Re: Água Quente Sanitária c/Eletricidade Fotovoltaica
Enviado: segunda dez 04, 2017 11:26 pm
Pode ir para o sótão sem problema (ou apenas com o problema referido)...
Fórum de Discussão sobre Energias Renováveis e Alternativas
https://www.novaenergia.net/forum/
Acho que não foi isso que ele perguntou, mas ok....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....
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.Silva28 Escreveu: ↑terça mar 07, 2017 10:30 pmAndava 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: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.
"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?
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.
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?
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.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.
Quintas2, não tem mal, vem sempre a tempo.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.
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: