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INSTALAÇÃO EÓLICA E FOTOVOLTAICA RESIDENCIAL.
DESCRIÇÃO: Sistema híbrido de produção de energia, Gerador eólico, e painéis fotovoltaicos integrados. Capacidade de produção:42.1 A/h ou 550 watts/h em condições ótimas. Equipamentos:Gerador eólico AIR403 Marine
12v/400watts,Painéis fotovoltaicos Local: Praia do Ouvidor,Garopaba -SC. Pesquisa - Cotações - Compra. A pesquisa sobre o assunto ocorreu na internet, .Observa-se uma grande quantidade de Sites sobre o assunto a nível de América do Norte, Europa e Austrália. No Brasil , conseguimos encontrar material de pesquisa, mas poucos Sites de Empresas que comercializam os materiais. Mesmo os Sites em outros países, não dispunham de informação técnica capaz de suprir nossas perguntas. Após a decisão do que realmente desejávamos, e rabiscado o projeto,optamos em comprar os equipamentos em São Paulo da empresa Energia Pura Ltda ,distribuidora no Brasil dos Geradores eólicos da Southwest Windpower fabricante do modelo Air403 e também distribuidor Siemens de painéis fotovoltaicos e acessórios bem como as baterias que utilizamos no projeto. A empresa Energia Pura nos acenou com pronta entrega e preços que para o momento e se tratando de equipamentos importados nos pareceram atrativos. Problemas:
Montagem : Anexo fotos e comentários sobre a montagem.
A foto esta ruim, logo substituirei, mostra a casa olhando-se de oeste para o leste, a direita poste de eucalipto tratado (poste de energia), e mostra a torre de pedra que abriga as caixas de água e tanque de água quente, e também onde estão as baterias/regulador/inversor etc. A opção de instalar o gerador e as placas no poste, ocorreu por segurança dos mesmos, e também para posicionar melhor o gerador e as placas que no caso do gerador ficou livre para receber os ventos e as placas escaparam da sombra gerada pelas casuarinas à esquerda na foto.(essas razão de muitas brigas corta/não corta/corta/não corta) e não foram cortadas. A princípio, pela falta de experiência que continua...foi difícil trabalhar com os equipamentos naquela altura, até que a luz surgiu e construímos uma plataforma:
A foto da uma visão de norte para sul mostra os coletores/aquecedores de água, a casa está mais à direita na foto e a sombra que vemos no pé do poste são das casuarinas. Com a construção do andaime,o serviço ficou mais fácil, pois podíamos subir às vezes duas pessoas o que facilitou bastante.Os coletores de calor para água estão na sombra neste momento, mas a água está quentinha pois o sombreamento inicia lá pelas 15:00 horas .Não confundir as placas de aquecimento de água com os painéis fotovoltaicos. O processo é completamente diferente, para água se utiliza o calor do sol e para as fotovoltaicas o que importa é a quantidade de luz e não o CA. Após a colocação do poste , iniciamos a colocação dos cabos e tubulação para os mesmo, para conduzir a eletricidade gerada até o banco de baterias no interior da torre da casa.
As fotos mostram a caixa no pé do poste, o tubo plástico no poste e a outra caixa de passagem já no pé da torre da casa. Esse trabalho é simples, similar a qualquer instalação elétrica e os materiais são facilmente encontrados nas lojas de materiais elétricos. As caixas de passagens são necessárias para movimentação dos cabos que neste projeto foram calculados para oferecer perda media de corrente. À distância dos geradores até o banco de baterias é
de 26 metros. As caixas são de concreto 30x30 c/tampa e sem fundo. A tubulação é de pvc rígido 2.1/2 polegadas em barras de 3 metros (preto) chamados eletrodutos as emendas são feitas com luvas do mesmo material e roscadas as curvas e joelhos também da mesma linha. A fixação do tubo no poste foi feita com as fitas de
alumínio próprias para esse fim. Problemas:
Solução:Usar tubulação de maior diâmetro e paciência. Montagem da Turbina gerador eólico Air-403.
