua de 12 ou 24 volts, produzidos num painel solar e armazenados na bateria, em corrente alternada a 125 ou 220 volts, que é o que se utiliza normalmente nas casas. Tudo isto permite-nos utilizar aparelhos eléctricos da mesma forma que a rede de abastecimento geral numa casa com energia a 220 volts. Mas isto também traz consigo uma perda de energia do próprio conversor, o qual tem o rendimento bastante pequeno nalgumas situações.

Um conversor CC-CA leva transístores e tirístores incorporados capazes de cortar num segundo, muitas das vezes, a corrente que recebe, produzindo um comportamento semelhante ao da energia alternada típica.

Em virtude do tipo de onda produzido, poderemos falar em conversores de onda quadrada, de onda modificada ou de onda sinusoidal.

A corrente alternada tem uma forma sinusoidal, pelo que o conversor perfeito deveria ser também sinusoidal, mas é mais caro e nem sempre necessário, pelo que muitas das vezes utilizaremos um de onda quadrada que é muito mais económico.

Existem conversores que oscilam entre os 100 watts e vários quilowatts.

As características que um conversor deverá possuir são as seguintes:

•Terá que resistir a potências puras elevadas, como a produzida ao arrancar o motor de um frigorífico, sem que o inversor fique inibido. É preciso salientar que os de onda quadrada não aguentam muito bem este tipo de subidas.
•Terá que possuir uma eficácia razoável, pelo que deveremos ter em atenção se o aparelho irá trabalhar a uma potência pequena ou a uma fracção da mesma, já que neste caso o rendimento do conversor desce muito. A conversão do mesmo deverá ser de 70% trabalhando a uma potência de 21% da nominal e 85% quando estiver a trabalhar a uma potência superior a 40% da nominal.
•A montagem devera ser estável, independentemente da potência requerida para cada momento. Poder-se-á admitir uma variação de 5% nos conversores sinusoidais e de 10% nos conversores de onda quadrada. Contudo, se tivermos acumuladores, a tensão real de entrada não será superior a 125% nem inferior a 85% da tensão nominal de entrada do conversor.
•Possuirá baixa distorção harmónica no que diz respeito à qualidade da onda. Os parasitas da onda deverão ser eliminados totalmente através dos filtros electrónicos, embora possamos um bocado de potência útil. A variação na frequência de saída será de 3% da nominal.
•Poderá ser instalado em paralelo, tendo em vista uma eventual ampliação da instalação.
•Deverá ter arranque automático, para poder ser ligado e desligado conforme as necessidades de maior ou menor energia eléctrica.
•Devera ser seguro, pelo que terá de possuir tudo o que for necessário para evitar curto-circuitos, sobrecargas, inversões da polaridade, etc.
•Suportará temperaturas -5ºC e 40ºC, pelo que devera apresentar um bom comportamento térmico.
•Devera incluir os indicadores luminosos necessários para avisar acerca de eventuais curto-circuitos.
•Incluirá toda a documentação que assegure o funcionamento correcto e que defina as características do mesmo: a tensão do trabalho de entrada e saída, o potencial nominal, a frequência nominal e o factor de distorção, a forma da onda, as temperaturas admissíveis, o rendimento em função da potência requerida, a sobrecarga que resiste, a resistência ao curto-circuito e o factor de potência.
Outros dispositivos que podem ser instalados

Alarmes

Se a bateria ficar muito descarregada, devemos instalar um aparelho que nos avise ou desligue a bateria dos elementos de consumo, até atingir um bom nível de carga. Para tal efeito poderão ser utilizados sons, luzes, sinais de rádio, etc. se tivermos um equipamento grande, poderemos conseguir que se vão desligando os aparelhos de acordo com determinadas prioridades, como por exemplo, quando estiverem a atingir valores perigosos, embora nem sempre se desliguem correctamente, pelo que nestes casos será conveniente instalar relés maiores controladas por desconectores.

Sistemas de iluminação

Utilizares reactâncias electrónicas que, com a ajuda de um transístor que funcione a altas-frequências, produzem uma descarga num tubo fluorescente de maneira a que se active. Apresentam uma eficácia luminosa superior à das lâmpadas convencionais. Estas reactâncias deverão estar protegidas contra a inversão da polaridade e o funcionamento no vazio e têm um leque amplo de frequências. As melhores são as de quatro fios, dois para cada extremo do tubo. No entanto, há também reactâncias para lâmpadas de sódio a baixa pressão que, ao terem grande potência luminosa, são muito apropriadas para a iluminação de exteriores.

