Projeto e Análise Econômica de Sistemas PV-ESS Residenciais

Sistemas de armazenamento de energia armazenam eletricidade para redução de picos ou emergências. As baterias de íon-lítio, apesar de menor eficiência, dominam devido à rápida descarga e longa vida útil. Um sistema típico inclui um medidor, inversor, controlador, caixa de bateria e carregador para gerenciar o fluxo de energia e garantir a compatibilidade com a rede.

O armazenamento fotovoltaico está se expandindo na China, com sistemas residenciais crescendo devido à disponibilidade de telhados e redução de custos (~2.000 yuan/kW). A integração de PV com eletrodomésticos e armazenamento em rede permite o consumo eficiente, beneficiando um terço dos domicílios.

Pontos Chave de Instalação para Sistemas Fotovoltaicos Residenciais

A estabilidade é fundamental em projetos fotovoltaicos residenciais. A instabilidade do sistema interrompe a operação da estação de energia e reduz a eficiência de geração, necessitando protocolos rigorosos de instalação para garantir desempenho contínuo.

Seleção do Local

A maioria das estações fotovoltaicas em telhado requer ângulos otimizados da estrutura de suporte para garantir pelo menos 30 minutos de luz solar direta diariamente. Os painéis solares devem ser agrupados na mesma estrutura de suporte, com componentes no solo estrategicamente posicionados para minimizar interferências ambientais.

Análise de Custos de Sistemas Fotovoltaicos

O custo total de uma estação de energia fotovoltaica inclui considerações de uso de terra. Para telhados residenciais, as dimensões típicas dos painéis são ~0,74×0,75×0,75 = 0,34 m³ (ajuste as unidades da fórmula conforme necessário). A área do telhado está diretamente correlacionada com a escala dos componentes e os custos de instalação. Os designers devem equilibrar o espaçamento dos painéis, a integração com a edificação e os custos de manutenção — layouts mais próximos aumentam as taxas de instalação, enquanto as estações no solo incorrem em custos de construção e manutenção mais altos, tornando as unidades em telhado mais econômicas.Os cálculos de investimento focam nos custos de instalação + manutenção, exigindo quebras de custos precisas.Os sistemas de armazenamento fotovoltaico doméstico integram três módulos principais: geração fotovoltaica, armazenamento de bateria e controle do sistema.

Design de Sistemas de Armazenamento de Energia Fotovoltaica

(1) Módulo de Geração Fotovoltaica

Converte a energia solar em eletricidade para complementar as necessidades de energia doméstica, servindo como a principal entrada de energia.

(2) Módulo de Armazenamento de Bateria

Armazena a energia excedente do array fotovoltaico para uso posterior. Parâmetros configuráveis (por exemplo, regulação de potência, corrente de descarga) permitem soluções personalizadas para cargas diversas (comumente associadas a eletrodomésticos).Este módulo requer comunicação sem falhas com outros dispositivos. Os designers devem coordenar com os usuários durante a instalação; os componentes fotovoltaicos frequentemente usam protocolos bidirecionais para minimizar os custos adicionais de hardware.

Análise de Benefícios Econômicos

Os sistemas fotovoltaicos oferecem múltiplas vantagens:

• Longa vida útil (>10 anos, manutenção mínima), zero emissões e alta densidade energética;

• Monitoramento em tempo real e regulação automática para operação segura e confiável;

• Fornecimento direto de energia aos usuários ou integração com a rede sem upgrades extensos de armazenamento.

Essas características permitem estratégias de armazenamento de energia otimizadas para maximizar o retorno sobre o investimento.

Conclusão

Este artigo apresenta um framework de design abrangente para sistemas fotovoltaicos e de armazenamento distribuído, cobrindo a seleção do tipo de estação e lógica de controle para melhorar a flexibilidade da rede e reduzir interrupções.

As principais contribuições incluem:

• Quantificação de métricas de eficiência através de estudos de caso de estações de energia típicas;

• Destaque para as principais vantagens do PV residencial (alta eficiência de geração, forte capacidade de armazenamento);

• Análise do desempenho e estratégias de controle de unidades de armazenamento ao longo do ciclo de vida do projeto para informar decisões técnicas e econômicas.

Esta pesquisa fornece insights práticos para promover a adoção de PV residencial.