Módulo Nº 2 INSTALAÇÃO E DIMENSIONAMENTOS DE SISTEMAS OFF GRID
Por Alex M. Lima
Índice 1 Introdução 2 Dimensionamento Relação de consumo em Watts Dimensionamento do Painel Solar Escolha do Painel Solar Dimensionamento do Controlador de Carga Dimensionamento das Baterias Dimensionamento do Inversor I nversor 3 Iniciando a Instalação 4 Instalação dos Painéis Painéis Solares Solares Associação de Painéis Painéis Solares Perfis e suportes para instalação de Painéis Tipos de estrutura de fixação de painéis solares Estrutura de fixação dos painéis fotovoltaicos – Pontos principais Equívocos sobre as estruturas de fixação do Painel Fotovoltaico 5 Instalando o Controlador de Carga 6 Instalação do Banco de Baterias Associação de baterias em Bancos de Baterias 7 Instalando o Inversor de Tensão Off-Grid On-Grid Ligação na entrada DC e Saída AC 8 Aterramento
Ficha Técnica Edição: Alex Lima Revisão: Dirlene da Costa Imagens: Gabriel Lima
Introdução Neste segundo módulo vamos aprender a calcular um projeto Off-grid e efetuar a instalação. Nesta etapa do nosso curso o aluno terá que ter noção básica de elétrica, recomendamos que assista os vídeos das aulas da apostila de “Eletricidade Básica” Para Dimensionar um sistema On-Grid assista este vídeo https://www.youtube.com/watch?v=NdFHC3gv63U
Iniciando o Dimensionamento
Na hora de estimar os consumos de um sistema fotovoltaico autônomo, muitos engenheiros , técnicos e conhecedores se baseiam nos seus conhecimentos em sistemas convencionais e calculam uma demanda maior que o necessário. Não estamos falando da folga para possíveis expansões nos consumos, mas sim nas demandas semelhantes às das usinas de geração de eletricidade. Um outro erro é calcular baseado na potência requerida pelo aparelho que será eletrificado. Um
sistema fotovoltaico autônomo (isolado) deve gerar a energia consumida em um dia médio pelas cargas. É claro que existem diversos métodos de cálculo, e alguns deles consideram curvas de carga de outra maneira, e isso se reflete no arranjo fotovoltaico e no seu potencial de geração. Mas no caso dos pequenos ou médios sistemas fotovoltaicos, configuramos o gerador fotovoltaico para fornecer o potencial que será utilizado em um dia. Gerar o potencial de um dia significa duas coisas: 1 – O painel terá poucas horas (duas horas antes, e duas horas depois do meio dia solar, em média) pra converter a radiação solar em eletricidade, por isso o painel terá que possuir uma potência pico elevada em relação às cargas; 2 – A quantidade de módulos fotovoltaicos que comporão o painel varia de acordo à localidade, pelas diferenças na irradiação solar de cada local. Isto significa que aquele projeto que você viu em funcionamento no interior da Bahia, com certeza, não vai funcionar corretamente no interior de São Paulo. Além disso, o painel sempre será superdimensionado, pois temos que assegurar o fornecimento elétrico nos períodos de menor Irradiância Solar . Nos períodos de maior Irradiância, grande parte da energia poderá ser perdida, se os controladores de carga não aproveitarem o excedente para as tarefas de manutenção das baterias. Por isso é importante integrar ao sistema, dispositivos de melhor qualidade.Um dos grandes dilemas, para o projetista de um sistema fotovoltaico, é justamente estimar a curva de carga, principalmente para eletrificação de residências, pois o uso dos aparelhos elétricos pode ser diferente do estudo prévio. No caso de sistemas para telecomunicações, iluminação e sensores diversos, o estudo de caso é mais simples; os aparelho apresentam um consumo mais linear, em relação às residências, onde o consumo energético é controlado pelos usuários. Para calcular o potencial a ser gerado diariamente, temos que considerar o consumo real dos aparelhos, em situações médias. Se considerarmos apenas as situações críticas, o sistema será superdimensionado; mas se considerarmos apenas os melhores cenários, o sistema será subdimensionado, o que poderá ocasionar falta de energia nos períodos de menor Irradiação Solar, ou maior desgaste das baterias. Infelizmente nem todos os aparelhos eletrônicos têm, em seus
manuais, o real consumo energético e outras informações úteis, como as correntes de partida.