As lâmpadas fluorescentes de alta voltagem são mais caras, mas apresentam a vantagem de os seus tons de iluminação poderem ser combinados a fim de se obter um resultado agradável à vista. Também já começaram a ser comercializadas as lâmpadas de indução, que funcionam a partir de um campo magnético induzido pela corrente que circula através de uma bobina, fazendo com que o gás do seu interior se ilumine. A sua duração é de 60.000 horas, aproximadamente, e não têm eléctrodos, apresentando uma eficiência semelhante á dos tubos fluorescentes.

Bombas de água

Actualmente são fabricadas bombas de água que funcionam desde 12 volts até tensões muito mais elevadas como por exemplo 72 ou até mesmo 96 volts e estão concebidas para trabalhar com painéis solares (com ou sem baterias), mas também podem ser utilizadas bombas de corrente alternada adaptáveis com conversores especiais que oferecem rendimentos muito bons.
As bombas podem ser de superficie ou submersiveis, e atualmente apresentam rendimentos consideravelmente elevados.
Podem irrigar desde apenas uns litros de agua por hora até centenas de metros cubicos.

Visores electrónicos

Costumam acoplados a outros equipamentos para determinar os volts, amperes intensidade radiante, etc., mas na maior parte dos casos levam um voltímetro e um amperímetro para efectuar a medição do circuito primário (painéis-regulador) e do secundário (bateria e carga de consumo), embora também possa ser útil um contador que meça os amperes por hora numa determinada instalação eléctrica. Porém, se houver uma falha do abastecimento eléctrico destes aparelhos, perderemos os dados durante o intervalo sem alimentação, pelo que deverão ter uma pilha para manterem na memória os valores obtidos.

Elementos de protecção (fusíveis)

São utilizados para proteger os elementos da instalação contra curto-circuitos, intensidades excessivas, etc., tendo cada aparelho um fusível incorporado.

Temporizadores e desconectores horários

São elementos muito utilizados na corrente alternada, embora também haja de corrente contínua. Podem ligar e desligar entre meia hora e 24 horas e normalmente soa utilizados nos locais onde é preciso haver luz a partir de determinadas horas do dia.

Se quisermos ligar os aparelhos em momentos que desconhecemos previamente, utilizaremos os temporizadores, quer de tempo fixo quer variável, de maneira a que os fixos, quando os activarmos, fechem o circuito durante um intervalo. Os variáveis fecharão o circuito durante um intervalo variável, dependendo do tempo de desconexão de muitos factores, e serão utilizados para activar iluminações autónomas, sinalizações, etc.

fonte: futuro solar (com correções e atualizações)
Última edição por visitante1 em terça ago 20, 2013 11:36 am, editado 2 vezes no total.
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por MRider » domingo ago 05, 2012 11:29 pm

Muito boa Info deverá evitar algumas perguntas básicas. 8-)
Live long and prosper!

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Volt
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por Volt » segunda ago 06, 2012 11:54 am

Acho que este tópico merece ficar fixo. :-).
279.999,9 KM a bombar faísca!
Arranjei uma fêmea que não dá à luz mas consome-a

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por Patalhetas » segunda ago 06, 2012 12:17 pm

Excelente intrudução ao tema, tambem sou da opinião do @Volt, que devia ficar "fixo"
Nelson Patalhetas

www.micropatalhetas.tk

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por BondadeSua » segunda ago 06, 2012 10:37 pm

:mrgreen:

Obrigado pela informação! :P
Parabéns pelo trabalho

BondadeSua
Não se nasce empreendedor. Aprende-se!!![/b]

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por Esteves » segunda ago 06, 2012 11:36 pm

Bom trabalho, com este manual vai evitar muitas perguntas, parabéns.
..........:::::Pré-Reforma:::::..........


