Se você está considerando instalar um sistema solar híbrido com baterias, é normal ter dúvidas sobre como dimensioná-lo corretamente. Neste guia prático você vai aprender a como dimensionar sistemas híbridos com baterias, vamos explicar, de maneira clara e objetiva, o passo a passo para dimensionar um sistema eficiente que atenda às suas necessidades. Abordaremos todos os detalhes para que você faça as melhores escolhas para o seu projeto.
O que é um Sistema Solar Híbrido?
Um sistema fotovoltaico híbrido combina a solução on-grid com a autonomia dos sistemas off-grid. Isso significa que, além de gerar energia por meio dos painéis solares e injetar o excedente na rede, o sistema conta com baterias que armazenam energia.
No coração dessa tecnologia está o inversor híbrido, responsável por converter a energia gerada pelos painéis em uma forma compatível com os aparelhos da sua casa, além de gerenciar o fluxo de energia entre os painéis, as baterias e a rede elétrica. Com esse controle inteligente, o sistema otimiza o uso da energia solar e assegura fornecimento contínuo, mesmo em situações de instabilidade na rede.
Essa abordagem permite:
- Reduzir a dependência da rede elétrica;
- Aumentar a resiliência do fornecimento de energia;
- Promover economia significativa na conta de luz;
- Mas principalmente, aumenta a qualidade de vida, protegendo você e seus entes queridos de apagões.
Assim, o sistema oferece uma solução completa tanto para residências quanto para empresas.
Por que Dimensionar um Sistema Híbrido?
Um dimensionamento inadequado pode resultar em um sistema que não atenda às suas necessidades energéticas ou que seja excessivamente caro. Por isso, entender suas demandas energéticas é fundamental para otimizar seu investimento e garantir a eficiência do sistema.
Para dimensionar um sistema híbrido, é necessário seguir o dimensionamento do on-grid, e depois realizar um da parte off-grid. Pelo lado on-grid, é da forma convencional como o integrador de energia solar já conhece:
- Consumo de energia (fatura de energia);
- Potência do painel solar;
- Eficiência e potência do inversor;
- Alguns outros fatores que também são considerados, como ângulo, posição no telhado…
Mas, o foco desse conteúdo é realmente como dimensionar sistemas híbridos, com o foco sendo muito na parte das baterias, que é o que realmente gera dúvida nos integradores.
Para realizar o dimensionamento de sistemas off-grid, basta seguir as 5 premissas para o dimensionamento de um sistema fotovoltaico híbrido.
Vídeo de Como Dimensionar Sistemas Híbridos
Além desse conteúdo em texto, também realizamos um vídeo completo, que te explica o passo a passo de como realizar o dimensionamento de sistemas híbridos, que você pode conferir no canal do YouTube da Solfácil:
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Agora, para realmente começarmos de fato, vamos dividir o processo de dimensionamento em cinco etapas essenciais, que chamamos das 5 premissas para o dimensionamento de um sistema fotovoltaico híbrido. Abaixo, detalhamos cada uma delas:
1. Potência Total e Simultaneidade das Cargas Prioritárias
Como a primeira premissa, é necessário identificar as cargas que você deseja conectar ao sistema híbrido. Aqui será necessário listar os equipamentos essenciais, os equipamentos que você vai conectar na bateria do sistema híbrido, alguns dos itens mais comuns são:
- Geladeira;
- Roteador;
- Ar-condicionado;
- Iluminação;
- Outros aparelhos críticos.
Cada equipamento tem uma potência nominal, que você pode encontrar na etiqueta do próprio aparelho ou na documentação. Caso você não encontre no equipamento, na internet você também encontra essa informação.
Após isso, basta somar a potência de todos os equipamentos para obter a potência total necessária. Para ilustrar melhor essa premissa, vamos considerar um exemplo prático:
| CARGAS | POTÊNCIAS |
| Antena | 80W |
| Roteador | 30W |
| Computador | 300W |
| Iluminação | 140W |
| Refrigerador | 500W |
| Freezer | 500W |
| Adega | 250W |
| Ar condicionado | 2400W |
| Forno Elétrico | 1200W |
Agora que identificamos os equipamentos que serão conectados à saída de backup, é hora de calcular a potência necessária e garantir que tudo funcione corretamente.
Mas antes, é necessário também multiplicar os equipamentos por seu fator de potência (FP), neste caso em específico vamos considerar o FP de 1, mas lembrando, caso tenha motores ou outros equipamentos específicos, esse valor vai mudar.
| Aparelho Doméstico | Potência [W] | FP |
| Antena | 80W | 1 |
| Roteador | 30W | 1 |
| Computador | 300W | 1 |
| Iluminação | 140W | 1 |
| Refrigerador | 500W | 1 |
| Freezer | 500W | 1 |
| Adega | 250W | 1 |
| Ar condicionado | 2400W | 1 |
| Forno Elétrico | 1200W | 1 |
Com isso, obtemos uma potência total de 5400W ou 5,4kW.
Além disso, para um cálculo ainda mais preciso, é essencial considerar perdas de energia, como as causadas por fiação e cabeamento. Por isso, aplicamos um acréscimo de 10% sobre a potência total.
Assim, em vez de 5,4kW, a potência do projeto será calculada como a soma das cargas mais 10% de perdas, resultando em um total de 5940W (5,94kW).
Pprojeto = Pcargas + [Pcargas × Perda]
Pprojeto = 5400 + [5400 × 0,1]
Pprojeto = 5940 W ou 5,94 kW
Como último ponto dessa premissa, também será necessário considerar a simultaneidade das cargas. Ou seja, qual a potência total quando usamos todos os equipamentos ao mesmo tempo, lembrando que não devemos usar todos de forma simultânea, um bom exemplo é que se eu estou com ar condicionado ligado, o aquecedor deve estar desligado.
Isso ajudará a determinar o dimensionamento correto do inversor e deve ser analisado junto do cliente, entender quais equipamentos ele usa de forma simultanea. Também podemos utilizar ferramentas como o Home Kit da GoodWe ou outros medidores. No caso deste cliente, identificamos que ele não utiliza todos os equipamentos ao mesmo tempo.
Após uma aferição durante uma semana, identificamos que a potência máxima utilizada simultaneamente foi de 4,75kW. Com esse dado, calculamos a simultaneidade das cargas, que resultou em 80% (4750W dividido por 5940W). Esse valor é crucial para garantir um dimensionamento eficiente e evitar sobrecarga no sistema.
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2. Respeito ao Limite de Potência do Inversor
Depois de calcular a potência total das cargas, escolha um inversor que suporte essa demanda. Se a soma das potências for, por exemplo, 3kW, opte por um inversor de pelo menos essa capacidade. É sempre recomendável escolher um inversor com uma capacidade ligeiramente superior à demanda máxima esperada, para garantir segurança.
Seguindo com o nosso exemplo prático, precisamos consultar o datasheet do inversor do fabricante e analisamos o “dados de saída CA (backup)” para encontramos um modelo adequado. Neste exemplo, será considerado um datasheet de um inversor da GoodWe.
Para facilitar, segue um print do datasheet da área dos “dados de saída CA (backup)“:
Para este caso, considerando a potência de 4,75kW, podemos considerar o inversor de 6kW da GoodWe, como a melhor escolha, garantindo um funcionamento seguro e eficiente.
Se a simultaneidade do seu sistema for, por exemplo, de 8kW, uma solução viável seria utilizar dois inversores, um de 6kW e outro de 3,6kW.
3. Limite de Potência da Bateria
Seguindo o nosso exemplo prático, vimos que um inversor de 6kW já atende a necessidade do cliente, pois supera a simultaneidade de 4,75kW. Isso garante que o sistema funcione corretamente dentro dos limites do equipamento, evitando riscos de sobrecarga e otimizando a performance do sistema.
Agora, ao analisar a bateria, é essencial conferir informações como Energia Nominal (kWh), Energia Utilizável (kWh) e Potência Nominal (kW) no datasheet.
Esses dados são fundamentais para garantir que a bateria escolhida seja compatível com o consumo e a autonomia desejada para o sistema.
Alguns casos a energia nominal você não vai encontrar no datasheet, e isso acontece por conta da bateria ter uma profundidade de descarga (DoD) de 100%.
Por mais que a bateria que a Solfácil trabalha tem um DoD de 100%, vou considerar uma bateria um pouco mais antiga da GoodWe, que tem 90% de DoD, assim vai facilitar para o entendimento dos cálculos.
Mas voltando aos cálculos, nessa etapa eu preciso da Potência Nominal (kW) da bateria, e isso eu posso encontrar no datasheet do fabricante:
Para facilitar, segue um print do datasheet da bateria da GoodWe:
As nossas cargas simultâneas são de 4,75kW, então acessando o datasheet da GoodWe, tenho a informação da potência nominal de 2,88kW por bateria, com um limite de 5,76kW (com duas ou mais baterias). Então, para este caso, precisaremos de, no mínimo, duas baterias.
Além disso, é importante ressaltar que, para o modelo de bateria escolhido, podemos utilizar até seis unidades por inversor, permitindo um dimensionamento mais flexível, mas a potência nominal máxima é de 5,76kW.
