Qual a vantagem do inversor híbrido?
A grande vantagem do sistema híbrido é poder reduzir a fatura de energia elétrica por meio da geração própria e além disso ter energia elétrica quando ocorra alguma falha no sistema de concessionária.
Você lembra que em meados de dezembro de 2023 empresários da cidade de São Paulo, chegaram a ficar mais de 3 dias sem luz?
Na maioria das vezes, o fornecimento de energia elétrica será restabelecido pela concessionária num curto período de tempo.
Já imaginou, no final do mês sua equipe preparando a documentação, emitindo as notas fiscais para receber os pagamentos e do NADA ACABA A LUZ? o que isso impataria seu negócio? O atraso no recebimento, em alguns casos além de implicar em multa, pode impatar no fluxo de caixa da empresa, haja vista que dia 05 é dia de pagamento.
Com um sistema do tipo híbrido on/off grid é possível ter energia para reduzir a conta de luz em até 90% e além disso não se incomodar com os cortes frequentes de energia elétrica mantendo atividades produtivas da empresa.
Como funciona o inversor conectado à rede?
No sistema on-grid, quando ocorre a falta de energia elétrica o inversor, para de produzir energia elétrica porque ele depende da referência da concessionária para funcionar por segurança.
Vamos imaginar pelo contrário, que houve uma queda de energia e o inversor continuou injetando energia na rede. Os técnicos da concessionária vão realizar a manutenção considerando que a linha da rua está desenergizada, entretanto o teu sistema está injetando energia na rede e ocorre um acidente! Muito grave, não é verdade?
para isso não acontecer o inversor on-grid tem uma proteção anti-ilhamento no qual ele não operará sem a rede da concessionária.
O que é um sistema híbrido de energia solar?
O inversor híbrido on/off grid tem as caracteristicas do inversor conectado a rede, tendo a possibilidade de injetar o excedente de energia na rede da concessionária. Além disso quando ocorra uma falta, ele permite alimentar as cargas que foram separadas para serem atendidas numa situação dessas.
Como funciona o inversor híbrido de energia solar?
Os módulos fotovoltaicos, captam a luz do sol e a convertem diretamente em energia elétrica. O cerebro do sistema é o inversor que converte a energia gerada pelas placas fazendo a gestão da energia, entre diversas possibilidades temos:
Carregar o banco de baterias caso esteja sem carga;
Alimentar as cargas prioritárias (Load)
Injetar o excedente na rede da concessionária;
Alimentar as cargas prioritárias (Load) diretamente da rede da concessionária (funcionando como bypass);
Controlar a energia injetada na rede (peakshaving).
O inversor híbrido on/off grid é um dispositivo muito mais robusto se comparado a um inversor conectado à rede. A eletrônica de potência desse tipo é inversor é muito mais parruda. PAra se ter ideia, enquanto um inversor ongrid de 5kW pesa cerca de 12kg um híbrido on/offgrid de mesma potência, pesa cerca de 25kg!
O inversor híbrido on/off grid permite ter energia elétrica sem depender da rede da concessionária, e diversas formas de configuração do regime de alimentação por ordem de prioridade
Dimensionamento do sistema híbrido
Calculando a quantidade de placas solares
Para o dimensionamento do sistema híbrido, vamos seguir um passo a passo que será demonstrado a seguir. O primeiro passo é calcular o consumo médio com base no histórico de consumo da empresa, o qual pode ser obtido na fatura de energia elétrica.
consumo médio = 5200 kWh/mês
Com o consumo médio podemos calcular a potência necessária para gerar em média essa quantidade de energia. Vamos considerar que esse sistema está sendo dimensionado para a cidade de Curitiba / PR, onde o recurso solar é 4,4kWh/m²/dia, uma performance do sistema de 75% e a quantidade de 30 dias no mês.
potência = 5200 / (30*4,4*0,75)
potência = 52,5kWp
Essa potência pode ser atendida com 92 placas 575Wp (52,5/0,575).
O ponto crítico - definir as cargas prioritárias
O ponto crítico do dimensionamento do sistema híbrido é definir as cargas prioritárias a serem atendidas na ocorrência de uma falta. Muitas vezes, em sistemas empresariais todas as cargas são prioritárias, haja vista que o setor comercial precisa de energia, o setor logístico, o setor financeiro também não pode ficar sem energia. O conforto durante o período de atendimento é importante tanto para o colaborador bem como ao cliente que está sendo atendido.
Nesse sentido vamos considerar que queremos alimentar todas as cargas quando ocorra a falta de energia
Também levaremos em conta que a unidade consumidora possui uma entrada 75kW (padrão trifásico de 200A) onde a carga máxima solicitada é de 75kW, nesse sentido vamos utlizar 4 inversores de 20kW.