Iniciamos a montagem do gerador eólico, que no manual muito bem explicada essa parte e já traduzido para o português facilitou bastante. O gerador é de fácil montagem, seguidos os passos do manual e com muito carinho o gerador foi instalado no topo do poste. Utilizamos um pedaço de 1,20m tubo galvanizado de 1.1/2 polegada e duas abraçadeiras galvanizadas de 180mm de diâmetro utilizadas em montagens elétricas em postes de madeira encontradas em empresas que fazem instalações elétricas de redes de transmissão de energia.(Santa Rita/Luminar/Botega ,aqui em SC). O tubo além da galvanização recebeu uma pintura com tinta preta bem como as abraçadeiras. Os cuidados foram, encontrar um tubo no diâmetro solicitado pelo fabricante, observar as distâncias mínimas para o livre girar das pás, e montar o mesmo no prumo vertical para proporcionar o correto giro da turbina quando da mudança da direção do vento. A ligação elétrica é simples, são três fios que saem da turbina, um para o aterramento, um positivo e outro negativo, estão bem identificados. Por usarmos cabos de bitola maior, utilizamos para a
conexão entre a turbina e os cabos conectores tipo sapata, e nas pontas dos
fios da turbina soldamos com estanho Os cuidados são para garantir bons contatos e preservar os mesmos devido a casa estar a beira-mar. O fio do aterramento 10mm2 desce junto com os cabos até a caixa no pé do poste onde colocamos uma haste de aterramento cobreada de 2.00 m. A turbina é muito bem construída, sua montagem é muito fácil, acompanham no kit algumas ferramentas, gel anticorrosão. É preciso muita atenção na montagem das pás, que são a parte mais frágil do conjunto.Construídas em fibra de carbono são muito leves e afiadas. Problemas: Para o aprumo da turbina, tivemos um pouco de trabalho porque o poste de madeira não é reto como desejávamos que fosse, com as duas abraçadeiras conseguíamos um pouco de regulagem em um sentido então, com a substituição dos parafusos que fixam o tubo nas abraçadeiras por parafusos mais compridos e com a colocação de algumas arruelas,conseguimos deixar o prumo vertical 100%. O fabricante no manual e no seu marketing de venda diz que o sistema é simples e barato...ou seja você pode ligar a turbina diretamente ao banco de baterias (mínimo de 400A) e está tudo pronto. Isso está em conflito com as recomendações dos fabricantes de baterias que recomendam para as baterias uma carga linear. Talvez o fato da tradução do manual tenha falhado nesse sentido, ou a compreensão do assunto para o tradutor tenha sido errada. A turbina AIR403, não possui um regulador de voltagem e sim um controlador, que de acordo com a regulagem arma e desarma o alternador, a mesma vem setada de fábrica para 14,1v ou seja, ela vai produzir até que consiga do banco de acumuladores essa resposta de carga, se os acumuladores responderem com essa carga em baixo então ela desarma o alternador não produzindo até sentir que os acumuladores perderam carga rearmando novamente. Mas o agravante está em a turbina não manter esses 14,1 e trabalhar dentro de uma faixa que vai de 13,8 até 17,4v não mantendo uma carga linear que seria de 13,8 . Com isso as baterias, carregadas e mantidas neste regime vão sofrer com sulfatação , e evaporação excessiva do eletrólito diminuindo consideravelmente sua vida. Com esse "gato" já tivemos problemas com o banco de baterias, algumas expulsaram a solução de eletrólito. Sobre isso comentaremos qundo falarmos sobre os acumuladores. A solução para o problema aparece impressa no manual, que diz que se pode utilizar reguladores de carga externos, do tipo de desvio de carga, e para isso toda a regulagem da turbina deve ser girada no sentido horário. O regulador de voltagem do tipo de desvio de carga (que é uma função), mantém a voltagem dentro da linearidade exigida, e a função desvio de carga , desvia a corrente que está sobrando quando as baterias estão (cheias) para outro tipo de consumo...que pode ser uma resistência para aquecimento de água, ou até mesmo outro banco de baterias. O modelo da TRACE C-40 incorpora essa função, mas são necessários dois para o sistema funcionar, o primeiro será configurado para regular a corrente gerada pela turbina e o segundo configurado para ler a carga das baterias e desviar a carga excedente. MONTAGEM DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS.
