TRABALHO PRÁTICO N. 2

Transcrição

1 25 TRABALHO PRÁTICO N. 2 Ligações de Células Solares Fotovoltaicas. Introdução Teórica Recomenda-se que realizem as montagens deste trabalho prático no exterior, pois os resultados em laboratório não são muito correctos. Devem tentar obter valores de radiação iguais ou superiores a 800 W/m 2. O valor de inclinação óptima em Portugal situa-se entre os 33 e 36. Ensaio da ligação de células FV ligadas em série A ligação de células FV cumpre as seguintes equações: Figura 8 Associação de células fotovoltaicas em série E TOTAL = E +E 2 +E E N [V] U T = U +U U n = n U=... [V] I T = I = I 2 = I 3 =... = I N =...[A] P TOTAL = P + P 2 + P P N =... [W] P TOTAL = U TOTAL I TOTAL =... [W]

2 Trabalho Prático n. 2 - Ligações de Células Solares Fotovoltaicas 3 Figura 8 Ensaio em curtocircuito das células fotovoltaicas ligadas de forma mista Figura 9 Ensaio em carga das células fotovoltaicas ligadas de forma mista

3 58 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica Figura 32 Díodos de by-pass Nunca desconectar o amperímetro em carga, já que, como a sua resistência é muito pequena (R 0), esta actuará como um interruptor e, quando desligamos os seus bornes, produzir-se-á um arco eléctrico que pode prejudicar as pontas de prova e poderá mesmo queimar o fusível do amperímetro. Quando se ligam mais do que 4 ramos em paralelo, devemos colocar um díodo by-pass por ramo ou string, já que em condições normais, as células fotovoltaicas de um módulo podem suportar um máximo de quatro vezes a corrente de um ramo e, numa ligação em paralelo, o circuito aberto. Se um módulo deixar de funcionar, os restantes poderão fazer circular através dele a corrente dos quatro ramos, conforme indica a figura 33. Figura 33 Díodos de by-pass num ramo ou string

4 Trabalho Prático n. 5 - Ligação de Módulos Fotovoltaicos em Série, Paralelo e Misto 67 Ligação mista Nota: Neste ensaio se não houver lâmpadas, poderemos utilizar cargas com resistência variável de 0 a 250 W ou de 0 a 270 W que suportem uma corrente de 6 A. a) Monte o esquema da figura 36 do ensaio em carga com quatro lâmpadas de 24 V/60 W. Calcule para o ensaio em carga as seguintes variáveis: Módulos fotovoltaicos Força electromotriz total - E T ; Força electromotriz do módulo E ; Força electromotriz do módulo 2 E 2 ; Força electromotriz do módulo 3 E 3 ; Força electromotriz do módulo 4 E 4 ; Corrente total - I T ; A corrente do módulo - I ; A corrente do módulo 2 - I 2. Lâmpadas Tensão do grupo de lâmpadas V LAMP_TOTAL ; Tensão na lâmpada V LAMP_ ; Tensão na lâmpada 2 V LAMP_2 ; Tensão na lâmpada 3 V LAMP_3 ; Tensão na lâmpada 4 V LAMP_4 ; Intensidades de corrente total e parciais I LAMP_TOTAL ; I LAMP_ e I LAMP_2 ; A corrente do ramo I RAMO_ ; Corrente do ramo 2 I RAMO_2 ; Potência total P LAMP_TOTAL ; Potência de cada lâmpada P LAMP_ e P LAMP2. b) Compare os valores obtidos da alínea b) com os valores teóricos. Tire conclusões sobre o valor das potências, correntes e tensões. c) No caso de uma lâmpada se fundir, o que acontecerá à outra? E na ligação em série? Explique este facto. d) A corrente que circulará pelas lâmpadas será maior neste ensaio com elas em paralelo ou em série? E o valor da potência? Comente. e) Preencha a seguinte tabela. Para isso ligue em vazio e curto-circuito os módulos fotovoltaicos. Comente os valores obtidos.