O segundo ponto crítico - calculo da autonomia
O segundo ponto crítico do sistema híbrido é dado pela autonomia. Uma grande autonomia como 2 a 3 dias é um cenário ideal onde haverá energia elétrica mesmo após um evento climático catastrófico como vendavais, ciclones, onde o sistema elétrico da concessionária acaba sendo muito afetado. Entretanto quanto maior a segurança energética maior será o investimento inicial para implantação do projeto. Nesse contexto é importante definir um tempo de autonomia que otimize o sistema. Uma das formas para definir a autonomia do sistema é utilizar a base de dados da ANEEL, analisando os parâmetros de continuidade.
Os dados de continuidade pode ser acessados no seguinte link:
Definições:
A continuidade do fornecimento é avaliada através de indicadores que mensuram a freqüência e a duração das interrupções ocorridas nos consumidores. Ressalta-se que, similarmente a outros indicadores no mundo, os indicadores são apurados para as interrupções maiores que 3 minutos, sendo admitidos alguns expurgos na sua apuração. Os indicadores de continuidade, entre outros, o seguinte:
Duração máxima de interrupção contínua por unidade consumidora ou ponto de conexão (DMIC): Tempo máximo de interrupção contínua de energia elétrica, em uma unidade consumidora ou ponto de conexão.
Na tela, devemos selecionar: selecionar estado, cidade e conjunto elétrico (bairro) e o ano anterior. Assim temos que:
Dos parâmetros acima, o que iremos utilizar para os calculos é o DMIC que mede a duração máxima da interrupção por unidade consumidora.
Considerando que estamos fazendo a análise no bairro Fazendinha (e o mesmo não aparece na lista) buscamos a subestação mais próxima da unidade consumidora (que se encontra no bairro Santa Quitéria).
Nessa região (área urbana) o DMIC são de 3 horas e será esse o tempo que iremos considerar para a autonomia do sistema.
Cálculo do banco de baterias de LÍTIO
Para o cálculo do banco de baterias de lítio, vamos estimar o consumo médio diário e o consumo médio horário.
Consumo médio = 5200kWh/mês
As empresas (comércios de rua, escritório) ficam aberto 22 dias no mês:
Consumo médio diário = 5200/22
Consumo médio diário = 236,4 kWh/dia
O horário de funcionamento das empresas geralmente é das 08h00 às 18h00, sendo que isso representará cerca de 80% do consumo diário total. Os outros 20% é devido a outros equipamentos com sistema de segurança, geladeira, iluminação que ficam ligados no período noturno.
Consumo médio diário corrigido = 236,4*0,8
Consumo médio diário corrigido = 189,1 kWh/dia
Consumo horário=189,1/10
Consumo horário=18,9kWh/h
O consumo médio horário representa o consumo horário no período de funcionamento do empreendimento (10 horas por dia).
Dessa forma temos que a quantidade de energia a ser fornecida pelo banco de baterias por três horas é:
Tamanho do banco = 18,9*3/(0,8)
Tamanho do banco = 70,9 kWh
onde 0,8 (80%) representa a quantidade de energia que conseguimos extrair das baterias, ou seja, num banco de baterias de lítio é possível extrair até 80% da energia armazenada. Considerando que uma bateria tenha 5kWh de armazenamento serão necessárias:
Quantidade de baterias = 70,9/5
Quantidade de baterias = 14,1
Quantidade de baterias = 15
Recapitulando
Para o dimensionamento da quantidade de placas utilizamos o consumo médio para calcular a potência fotovoltaica. No dimensionamento dos inversores, levamos em consideração o padrão de entrada de energia elétrico atual, onde queremos atender todas as cargas quando ocorra uma falta de energia. O tempo de autonomia foi definido com base nos parâmetros de rede da ANEEL, o DMIC, num tempo de 3 horas. Levando em consideração o consumo médio, calculamos o consumo horário para dimensionar o tamanho do banco de baterias.
Otimizando o dimensionamento do sistema híbrido
Após este dimensionamento inicial é importante fazer uma análise mais apurada do consumo do estabelecimento. Isso é possível através da obtenção da curva de carga. Com essa curva teremos o perfil de consumo da empresa e poderemos compará-la com o dimensionamento dos inversores e da quantidade de baterias.
Vale ressaltar que é possível fazer o dimensionamento de um sistema híbrido sem os painéis solares, dessa forma ele funcionar como um nobreak. Essa tipo de solução é muito interessante para empresas que não tem telhado, como escritórios, consultórios (estão em edifícios).
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