Relação de consumo em Watts Para iniciar um dimensionamento é preciso saber o quanto será consumido: 1) Para isso, faça a relação, com a quantidade de todos os equipamentos, luzes, etc..., que pretende ligar ao sistema solar. 2) Verifique o consumo individual (em Watts) como mostra o exemplo 1 abaixo. É importante que as grandezas estejam na mesma base. Se calcular em Watts, tudo deverá estar em Watt. O mesmo servirá se preferir trabalhar em kW. O resultado você poderá converter ora em um ou ora em outro. 3) Faça uma estimativa de horas que cada equipamento ficará ligado por dia. 4) Multiplique os valores totais de consumo pelas horas de uso e; 5) Some os resultados, obtendo a demanda diária de energia, ou seja, o valor em Watt x dia. Nesta tabela deverá ser colocados os equipamentos e aparelhos no qual se pretende utilizar no sistema Fotovoltaico. Basta verificar no etiqueta (rótulo) que fica colada no equipamento a potencia em (W) Watts informada pelo fabricante. Relação de consumo em Watts Qt
Equipamento
Consumo W unitário
total
horas de uso/dia
Consumo W por dia
10
Lâmpadas internas
9
90
10
900
10
Lâmpadas externas
8
80
12
960
1
Televisor
100
100
6
600
1
Geladeira
120
120
8
960
Total do consumo Wp/dia
3.420
Resultado: Conclui-se que o sistema deverá gerar um mínimo de 3.420 Watt pico (Wp) por dia para sua aplicação.
Dimensionamento do Painel Solar Com esse resultado obtido, devemos dividi-lo pelo tempo médio de insolação do local (veja o mapa de insolação ao abaixo). Numa escala de cores numeradas de 3 a 10 basta localizar a sua região, ver a cor e observar o valor informado. Fig.2: Tabela de insolação no Brasil
Ex.: Supondo que a localização está na área amarela, temos 6 horas de insolação dia (td) média ao ano. Logo, a potência P em Watt/pico do sistema solar exigido (Pth = Potencia Total x hora), será correspondente à necessidade de consumo, dividido pelas horas de insolação (td):
Exemplo 2: Pth = 3420 / td Pth = 3420 / 6 Pth = 570
3420 Watts / 6 (horas) = 570 Watts hora Obtém-se assim, o valor ideal por hora a ser gerado pelo sistema ou painel. Será necessário um painel ou conjunto de painéis que gerem 570 Wh no mínimo. Para se obter tal quantidade de energia combinando painéis, faz-se a interligação associando vários deles para fornecer a potencia necessária.
Escolha do Painel Solar : a) Na escolha do painel , a opção pela tecnologia (mono, poli thin-film, etc..), dependerá da área ocupada, tipo de superfície, durabilidade e estabilidade desejada. São opções relativas a cada aplicação e seu custo x benefício. b) Outro fator importante em sistemas que estamos descrevendo, são as características de corrente e tensão do(s) painel(is). Não se misturam painéis de diferentes potências ou tensões ou correntes em um mesmo sistema. É altamente recomendável que tenham características semelhantes. c) Leve em consideração que painéis solares nestes casos, são para recarga de baterias e estas possuem uma característica de tensão e corrente de carga (12,24,36,48 V). Não adianta adquirir pela tensão mais alta (mesmo que tendo a mesma potência), pois o controlador não permitirá que passe para a bateria. Painéis com tensões maiores são recomendados para sistemas ON-GRID. Tensão acima da de recarga da bateria será um fator de ineficiência. d) Para cálculo da perda, ou da potência real aproveitada do painel solar, considere a tensão de recarga da bateria (ex.: 14,5 V) pela corrente gerada: Exemplo 3: O painel ABC possui a tensão em circuito de 17,2 Volts e corrente I de 6,89 Amp. sua potencia, neste caso é de: 17,2 x 6,9 = 118,7 Watts. Mas como a tensão não passará de 14,5V, seu rendimento será de fato : 14,5 x 6,9 = 100,0 Watts ! Portanto do painel de 118,7 Wp, se aproveitará 100 Wp, uma perda de 18,7%. Supondo que optemos por 6 painéis de 100Wp (118 Wp nominal), teremos: 6 unidades x 100 Wp = 600 Watts hora
A associação da potência real (Wp) entre eles, deve resultar em um valor maior que a necessidade de consumo. A potência acima da necessária, será sua reserva de potência.
Dimensionamento do Controlador de Carga O controlador de carga é definido pela tensão de trabalho do sistema. A capacidade do controlador deve superar a corrente dos painéis ou as de consumo. A corrente do sistema será a soma das correntes dos paineis solares e a corrente demandada (a ser consumida) Defina o controlador pelo maior valor encontrado (painel ou demanda). Exemplo 4: No exemplo anterior, o consumo diário representa 570 Watt/hora, e a geração é de 600 Wh; Divide-se este valor pela tensão do sistema (veja abaixo), obtendo-se a corrente que será necessária para escolher o controlador. Se o sistema funciona em 12 Vdc: 600 W ÷ 12 V = 50 Ampères Caso a corrente total supera a capacidade de um controlador, divida sua instalação em duas ou mais linhas (barramentos) de energia, executando o mesmo principio de balanceamento de carga de uma instalação elétrica convencional. Exemplo 5: Se a instalação for em 12V será necessário a divisão da carga em dois controladores de 30A + 30A = 60A que será maior que os 50A. Se o sistema funcionar em 24 Vcc: 600 W ÷ 24 V = 25 Ampères Neste caso, com a instalação em 24V não será necessário a divisão da carga, e só será utilizado um controlador com capacidade maior que 25A, ou seja, o de 30A. Porém se os paineis solares são para 12 V, assim como as baterias, devem ser associados em série para obter a tensão de 24 V. Obs.: Não é recomendável instalar sistemas que trabalhem em alta corrente, exceto para aplicações específicas; Tais sistemas são exponencialmente mais
caros, requerem muito mais cuidado e segurança. Balancear a carga, dividindo a potencia total em barramentos, é uma forma recomendada, segura e racional de instalação. Existem vários tipos de controladores, para sua aplicação. Os modelos são: - SLC : Em 12V ou 24V ou Auto (12/24V). Aplicável em sistema solar autônomos, em instalações compactas e simplificadas. - LZP : Em 12V ou 24V. Aplicável em sistema solar autônomo, em instalações para iluminação ou similares; Possuem função fotossensora: - só liberam energia se for escuro, ou vice-versa. - CCS: Em 12V ou 24V. Aplicável em sistema solar autônomo, em instalações mais complexas e monitoradas. - CSH: Em 12V ou 24V. Para sistema solar e energia da rede (híbrido), em instalações de alta confiabilidade.
Dimensionamento das Baterias Com o total da corrente produzida pelo(s) painé(is), multiplique pelas horas de insolação diária: Os painéis, produzem 50Ah em 12 Volts ou 25Ah em 24V. Vamos instalar em 12V operando por 6 horas de insolação, assim teremos: Exemplo 6:
50 Ah x 6 horas = 300 Ampères dia. Obs.: O resultado para 24Volts será a metade. Considerando uma bateria IDEAL em 12 V, teríamos 1 unidade de 300 Ah. Como esse acumulador "ideal" não existe até o momento, temos que optar pelas tecnologias existentes, e a escolha da bateria para um sistema solar deve ter outros critérios a atender, entre eles: a) A bateria deve receber a recarga de corrente dimensionada (No ex.: 50 Amp.) b) Deve ter a mesma tensão do sistema (No ex.: 12 Volts). c) Devemos saber qual é o limite da descarga que a bateria aceita. Baterias de descarga profunda mais comuns, aceitam ou recomendam operar entre 50% a 70% de descarga. Se optar por descarga de 50% então seu número de baterias dobrará. Supondo que escolha atender através de baterias de 100 Ah e esse acumulador, a sua carga e descarga segura fosse de 50%, necessitaríamos de 6 baterias: 300 A/dia ÷ 100 Ah = 3 (atendendo a 50%)
3 = 50% .'. 6 = 100%
Quanto maior a quantidade de baterias, maior será a autonomia de seu sistema. NÃO É RECOMENDÁVEL: ● Instalar sistema solar com baterias automotivas. Estas não foram projetadas para a descarga de corrente contínua. Em geral as baterias automotivas proporcionam alta corrente no inicio e reduzem a potencia rapidamente. A resistência na recarga também é mais alta e a vida útil fica comprometida na aplicação solar. ● NUNCA INSTALE BATERIA em painel solar SEM O CONTROLADOR DE CARGA, sob o risco de perda da bateria e perigo de explosão e incêndio. É RECOMENDÁVEL: ● Na instalação, o uso de fusíveis, disjuntores ou diodos de proteção. ● Trabalhe com baterias de descarga de ciclo profundo, com sistema de vasos selados onde o vapor é recuperado e recirculado no acumulador. ● Sempre combine baterias da mesma marca e com a mesma capacidade.
Dimensionamento do Inversor Como a energia proveniente dos painéis e baterias é em corrente contínua (CC) e muitos dos equipamentos que utilizamos são fabricados para corrente alternada (AC) os inversores são utilizados para modificar a tensão de entrada (Ex.: 12 Volts) em tensões de saída 110 ou 220 Volts, assim como a corrente contínua em alternada (senoidal). Sua aplicação está na alimentação de equipamentos que trabalham em AC (corrente alternada), através da energia solar. Há duas tecnologias características dos inversores, relacionados à qualidade de reprodução de uma senóide 1) Senóide MODIFICADA: São inversores que geram uma forma de onda quadrática, sendo tratada para se aproximar da senoidal AC. Tem ótimo custo x beneficio e pode ser aplicado na maioria das cargas de consumo, exceto motores e equipamentos indutivos não retificados na entrada. 2) senóide PURA: Os inversores com essa caracteristica, podem ser utilizados para o suprimento de energia AC em qualquer sistema. Sua diferença está no custo e tamanho.
O inversor também é definido pela tensão de trabalho na entrada, que deve corresponder ao do sistema solar e pela tensão requerida na saída em 110 Volts ou 220 Volts. E ainda poderá ser mono ou trifásico. A potência de um inversor deve superar a do maior consumo dos equipamentos, incluindo os picos*. *Verifique o consumo de pico e não esqueça que motores AC sem inversores de frequência e algumas máquinas e equipamentos exigem uma carga na partida, muito superior ao de operação. Se esse for o seu caso, considere no dimensionamento um valor compatível com o pico de consumo.
Iniciando a Instalação Nesta etapa teremos aulas práticas da instalação do sistema solar fotovoltaico, e para isso vamos fazer um desenho do projeto em fluxograma completo de cada etapa a ser montada e falaremos individualmente de cada etapa.
Tudo começa na geração dos painéis que passa pelo controlador de carga que ajusta a tensão para ser armazenada no banco de baterias e ou convertida pelo inversor de tensão que gera na sua saída corrente alternada 10/220v a ser consumida na residência. Vamos instalar cada etapa a partir de agora.
Instalação dos Painéis Solares O painel deve ser instalado na direção do Norte geográfico, para localidades que estão no hemisfério sul do nosso planeta.
Fig.5: instale o painel para o NORTE
Evite instalar onde haja sombreamento, mesmo que durante parte do dia pois isso causa perdas de eficiência e até deterioração acentuada de células. Procure instalar os painéis o mais próximo do consumo. Não utilize uma inclinação inferior a 10º para não acumular sujeira no painel. Fig.6: inclinação do painel
Associação de Painéis Solares: Painéis solares geram eletricidade em corrente contínua (igual ao que é gerado em automóveis) e portanto, fornecem energia polarizada, ou seja, um pólo é POSITIVO (+) e o outro pólo é NEGATIVO (-}. Em sua grande maioria, são fabricados para atender a uma tensão nominal de 12 ou 24 Volts, mas geram 17 ou 34 Volts quando ligados no sistema. Por isso o uso de controlador é imprescindível. A associação de painéis obedece à Lei de Ohm, ou seja: a) Se conectarmos um painel a outro em PARALELO ( Fig.3) - (positivo com positivo e negativo com negativo), a cada painel adicionado, a tensão se mantém e as correntes se somam; b) Se conectarmos um painel a outro em SÉRIE (Fig.4) - (positivo de um painel com o negativo do outro), a cada painel adicionado a corrente se mantém e as tensões se somam. Com estas propriedades, as associações nos permitem ter sistemas em tensões múltiplas: (Ex. 12+12= 24V , 24+24= 48V, etc.), e da mesma forma os múltiplos de corrente.
Perfis e suportes para instalação de Painéis Perfil barra de alumínio com ranhuras de trilhos suportando o painel preso com grampos parafusados
Este é o padrão usado em todos os tipos de suportes para telhados e lajes.
Principais acessórios para instalação de painéis vendidos no mercado
Tipos de estrutura de fixação de painéis solares Existem diversos tipos de estruturas de fixação de painéis fotovoltaicos, veja abaixo os principais:
Suportes para instalações em telhas cerâmicas , francesa colonial e americana.
Suportes para instalações em telhas de amianto
Suportes para instalações em telhas metálicas trapezoidais
Suportes para instalações em Lajes
Laje
Estrutura de fixação dos painéis fotovoltaicos – Pontos principais O suporte para fixação do painel solar que é de qualidade e instalado corretamente, irá prover segurança no processo de instalação e contra ações de ventos ou tempestades, garantindo assim que o seu painel não sairá voando. Sistemas de suporte para fixação de placas solares podem ser desenhados para serem fixados com ganchos em telhados de barro ou até mesmo inclinados sobre uma laje para garantir uma inclinação ideal para os painéis. Geralmente feitos de alumínio ou aço inoxidável, a maioria das estruturas de fixação para painéis fotovoltaicos são concebidas para aplicações universais, como: coberturas de telha de barro, telha de concreto, telhado metálico, telha de fibrocimento, seguidores solares e fixação direta sobre o solo. As estruturas de fixação podem ser customizadas para atender as mais diversas necessidades das instalações fotovoltaicas. Uma boa estrutura de suporte para fixação de painéis fotovoltaicos deve ser fácil de instalar, feita com materiais de alta qualidade e com proteção contra corrosão. DICA 1: A estrutura de fixação é a base do seu sistema de energia solar - uma boa base assegura a eficiência do seu sistema, a segurança e o retorno de seu investimento. DICA 2: Pergunte ao seu fornecedor de estruturas se o produto foi fabricado para atender ao mercado brasileiro? E se a estrutura esta apta para suportar ventos de até 120km/h? DICA 3: É claro que é possível fabricar uma estrutura caseira, mas como saber se os cálculos corretos foram feitos para garantir que o seu sistema fotovoltaico estará realmente seguro?
Você gostaria que R$ 15.000,00 em painéis solares corram o risco de sair voando do seu telhado? Compre sempre estruturas de fixação de Painel Solar pré-fabricadas de empresas especializadas. DICA 4: A qualidade de um manual de instalação é um bom indicador da qualidade da estrutura de fixação dos painéis. Fabricantes confiáveis, que fornecem produtos de alta qualidade, irão fornecer manuais com o passo-a-passo para lhe auxiliar a fazer a instalação corretamente.