5 Trabalho Prático n. 6 - Baterias para Sistemas Fotovoltaicos 73 Acumuladores de chumbo-ácido selados (VRLA) de gel Características mais relevantes deste tipo de bateria: Recombinação dos gases produzidos durante o seu funcionamento, reduzindo as perdas de água; Reduzida sulfatação das placas; Maiores ciclos de vida (mais de 000 ciclos de carga/descarga); Isenta de manutenção; É sensível a sobrecargas, necessitando de um controlador de carga adequado. Figura 38 Elemento e monobloco de 2 V seladas (VRLA) de gel (Fonte: Curso experto profesional en energía fotovoltaica, Progensa) Enchimento de vasos e medição do electrólito As baterias poderão ou não trazer as placas carregadas electricamente de fábrica, mas sem ácido. Este virá à parte em 6 vasos hermeticamente fechados e a sua capacidade é a de uma garrafa por vaso. Quando se enchem os vasos, convém lavá-las bem antes de as retirar, uma vez que podem ter restos de ácido sulfúrico. Para activar a bateria dever-se-á proceder da seguinte forma: Remover os tampões da bateria e as garrafas de ácido, e preencher cada vaso até transbordar em 0-5 mm no canto superior das placas.

6 Trabalho Prático n. 6 - Baterias para Sistemas Fotovoltaicos 75 Carga e descarga das baterias solares de chumbo-ácido monobloco 2 V A carga das baterias poderá ser feita com módulos FV ou com carregadores de baterias (rectificadores eléctricos). No segundo caso, poderá ser utilizado um carregador de 5 V/6 A. Um reóstato de 8 A/8 Ω pode, em caso de necessidade, ser utilizado para regular o valor da intensidade de corrente na carga entre 4 a 6 A. Figura 4 Esquema de ensaio da carga de uma bateria Tente utilizar cablagens de 6 ou 0 mm 2 e tenha em atenção que deverá ainda apertar bem os bornes das baterias e as ponteiras que forem colocadas nas extremidades das cablagens. Quando uma bateria estiver a ser carregada, o valor da corrente irá diminuir, o que deverá ser de novo corrigido e aumentado. Quando não existirem mais variações no voltímetro e amperímetro, é sinal que a bateria está carregada. Há que ter em conta que a temperatura tem influência na carga de uma bateria. Regime de descarga Para poder analisar a descarga de uma bateria deverá ser realizada a seguinte montagem. Figura 42 Esquema para medição da descarga de baterias (Fonte: Prácticas de energía solar fotovoltaica, Progensa) Uma bateria estará descarregada quando a sua capacidade diminui 20%.

7 83 TRABALHO PRÁTICO N. 7 Trabalhos com Reguladores de Carga Digitais. Introdução Teórica O regulador digital que se vai utilizar neste trabalho é o STECA PR3030 c/ LCD. Este regulador é utilizado para controlar sistemas fotovoltaicos de pequena e média potência, onde é necessário um equipamento de baixo consumo, fiável e de baixo preço. Figura 46 Regulador digital "Shunt" PR3030 c/lcd da Steca Solar O regulador é do tipo Shunt ou paralelo (ver livro Curso Técnico Instalador de Energia Solar Fotovoltaica ). Tem incorporado um microcontrolador que controla a instalação fotovoltaica. Dispõe de um sistema de programação que permite um controlo capaz de adaptar-se a diferentes situações de funcionamento da instalação de uma forma automática, permitindo a modificação manual dos seus parâmetros, como por exemplo a determinação do estado de carga (SOC). É igualmente possível mudar a configuração do tipo de bateria Gel/AGM. A configuração standard do regulador é Li. A configuração do tipo de bateria tem repercussões sobre a tensão de corte do regulador. Se se usar

8 Trabalho Prático n. 8 - Onduladores (Inversores) de Onda Quadrada Modulada Lista de material a utilizar Inversor AJ275-2-S (200 W/2 V); Osciloscópio; 4 Multímetros; Bateria em substituição de um módulo FV; 8 Garras de crocodilo ou pontas de prova com cm de comprimento e com as secções adequadas para o lado DC; 0 m de Cabo Radox Solar 4 e de 6 mm 2 ; 4 Lâmpadas AC de 25, 40, 60 e 00 W; 4 Suportes para as lâmpadas acima mencionadas. 4. Esquema de montagem Figura 56 Circuito eléctrico para a obtenção de valores no inversor 5. Procedimento a) Anote as características do inversor. b) Faça o dimensionamento das cablagens, interruptor ou disjuntor e protecções adequadas ao trabalho em questão. c) Calcule as potências e o rendimento do inversor através das seguintes fórmulas: P DC = V DC x I DC P AC = V AC x I AC η= 00 X (P AC / P DC ) d) Monte o esquema da figura 56. Este permitirá obter os valores das tensões e correntes de entrada e saída do inversor. e) Como carga utilize lâmpadas de 230 VAC de 25, 40, 60, 00 e 40 (paralelo de duas lâmpadas de 00 e 40 W), 60 W (paralelo de duas lâmpadas

