Diagrama de sistema solar off-grid (isolado)

O que o diagrama mostra

O sistema off-grid, ou isolado, funciona sem nenhuma ligação com a rede elétrica. Toda a energia consumida vem dos painéis, direto ou depois de passar pelas baterias. É a solução para locais onde a rede não chega ou onde levá-la seria caro demais.

O diagrama segue a cadeia clássica: conjunto de painéis → string box → controlador de carga → disjuntor DC → banco de baterias → disjuntor DC → inversor off-grid → disjuntor AC → quadro elétrico → residência, com uma carga extra no quadro para mostrar um segundo circuito e o DPS AC abaixo dele. As massas dos equipamentos vão ao barramento de terra, ligado à haste de aterramento.

Componentes do diagrama

• Conjunto de painéisGrupo de módulos representado em bloco.
• String boxCaixa de junção e proteção das strings.
• Controlador de cargaGerencia a carga das baterias a partir dos painéis.
• 2× Disjuntor DCDisjuntor para circuitos de corrente contínua.
• Banco de bateriasConjunto de baterias interligadas.
• Inversor off-gridInversor isolado que gera CA a partir das baterias.
• Disjuntor ACDisjuntor para circuitos de corrente alternada.
• Quadro elétricoQuadro de distribuição e proteção do sistema.
• ResidênciaUnidade consumidora residencial.
• Carga genéricaQualquer carga ou equipamento consumidor.
• DPS ACProtetor contra surtos em corrente alternada.
• Barramento de terraBarramento de equipotencialização de terra.
• Haste de aterramentoHaste de aterramento cravada no solo.

Como funciona, passo a passo

1. Controlador de carga: recebe a energia dos painéis e carrega as baterias na tensão e na corrente corretas. Os modelos MPPT aproveitam melhor os painéis que os PWM, principalmente em strings de tensão mais alta.
2. Banco de baterias: armazena a energia do dia para a noite e para os dias nublados. Em sistemas residenciais é comum trabalhar em 24 ou 48 V.
3. Inversor off-grid: converte a energia das baterias em corrente alternada para as tomadas e aparelhos da casa.
4. Cargas: tudo o que for ligado depende da energia armazenada, por isso a eficiência dos aparelhos pesa muito no tamanho do sistema.

Quando escolher o off-grid

O off-grid é indicado para sítios, fazendas, casas de praia, estações remotas e bombeamento de água. O desafio é o dimensionamento: o sistema precisa atender ao consumo no mês com menos sol e atravessar dias nublados, o que aumenta bastante o banco de baterias e a quantidade de painéis.

Para estimar o tamanho do banco, veja o tutorial de autonomia de um banco de baterias. Se o local tiver longos períodos sem sol, compare com o off-grid com gerador.

Dicas para adaptar o modelo

• Anote a tensão do banco (12, 24 ou 48 V) nos parâmetros técnicos do inversor off-grid e do controlador de carga: os dois precisam trabalhar na mesma tensão do banco.
• O disjuntor DC entre o banco e o inversor fica no trecho de corrente mais alta: anote a corrente nominal nos parâmetros técnicos dele.
• Substitua a carga genérica por itens reais, como iluminação, motor/bomba ou geladeira, e anote a potência de cada um.
• Use uma área "Casa de máquinas" para agrupar controlador, baterias e inversor.

Perguntas frequentes

Quantos dias de autonomia um off-grid deve ter?

É comum planejar de um a três dias sem sol, conforme o clima do local e a importância das cargas. Mais dias significam um banco maior e mais caro.

Posso usar geladeira e bomba de água no off-grid?

Sim, desde que o inversor suporte a corrente de partida dos motores, que pode ser várias vezes a potência nominal, e que o banco tenha energia suficiente para o consumo diário.

Controlador PWM ou MPPT?

O MPPT aproveita melhor a energia dos painéis, principalmente quando a tensão da string é bem maior que a do banco. O PWM é mais barato e atende sistemas pequenos com painéis de tensão compatível.