A instalação dos painéis fotovoltaicos é bastante simples, a caixa de ligação das placas está na parte traseira, é uma caixa plástica com tampa e dois parafusos removem a mesma, os terminais para ligação dos cabos estão bem visíveis e marcados suas polaridades. O painel é construído em uma estrutura de alumínio, que contém na parte traseira uma furação no mesmo para se utilizar na fixação. Como nossa montagem foi realizada em um poste, precisamos construir um quadro de cantoneiras, para fixar as abraçadeiras e dar um reforço extra a todo o conjunto. As fotos dão uma idéia do mesmo, a estrutura foi construída em ferro cantoneira de 1.1/4 x 1/8 galvanizado, e depois de pintado de preto. Também utilizamos dois pedaços de barra chata de ferro para, depois de encontrado o angulo de inclinação , manter os mesmos na posição, 30 graus em direção norte. Os furos originais dos painéis foram mantidos, acreditamos que essa sub-estrutura melhorou a estabilidade dos mesmos, porque o local recebe muito vento nordeste e sul. As abraçadeiras utilizadas, são encontradas nas lojas de materiais elétricos e utilizadas em montagens padrão de redes elétricas em postes de madeira, no caso duas de 190mm de diâmetro. Os parafusos de fixação, são de aço inox , quase toda a montagem com a bitola de ¼. Os cabos que interligam os painéis, até os cabos condutores no alto do poste são cabos pp de 2x4mm2, tem uma capa preta externa, protetora dos dois fios internos, e a conexão dos mesmos com os cabos de 35mm2, com conectores tipo sapata de latão na bitola dos mesmos. Os cabos pp, com terminais de fio estanhados, montados nas extremidades, inclusive no interior das caixas de conexão dos painéis. Problemas: Somente a necessidade de utilização de duas barras chatas no sentido vertical da montagem para dar mais firmeza ao conjunto. Hoje para uma nova montagem deste tipo, construiríamos a estrutura toda em ferro como descrevemos e toda soldada, já calculada a inclinação, o conjunto estaria pré-montado e fácil de se instalar. O acréscimo de painéis nesta construção pode ser efetuado abaixo dos mesmos e não no sentido lateral. ESTANTE PARA AS BATERIAS:
Como o local que escolhemos para acomodar as baterias, não oferece muito espaço, tivemos que otimizar a estante , de formas que ficasse funcional, na manutenção, de boa robustez porque as baterias pesam cada uma 28,6 kg um total de 171.6 kg . A construímos em madeira de lei, quatro pés de 5x8 com as prateleiras encaixadas, ela ficou um pouco instável porque os pés estão muito próximos uns dos outros e no local o contra-piso também não é regular.Para solucionar isso a fixamos na parede com buchas e parafusos. A segunda foto mostra como foi efetuada a montagem do barramento de cobre que interliga todas as baterias.
O barramento de cobre facilita a conexão entre as baterias e também dos cabos dos periféricos. Utilizamos barra de cobre de 3/4x1/4 para ir dos terminais das baterias até a barra principal e barra de 1.1/4 x ¼ para o barramento vertical, positivo e negativo. Poderíamos utilizar material mais fino, mas só o encontramos naquele momento nessa bitola. Problemas: Pouca estabilidade devido à proximidade dos pés e o piso que não é regular no local. Concluímos que a solução foi economicamente muito boa, na parte de operacionalidade ficou muito bom para movimentar as baterias , bem como as conexões, a robustez que esperávamos também ficou muito boa. BATERIAS MOURA CLEAN:
As baterias moura clean, que estamos utilizando no sistema, desenvolvidas pelo fabricante, prometem suprir o mercado brasileiro com um produto de ótima qualidade para o segmento de energia alternativa. Nosso conhecimento sobre o assunto é muito pequeno e não podemos discutir e comparar o produto com outros fabricantes. O próprio projeto da Moura é também recente (02) anos de mercado. Relatamos aqui, somente a montagem e alguns problemas que tivemos com os acumuladores. A bateria sugerida na época de compra pela empresa
energia pura foi o acumulador: Após a montagem, e o sistema eólico em funcionamento, observamos vazamento de eletrólito, (solução de ácido sulfúrico, altamente corrosivo) em alguns acumuladores, o fabricante promete drástica redução de emissão de gases ácidos e vazamentos. Contatamos o serviço de atendimento ao cliente, e fomos muito bem atendidos, relatamos o acontecido e o fabricante prontamente substituiu as baterias que apresentaram o problema. Logo após a substituição o problema voltou e novamente relatamos o acontecido a assistência técnica que, enviou um técnico para verificar as baterias, constatado o problema a fábrica informou que realmente houve problemas com algumas séries na produção e as mesmas estavam com níveis muito altos de solução, associado esse problema com os níveis de tensão que o gerador estava oferecendo naqueles dias de ventos muito fortes ao conjunto de baterias ,creditamos esse vazamento. A assistência otimizou os níveis de eletrólito em todas as baterias e substituiu as válvulas de segurança de todas as baterias, bem como mediu a carga e condições das mesmas, em data posterior recebemos novamente a visita do técnico que gentilmente nos ofereceu uma pasta para não permitir a formação de resíduos nos terminais e barramento do sistema. A produção eólica no momento está sendo controlada manualmente, até que instalemos um controlador de carga no sistema. E quanto ao atendimento da Moura , podemos dizer que estamos muito satisfeitos por toda atenção dispensada e que ainda mantém sobre o assunto o que nos leva a creditar todos os votos no projeto da mesma .
