Erros em instalações de energias alternativas

Não é invulgar ouvirmos a expressão "instalei um sistema alternativo de energia" mas não sinto uma poupança em termos de custos energéticos.

Existem dois aspectos fundamentais que se têm de ter em conta numa instalação, que podem só por si, tornar o sistema inviável.

Cabos condutores, comprimento e secção

Os sistemas eólicos e fotovoltaicos domésticos, normalmente, produzem valores muito baixos de tensão, se um aerogerador produzir um pico de 20 V e existir a necessidade de 150 metros de cabo, onde flui uma potência de 100W.
Será que posso colocar qualquer cabo ? Supondo que pretendemos usar fio condutor com 1,5 mm² de secção. Todos os materiais têm uma resistência específica ou resistividade , no caso do cobre, esse valor é de 0,017, ou seja, 1 metro de fio de cobre com 1mm² de secção tem 0,017 ohms de resistência eléctrica.

Sendo assim, a resistência eléctrica de um material pode ser calculado por:

• s - Secção em mm²
• ρ - Resistividade em ohm
• l - Comprimento em metros

Se a distância que pretendemos colocar o gerador é de 150m a resistência do cabo será R= 0.0017*150/1,5 = 1,7 Ohm
Se o gerador produz 20V, para debitar 100W, a intensidade será de 5A
A queda de tensão no cabo é calculada pela utilização da lei de Ohm U=RI onde neste caso teremos 1,7*5=8,5V

Como evitar as perdas dos cabos

Existem duas opções:

Se verificarmos pela formula de cálculo da resistividade, a resistência de um condutor é inversamente proporcional à secção do cabo condutor, sendo assim, se aumentarmos a secção as perdas diminuem
Neste exemplo, aumentando a secção para 3mm² as perdas passam a 4,25V e aumentando para 6mm² a perda será de 2,1V.

É viável esta secção de cabo a uma distância tão longa ?

Mesmo com cabo de 6mm² as perdas estão muito próximas dos 10%, o método mais viável, é ter a carga das baterias o mais próximo possível do aerogerador e a sua inversão para tensão e funcionamento normal (110 ou 220)
Com este valor de tensão, a perda no cabo em 150 metros será aproximadamente 1.13 V (a 220V)e 2.26V (a 110V) valores desprezíveis.

É muito comum encontrar instalações em que não existiu cuidado em relação aos cabos e à colocação dos sistemas de carga de baterias e inversão, tornando a instalação de produção de energia pouco rentável ou mesmo inviável.

^*Nota-estes cálculos são teóricos e aproximados, para isso, considerou-se uma temperatura de 20ºC e a ausência de cargas capacitivas ou indutivas no circuito, mesmo assim, é um valor muito aproximado ao valor real de utilização prática

Excesso de consumo no sistema

Ao instalarmos um sistema de produção de energia próprio, ficamos com a noção que vamos ter energia grátis, e vamos ter, no entanto, temos de considerar o consumo que vamos ter.
Supõe-se que adquirimos um sistema de 1000W e instalamos o sistema com um bateria de 12V com carga máxima de 160 A/h. O sistema é instalado numa habitação média e alimenta todos os sectores, basicamente a ideia é substituir a energia do fornecedor pela energia produzida pelo nosso sistema.

A bateria com carga máxima, consegue debitar no máximo 160*12=1920Watts durante uma hora, na habitação temos, máquina de lavar roupa, ferro de engomar, microondas, iluminação, placa eléctrica no fogão, iluminação etc etc etc.
Considerando apenas alguns dos nossos aparelhos de uso comum, tv-100W iluminação 5 lâmpadas-300W 1 lâmpada na cozinha fluorescente 250W(pois é as lâmpadas fluorescentes têm um consumo muito elevado por causa do balastro, a energia luminosa produzida em função do consumo é muito boa mas consome bastante energia eléctrica), frigorifico[geladeira] 300W -(Consideramos uma utilização de 30% do tempo), 1 computador 50 W.

Este conjunto de aparelhos conseguem funcionar aproximadamente duas horas com uma carga completa, têm uma potência total de 1000W. Mas o que acontece se ligarmos o microondas durante 10 minutos, engomarmos a roupa durante meia hora e ligarmos o aquecimento ou o ar condicionado?

Um simples aquecedor a óleo consome 2000W, ou seja, gasta a bateria em apenas uma hora, mas o microondas durante 10 minutos consome o equivalente a 500w de carga 1/4 da bateria... (nem é preciso considerar o ferro de engomar ou o ar condicionado) a carga solicitada é muito elevada, os sistema apenas com estes aparelhos não consegue suportar o consumo durante muito tempo, solicitando uma carga acima do valor que a bateria pode debitar. Neste caso o sistema não serve para coisa nenhuma, porque o seu sub dimensionamento torna invável a sua utilização.

A eficiência deste sistema é nulo, o sistema não suporta a carga pedida, rapidamente fica sem carga, não conseguindo suportar ou carregar o sistema em tempo útil

Será viável adquirir um sistema de 1000W ?

Um sistema de produção de energia é viável se o consumo não exceder o máximo que o sistema pode debitar, deve-se por isso instalar o sistema para que com os aparelhos regularmente ligados não exceda o máximo de débito que o sistema permite.
O sistema deve ser dimensionado para que no mínimo, consiga alimentar um sector que tenha um consumo máximo igual ou inferior ao máximo de carga das baterias.
Um sistema energético de 1000W deve alimentar um sector e não a totalidade da habitação, deve por isso ser dimensionado para ter a melhor resposta em relação à carga e consumo e não utilizado para ligar tudo e mais alguma coisa ao sistema.