9 0 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica 4. Esquema de montagem Figura 65 Esquema de montagem 5. Procedimentos a) Efectue o dimensionamento do sistema, calculando cablagens, protecções, altura total de bombeamento, cálculo do gerador FV da bomba submersível. b) Será que a altura manométrica vai influenciar o valor da corrente absorvida pela bomba? Explique. c) Monte o esquema da figura 65, tendo em conta os cálculos realizados na alínea a).

10 24 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica Figura 73 Inclinómetro (Fonte: org/wikipedia/commons/d/d8/ Clinometerlow.jpg) Mês Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Radiação Média Mensal H (34) Figura 74 Radiação solar disponível Esquema unifilar de uma instalação fotovoltaica autónoma em AC Para a realização dos circuitos deverá reger-se pelas normas em vigor para sistemas fotovoltaicos disponíveis no livro "Curso Técnico Instalador Energia Solar Fotovoltaica". As cargas a alimentar serão as seguintes: Cargas N. de Cargas Potência (W) N. de Horas Tabela 38 Cozinha - Lâmpada fluorescente Sala - Lâmpada (continua na página seguinte) Quarto - Lâmpada Quarto 2 - Lâmpada 2 Casa de banho - lâmpada 3 Corredor - Lâmpadas 2 Cozinha - Frigorífico 70 6

11 28 Laboratórios de Energia Solar Fotovoltaica De seguida são apresentadas algumas fotos de um sistema montado e com os quadros de protecção: Figura 79 Vista geral do sistema em DC e em AC (figura à esquerda) Figura 80 Quadro de protecção das strings dos módulos FV (figura à direita) Figura 8 Módulos FV e prancheta com os equipamentos (figura à esquerda) Figura 82 Quadro de protecção das cargas em AC (figura à direita) 2. Objectivos Saber realizar o dimensionamento dos seguintes parâmetros de um sistema de alimentação de uma vivenda em corrente alternada 230 VAC; Saber dispor os equipamentos na prancheta; Desenhar o esquema unifilar da instalação; Colocar em serviço o sistema fotovoltaico; Detectar possíveis avarias. 3. Lista de material a utilizar Prancheta de madeira de 4 x 4 x 0,03 m; Módulos FV; Inversores; Regulador de carga com LCD; Baterias estacionárias de 2 VDC ou 2 VDC; Estrutura de telhado plano para os módulos FV;

12 39 TRABALHO PRÁTICO N. 3 Instalação de um Sistema de Microgeração Fotovoltaica com uma potência de ligação de 3,68 kw ligado à Rede Eléctrica. Introdução Teórica A microgeração, ou microprodução, como também é chamada, consiste na produção de energia em pequena escala, utilizando equipamentos de energias renováveis ligados à rede pública. Neste trabalho laboratorial pretende-se que os alunos implementem um sistema de microgeração em laboratório ou então na própria escola. Na seguinte figura é apresentado o diagrama de blocos de um sistema de microgeração. Figura 86 Diagrama de blocos de um sistema de microprodução fotovoltaico ligado à rede (Fonte: FFSolar)

13 Trabalho Prático n. 3 - Instalação de um Sistema de Microgeração Fotovoltaica com uma potência de Ligação de 3,68 kw à Rede Eléctrica 53 f) Insira a ficha na tomada "SMA COM" da Sunny WebBox, conforme indica a seguinte figura. Figura 00 Inserção da ficha na tomada "SMA COM" da Sunny WebBox (Fonte: de/smaprosa/dateien/2585/ SWebBox-TPT0232.pdf) g) Descarregue o assistente da Sunny WebBox na zona de descargas em h) Execute o ficheiro Sunny-Webbox-assistant.exe. O assistente abrir-se-á no browser. Figura 0 Assistente da instalação do software da Sunny WebBox (Fonte: smaprosa/dateien/567/swebbox20-se-bpt020.pdf) i) Siga todas as indicações do assistente e configure a Sunny WebBox.