marrambi
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por marrambi » terça ago 21, 2012 7:30 pm

muito bom sem dúvida, para leigos como eu esclarece bastante, mas uma dúvida eu tenho, no capítulo das baterias não se fala das baterias de gel, por acaso tem alguma contra-indicação o seu uso?
Já agora um esclarecimento, existem uns conjuntos para uso doméstico que funcionam básicamente com painéis e um tranformador,e que sendo ligados a uma qualquer tomada de 220v, diminui o consumo diurno até 500 w (isto a pleno sol) ou seja estando a consumir 1000W/h, fica a consumir da EDP só 500W,o que têm a dizer deste sistema

obrigado e um abraço

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por visitante1 » terça ago 21, 2012 10:54 pm

O melhor será dar uma vista de olhos nestes topicos em que se fala do tema que vc procura.
http://novaenergia.pt/forum/viewtopic.php?f=46&t=15023

http://novaenergia.pt/forum/viewtopic.php?f=27&t=12657
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pedrolima
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por pedrolima » sexta ago 24, 2012 8:43 am

Com as baterias de Gel é preciso ter cuidado com a escolha do controlador pois não podem se equalizadas porque a humidade do Gel aquece e evapora. Alguns controladores não teêm ajuste de voltagem, ou detecção automatica e em 2-3 anos mandam as baterias para a sucata.

É preciso ter também em atenção em não ultrapassar a corrente de carga aconselhada pelo fabricante. Se for muito elevada (paineis a mais), a bateria aquece e a humidade evapora.
marrambi Escreveu:muito bom sem dúvida, para leigos como eu esclarece bastante, mas uma dúvida eu tenho, no capítulo das baterias não se fala das baterias de gel, por acaso tem alguma contra-indicação o seu uso?
Já agora um esclarecimento, existem uns conjuntos para uso doméstico que funcionam básicamente com painéis e um tranformador,e que sendo ligados a uma qualquer tomada de 220v, diminui o consumo diurno até 500 w (isto a pleno sol) ou seja estando a consumir 1000W/h, fica a consumir da EDP só 500W,o que têm a dizer deste sistema

obrigado e um abraço


correiars
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por correiars » quarta ago 29, 2012 4:59 pm

muito porreiro :)
vai ser uma boa ajuda na minha iniciação :D

Obrigado ;)

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por visitante1 » terça ago 20, 2013 11:34 am

Este topico tem vindo a ser editado afim de atualizar/corrigir alguns assuntos.
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por fmaxado » segunda fev 24, 2014 4:03 pm

Atenção 3 posta com a mesma informação... Se quer publicidade vai para o mercado livre se pretende patrocinar o fórum tem de contactar a administração.

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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por civic » segunda mar 23, 2015 10:04 am

Acho que falta aí alguma info, pois também estou para mandar vir um kit da GWL (250w) e após ler a legislação fico com duvidas em como fazer a dita comunicação no SERUP da DGEG.
1 — Sem prejuízo do disposto nos n.os 8 e 9 do artigo 4.º,
os titulares das UPAC com potência instalada superior
a 200 W e igual ou inferior a 1,5 kW e das unidades de
produção sem ligação à RESP, apresentam uma mera comunicação
prévia de exploração, dirigida à DGEG, através
do SERUP, estando dispensados de efetuar o registo.
É só preencher o formulário e está comunicado?
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por Quintas2 » quinta mar 26, 2015 7:14 pm

civic Escreveu:Acho que falta aí alguma info, pois também estou para mandar vir um kit da GWL (250w) e após ler a legislação fico com duvidas em como fazer a dita comunicação no SERUP da DGEG.
1 — Sem prejuízo do disposto nos n.os 8 e 9 do artigo 4.º,
os titulares das UPAC com potência instalada superior
a 200 W e igual ou inferior a 1,5 kW e das unidades de
produção sem ligação à RESP, apresentam uma mera comunicação
prévia de exploração, dirigida à DGEG, através
do SERUP, estando dispensados de efetuar o registo.
É só preencher o formulário e está comunicado?
Creio que sim. Já viste este tópico http://www.novaenergia.net/forum/viewto ... &start=180?
Cumprimentos,
Quintas2


erixpt
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Re: Guia para istalações fotovoltaicas para consumo proprio

Mensagem por erixpt » terça out 15, 2019 7:08 pm

o tópico está excelente mas é muito teórico.
lá vou eu voltar as aulas.
parabéns e obrigado

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