A foto esta na horizontal, e mostra o "quadro de comando", montado sobre uma tábua de madeira de lei. À direita o controlador de carga dos painéis fotovoltaicos, responsável pela regulagem da voltagem vinda dos painéis. Antes seguindo os cabos azul e preto para a esquerda, uma chave faca de dois pólos utilizadas para ligar e desligar o controlador em caso de manutenção. O porta fusíveis direita à cima, ainda não estava com os cabos de ligação, faz parte do esquema elétrico dos painéis e está entre o fio positivo que sai do controlador até as baterias, colocado para garantir segurança ao controlador em caso de elevação de corrente nas baterias. As chaves facas do AIR403, estão a primeira bem ao centro e abaixo na foto e a outra utilizada para curto circuitar a turbina à esquerda. Os pequenos pedaços de barra de cobre foram utilizados para facilitar a colocação dos conectores tipo sapata e receber os cabos. Podemos observar atrás a estante de madeira com as baterias. CÁLCULO DOS CABOS: Todos os sistemas elétricos perdem energia pela resistência dos fios usados, A distância dos sistemas geradores até os acumuladores devem ser checados e calculados pois podem minimizar muito os custos do projeto. No caso do gerador, o manual oferece uma tabela de distâncias e bitolas de fios e cabos a serem utilizados, oferecendo uma perda de 5% anual. Se você for do tipo perfeccionista e ou tiver um aprofundado conhecimento eletro-eletrônico ou até mesmo resolver estudar o assunto verá que nem tudo que reluz é ouro. Mas continuando, optamos em minimizar mais ainda as perdas, pois essa geração é o retorno de todo o investimento e 5% é um bom número. Tínhamos um problema e não tínhamos a fórmula,
resolvemos ligar para nosso amigo Ricardo Ruther, prof. Responsável pelo
LAB-SOLAR da UFSC relatando a idéia de minimizar as perdas no sistema ,
gentilmente Ricardo nos atendeu com a fórmula que descrevemos abaixo, assim
pode-se calcular comprimentos e bitolas de fios e cabos elétricos em
projetos , visando a otimização das perdas..até mesmo de um chuveiro
"argh"elétrico. A:ÁREA DA SEÇÃO RETA DO CABO MM2 Ex: um gerador de 400watts/12 v a uma distância de 30 metros do banco de baterias, admitida uma perda de 2% nesse percurso necessita que bitola de cabo elétrico? A=(2X30X0.0178X400)/(0.02X12X12) INVERSOR: O inversor é o equipamento responsável pela modificação do tipo de corrente e tensão. No sistema de produção e armazenamento, trabalhamos com corrente contínua e tensão de 12 volts. O que faz o inversor: Ele transforma a corrente contínua em corrente alternada , pega os 12 v do banco de baterias e transforma em corrente alternada de 220 v ou se for o caso 110v, para isso tem que se especificar. O equipamento de acordo com os consumidores... Em nossa instalação o colocamos um pouco ao lado da estante de baterias, e um cabo transporta a corrente já transformada até o quadro de distribuição da casa...e para as tomadas, interruptores conseqüentemente. O equipamento que escolhemos é produzido no Brasil em Maringá-PR, A empresa Alliance Ind. E Com de Equipamentos eletrônicos Ltda. Até o presente momento não tivemos problema com o equipamento. O modelo que escolhemos foi o Protheus P12-600 watts. E as poucas informações que temos é que o equipamento funciona muito bem. Pontos negativos: não nos agradou o tipo de conexão utilizada para os consumidores, duas tomadas monofásicas de muito pouca firmeza, e a recepção dos cabos que vem das baterias são do tipo bornes e poderiam ser um pouco mais reforçados. Informações : www.alliance-solar.com.br Telefone: 44-2598929 LOGO ANEXAREMOS MAIS PÁGINAS E FOTOS E INFORMAREMOS... ESTAMOS TRABALHANDO NA CONCLUSÃO E MONTANDO O RELATÓRIO SOBRE O POÇO D'AGUA QUE TAMBÉM FUNCIONA COM ENERGIA ALTERNATIVA.
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