Componentes de um Sistema de Geração Elétrica Solar

Painéis Solares

A parte principal de um sistema elétrico solar é o painel solar. Existem vários tipos de painel solar disponíveis no mercado. Os painéis solares também são conhecidos como painéis solares fotovoltaicos. O painel solar ou módulo solar é basicamente uma matriz de células solares conectadas em série e paralelo.

A diferença de potencial desenvolvida em uma célula solar é de aproximadamente 0,5 volts, e, portanto, o número desejado de tais células deve ser conectado em série para atingir 14 a 18 volts para carregar uma bateria padrão de 12 volts. Painéis solares são conectados juntos para criar uma matriz solar. Vários painéis são conectados juntos, tanto em paralelo quanto em série, para alcançar corrente mais alta e tensão mais alta, respectivamente.

Baterias

No sistema de geração solar conectado à rede, os módulos solares estão diretamente conectados a um inversor, e não estão conectados diretamente à carga. A energia coletada dos painéis solares não é constante, mas varia com a intensidade da luz solar que incide sobre eles. É por isso que os módulos ou painéis solares não alimentam diretamente qualquer equipamento elétrico. Em vez disso, alimentam um inversor cuja saída é sincronizada com o fornecimento externo da rede.

O inversor cuida do nível de tensão e frequência da energia de saída do sistema solar, sempre mantendo-a no mesmo nível da energia da rede. Como recebemos energia tanto dos painéis solares quanto do fornecimento de energia externo, o nível de tensão e a qualidade da energia permanecem constantes. Como o sistema autônomo ou de fallback da rede não está conectado à rede, qualquer variação no nível de energia no sistema pode afetar diretamente o desempenho dos equipamentos elétricos alimentados por ele.

Portanto, deve haver algum meio de manter o nível de tensão e a taxa de fornecimento de energia do sistema. Um banco de baterias conectado em paralelo a este sistema cuida disso. Aqui, a bateria é carregada pela eletricidade solar, e esta bateria então alimenta uma carga diretamente ou através de um inversor. Dessa forma, as variações na qualidade da energia devido às variações na intensidade da luz solar podem ser evitadas no sistema de energia solar, mantendo-se um fornecimento de energia uniforme e ininterrupto.

Normalmente, baterias de chumbo-ácido de ciclo profundo são usadas para esse propósito. Essas baterias são projetadas para suportar várias cargas e descargas durante o serviço. As baterias disponíveis no mercado geralmente são de 6 volts ou 12 volts. Portanto, o número dessas baterias pode ser conectado tanto em série quanto em paralelo para obter um maior nível de tensão e corrente do sistema de baterias.

Controlador

Não é desejável sobrecarregar ou subdescarregar uma bateria de chumbo-ácido. Tanto a sobrecarga quanto a subdescarga podem danificar seriamente o sistema de baterias. Para evitar essas duas situações, é necessário um controlador para manter o fluxo de corrente para e do banco de baterias.

Inversor

É óbvio que a eletricidade produzida em um painel solar é CC. A eletricidade que recebemos do fornecimento da rede é CA. Portanto, para operar equipamentos comuns tanto da rede quanto do sistema solar, é necessário instalar um inversor para converter a CC do sistema solar em CA do mesmo nível do fornecimento da rede.

No sistema off-grid, o inversor está conectado diretamente aos terminais da bateria, de modo que a CC proveniente das baterias é primeiro convertida em CA e, em seguida, alimenta os equipamentos. No sistema conectado à rede, o painel solar está diretamente conectado ao inversor, e este inversor, então, alimenta a rede com energia de mesma tensão e frequência.

Nos sistemas modernos conectados à rede, cada módulo solar está conectado à rede através de um micro-inversor individual para obter corrente alternada de alta tensão de cada painel solar individual.

Componentes do Sistema Solar Autônomo

Um diagrama de blocos básico de um sistema elétrico solar autônomo é mostrado acima. Aqui, a energia elétrica produzida no painel solar é primeiro fornecida ao controlador solar, que, por sua vez, carrega o banco de baterias ou fornece diretamente aos equipamentos de baixa tensão DC, como laptops e sistemas de iluminação LED. Normalmente, a bateria é alimentada pelo controlador solar, mas também pode alimentar o controlador solar quando há insuficiência de fornecimento de energia do painel solar.

Dessa forma, o fornecimento é continuado uniformemente aos equipamentos de baixa tensão que estão conectados diretamente ao controlador solar. Neste esquema, os terminais do banco de baterias também estão conectados a um inversor. O inversor converte a energia DC armazenada no banco de baterias em CA de alta tensão para operar equipamentos elétricos maiores, como máquinas de lavar, televisores maiores e eletrodomésticos de cozinha, etc.

Componentes do Sistema Solar Conectado à Rede

Os sistemas solares conectados à rede são de dois tipos: um com um único inversor central macro e outro com múltiplos micro-inversores. No tipo de sistema solar anterior, os painéis solares, bem como o fornecimento de rede, estão conectados a um inversor central comum chamado inversor de conexão à rede, conforme mostrado abaixo.

O inversor aqui converte a CC dos painéis solares em CA de nível de rede e, em seguida, alimenta a rede, bem como o painel de distribuição do consumidor, dependendo da demanda instantânea do sistema. Aqui, o inversor de conexão à rede também monitora a energia fornecida pela rede.

Se detectar qualquer corte de energia na rede, ativa o sistema de comutação do sistema solar para desconectá-lo da rede, garantindo que nenhuma eletricidade solar seja alimentada de volta à rede durante o corte de energia. Há um medidor de energia conectado na linha principal de fornecimento da rede para registrar a exportação de energia para a rede e a importação de energia da rede.

Como já mencionamos, existe outro tipo de sistema de conexão à rede onde são usados múltiplos micro-inversores. Aqui, um micro-inversor é conectado para cada módulo solar individual. O diagrama de blocos básico deste sistema é muito semelhante ao anterior, exceto que os micro-inversores estão conectados juntos para produzir a tensão CA desejada.

No caso anterior, a baixa tensão direta dos painéis solares é primeiro convertida em tensão alternada, depois transformada em tensão alternada alta pela ação de transformação no próprio inversor, mas neste caso, as tensões alternadas individuais de saída dos micro-inversores são somadas para produzir a tensão alternada alta.