4. Tempo de Autonomia e Consumo das Cargas Prioritárias
A simultaneidade no uso das cargas é outro fator essencial a considerar. Caso não entendamos essa relação e assumamos que todas as cargas serão utilizadas ao mesmo tempo, poderemos atingir um total de 5,94 kW, o que excede a potência nominal de 5,76 kW. Nessa situação, seria necessário adicionar um inversor para assegurar o fornecimento adequado de energia.
Sendo assim, precisamos entender com o cliente, realmente de fato qual vai ser a autonomia que ele deseja para cada equipamento, o que ele vai querer que a bateria suporte, em caso de falta de energia.
Para este exemplo, vamos considerar 6 horas para refrigeradores e roteadores, 4 horas para computadores e iluminação, e 3 horas para o forno e ar-condicionado.
Também vamos considerar uma margem de 10% para perdas, assim conseguimos calcular a quantidade necessária de baterias, garantindo que o sistema atenda às expectativas de desempenho e confiabilidade do cliente. Veja como ficou
| Aparelho eletrodoméstico | Potência [W] | Uso estimado [h] | Energia [kWh] |
|---|
| Antena | 80 W | 6 horas | 0,528 kWh |
| Roteador | 30 W | 6 horas | 0,198 kWh |
| Computador | 300 W | 4 horas | 1,320 kWh |
| Iluminação | 140 W | 4 horas | 0,616 kWh |
| Refrigerador | 500 W | 6 horas | 3,300 kWh |
| Freezer | 500 W | 6 horas | 3,300 kWh |
| Adega | 250 W | 6 horas | 1,650 kWh |
| Ar condicionado | 2.400 W | 3 horas | 7,920 kWh |
| Forno Elétrico | 1.200 W | 3 horas | 3,960 kWh |
| Potência total | 5.940 W | Energia Util | 22,792 kWh |
Considerando as perdas, e também o tempo de uso estimado, eu tenho que para esse sistema, a energia útil necessária é de 22,8 kWh.
Com esse dado, passamos para a última etapa do dimensionamento: garantir que a energia utilizável atenda à demanda, considerando o a profundidade de descarga de 90%.
5. Respeito ao DOD da Bateria
A profundidade de descarga (DOD) indica a porcentagem da capacidade da bateria que pode ser utilizada sem prejudicar sua vida útil. Para baterias de chumbo-ácido, o DOD varia entre 30% e 50%, enquanto as baterias de lítio podem ter um DOD de até 100%. Essa informação é crucial para garantir que você não exceda o limite de descarga, assegurando a longevidade da bateria.
Para atender aos 22,8 kWh do nosso exemplo prático, vamos para a linha “Energia Utilizável (kWh)”, e precisamos de um valor superior, neste caso, consideramos no mínimo o 24 kWh.
Assim, o dimensionamento ideal exige 5 baterias Lynx Home U para um desempenho eficiente e confiável.
Já pensou em ser um parceiro Solfácil e ter acesso a diversos benefícios que apenas um integrador parceiro da Solfácil possui? Então já clica no botão abaixo e venha fazer parte do maior ecossistema de energia solar:
Conclusão – Como Dimensionar Sistemas Híbridos
Agora que chegamos ao final do dimensionamento, vamos recapitular os principais pontos:
- Potência total das cargas simultâneas: O sistema precisa suportar uma demanda de 4,75 kW.
- Escolha do inversor: Com base nessa potência, foi definido um inversor híbrido de 6 kW.
- Quantidade mínima de baterias: Inicialmente, identificamos a necessidade de pelo menos duas baterias.
- Tempo de autonomia: O consumo estimado de energia é 22,8 kWh, determinando a capacidade de armazenamento necessária.
- Capacidade total de baterias: Para garantir um funcionamento eficiente e respeitar o DoD, o sistema precisa de cinco baterias Lynx Home U de 5,4 kWh.
Com essas definições, temos um sistema robusto e eficiente, composto por um inversor híbrido de 6 kW e cinco baterias Lynx Home U, garantindo um fornecimento confiável de energia.
Espero que você tenha apredido a como dimensionar sistemas híbridos, e qualquer dúvida, não deixe de entrar em contato com a Solfácil.
Autores
Pedro Henrique Aguillar
Assistente de marketing pela Solfácil, atuando em frentes de SEO e copywriter.
LinkedIn do Pedro
Guilherme Peters Junior
Especialista de marketing pela Solfácil, atuando em frentes de SEO, geração de conteúdo e inbound marketing. Trabalha no setor de energia solar desde 2018, na qual é apaixonado.
