Na instalação off-grid, entre os componentes do sistema fotovoltaico, estão o controlador de carga e as baterias. Eles são necessários para completar o trabalho das placas fotovoltaicas e do inversor.
As baterias armazenam a carga excedente produzida pelos painéis fotovoltaicos. Essa energia vai suprir as demandas do imóvel sempre que a produção do sistema não for suficiente.
veja como o controlador de carga solar funciona e como ele é útil para o bom funcionamento do sistema fotovoltaico.
O que é controlador de carga solar?
O controlador de carga solar é um dos componentes mais relevantes de um sistema de energia solar off-grid. Ele se responsabiliza pela preservação da vida útil das baterias, conferindo proteção contra os efeitos da descarga repentina ou da sobrecarga.
Outra função do controlador é otimizar o armazenamento mais eficiente, pois evita que ocorram perdas de energia elétrica.
Para que serve o controlador de carga solar?
A função do controlador de carga é produzir uma corrente de alimentação mais alta que a descarga do sistema, mantendo as baterias funcionando. O controlador também compensa os fluxos diferentes de energia, que acontecem sempre que a bateria está em uso e, ao mesmo tempo, está recebendo carga.
Esse processo é chamado de “suspensão”. Além disso, o equipamento ainda indica quando a bateria está fraca e protege contra curtos-circuitos e sobrecargas. O controlador de carga solar mede a temperatura e a pressão do sistema, evitando que ocorram danos por acidentes e superaquecimentos.
Como o equipamento funciona?
O controlador de carga serve como intermediário entre as baterias e as placas solares. Ele administra informações a respeito do funcionamento e melhora o processo de armazenamento de energia nos sistemas off-grid, também conhecidos como sistemas autônomos.
Isso porque eles são totalmente independentes da energia elétrica da concessionária. São muito comuns em regiões remotas, longe da zona urbana.
Quais são os tipos de controladores de carga?
Há dois tipos principais de controladores de carga: em série e paralelos. Também podemos falar nos controladores MPPT ou PWM. Continue a leitura para entender melhor cada uma das categorias!
Controladores em série
Os controladores em série não emitem calor, podendo ser instalados em ambientes fechados, atendendo a diferentes aplicações, principalmente, os equipamentos maiores. Eles causam interrupção na corrente que alcança a bateria, a depender da tensão.
Controladores paralelos
O controlador paralelo provoca aquecimento. Nesse sentido, ele tem sua capacidade de trabalho mais limitada.
São, portanto, adequados para instalações de sistemas fotovoltaicos menores. Esse tipo de controlador de carga solar deriva a corrente dos módulos para uma carga de dissipação, o que permite ao acumulador se manter em seu nível máximo de carga.
Controladores MPPT
O MPPT (Ponto Rastreador de Potência Máxima) oferece eficiência maior que o PWM, já que aproveita a máxima potência que as placas fotovoltaicas oferecem. Dessa forma, pode até atingir um ganho relevante de 60%.
O MPPT não se restringe à tensão que as placas solares enviam. Ele abaixa a tensão e otimiza a corrente. O processo de carregamento do banco de baterias é bem mais rápido dessa forma. O investimento é maior que o necessário para o controlador de carga PWM.
Controladores PWM
O PWM, por sua vez, é o equipamento que trabalha com Modelação por Largura de Pulso. Ele emite pulsos de tensão de alta frequência para assegurar que a bateria fique carregada no máximo.
O controlador verifica a situação da carga e, desse modo, restringe a tensão que as placas fotovoltaicas produzem para enviar às baterias. Sua eficiência é menor que a do MPPT, já que não faz uso do potencial máximo de energia gerado pelo sistema. O resultado é que pode haver perdas relevantes, e a vantagem é que o controlador PWM custa menos que o MPPT.
Como dimensionar o controlador de carga solar?
Para dimensionar o equipamento, sua capacidade deve ser maior do que a capacidade da corrente de curto-circuito de todas as placas fotovoltaicas juntas. A capacidade do controlador também deve ser maior ou igual à corrente máxima requerida pela demanda do imóvel.
Para encontrar o valor da corrente da carga, basta dividir o consumo da energia em Watt/hora pela tensão de trabalho do equipamento. Vejamos um exemplo de dimensionamento de carga.
Para um consumo de 850 Wh/dia em um sistema off-grid, propõe-se a produção de 1.000 Wh/dia. O projeto contempla um painel fotovoltaico de 305 W, com corrente de máxima potência de 8,86 A. Nessa situação, um controlador de 10 A seria suficiente, já que essa é a maior corrente na parte de abastecimento de energia.
O maior consumo ou o maior carregamento das baterias se limita ao potencial máximo de energia que o painel fotovoltaico pode transferir. No nosso exemplo, temos 305 W/h.
Dividimos, então, esse valor pela tensão de trabalho no banco e, assim, teremos o valor da corrente para definir o controlador de carga solar. Vamos considerar que as baterias trabalham em tensão de 24 Vcc (volts em corrente-contínua). Vamos aplicar a fórmula:
- corrente da carga = Wh/V;
- corrente da carga = 305/24;
- corrente da carga = 12,708333…;
- por aproximação, temos uma corrente de carga de 12,71 A.
Logo, para esse projeto, é preciso comprar um controlador cuja capacidade seja superior a 12,71 A. Recomenda-se, assim, o controlador de 20 A. O dimensionamento, contudo, ainda não terminou. É preciso verificar a tensão em que o controlador opera.
A placa solar de 305 W tem tensão de circuito aberto de 37,26 V. Assim, o controlador deve apresentar tensão de entrada das placas solares acima de 37,26 V, considerando a condição de trabalho das baterias em 24 Vcc.
Enfim, o controlador de carga solar garante a vida útil da bateria e evita perdas de energia. É um equipamento de segurança e desempenho. Por outro lado, alguns modelos de controlador podem ser muito caros. É importante fazer um projeto com profissionais especializados para que seja escolhida a melhor opção.
Entende agora como funciona um controlador de carga nos sistemas autônomos de energia solar? Para saber mais detalhes sobre os modelos de instalação, compreenda as diferenças entre o sistema fotovoltaico on-grid e o sistema fotovoltaico off-grid!