Equívocos sobre as estruturas de fixação do Painel Fotovoltaico Mito: Todos os sistemas de fixação são iguais. Existem grandes diferenças entre os sistemas de montagem das placas, particularmente quando se trata de qualidade e serviço. Fabricantes diferentes oferecem estruturas com características e benefícios diferentes. Quando você compra uma estrutura de fixação para os painéis solares, normalmente as que tem o preço mais alto são também melhores. Mito: Você precisa de alguns poucos parafusos para prender a estrutura no seu telhado. Você precisa de muitos parafusos para fixar a estrutura! Principalmente quando instalado em telhados metálicos ou batentes de madeira. Como qualquer construção, o sistema de fixação deve aguentar as tempestades mais severas. Obs: alguns sistemas de fixação utilizam cola para telhados de metal. Certifique-se que o fabricante é de primeira linha e irá garantir a fixação do sistema. Leia sempre o manual e siga exatamente as recomendações do fabricante.
Instalando o Controlador de Carga O controlador/regulador de carga é um dos principais componentes de um sistema solar fotovoltaico, sendo o responsável pela duração da vida útil dos bancos de baterias, que como todos sabemos são dos componentes mais dispendiosos nestes sistemas solares. A função do regulador de carga, é a de proteger as baterias de serem sobrecarregadas, ou descarregadas profundamente, e assim garantir, que toda a energia produzida pelos painéis fotovoltaicos, é armazenada com maior eficácia nas baterias. Os controladores de carga possuem uma série de dispositivos que informam permanentemente sobre o estado de carga do sistema e alertam o utilizador para que este possa adaptar a instalação às suas necessidades particulares, aumentando assim o tempo de vida útil das baterias.
Os reguladores de carga, utilizam-se principalmente em sistemas isolados da rede, ou seja autónomos, compostos por módulos fotovoltaicos, ligados a um regulador, que por sua vez está ligado a baterias para alimentação. Os reguladores de carga devem ser seleccionados tendo em atenção as características do sistema fotovoltaico utilizado e as características de tensão e corrente envolvidas no sistema solar fotovoltaico.
Na imagem abaixo a correta ligação do cabos
Instalação do Banco de Baterias As baterias são o pulmão de um sistema fotovoltaico isolado e servem para garantir o fornecimento de energia quando não houver sol (noite e dias nublados). São as baterias que determinam a autonomia de um sistema isolado. Um sistema de alarme, por exemplo, não pode deixar de funcionar devido a alguns dias sem sol e por isso as baterias poderiam ser dimensionadas para 7 dias de autonomia, por segurança. Já uma aplicação mais simples ou menos essencial, poderia ser dimensionada para 3 dias sem sol. Sistemas conectados à rede não necessitam de baterias já que a falta de sol é compensada pela energia da rede. As baterias adequadas para sistemas de energia renovável são as baterias estacionárias ou de ciclo profundo. Estas baterias suportam grandes descargas que uma bateria comum não suportaria e é por isso baterias de carro devem ser evitadas. Baterias automotivas: DEVEM SER EVITADAS. Estas baterias foram projetadas para fornecer grandes correntes por curtos períodos de tempo, como durante as partidas, por exemplo. No entanto, não suportam descargas profundas e por isso sua vida útil fica extremamente reduzida se utilizada em sistemas solares. Baterias Estacionárias comuns: Estas baterias utilizam placas mais grossas que as convencionais, o que permite a elas passar por descargas profundas. São as mais econômicas e uma boa opção para sistemas pequenos. Também são usadas em veículos recreacionais, como carrinhos de golfe. Vida útil: 4 a 5 anos Baterias OPzS: São muito utilizadas para sistemas de energia alternativa e tem preços razoáveis para a sua vida útil. Estas baterias são ventiladas, ou seja, liberam gás e devem ter reposição de água de tempos em tempos. Os gases são explosivos e, portanto deve permanecer em locais apropriados. Vida útil: > 10 anos Baterias de Gel: São baterias seladas de gel, que não liberam gás e que, portanto, podem ficar em locais fechados. Também são adequadas para embarcações, pois o gel não se movimenta dentro da bateria. Vida útil: > 10 anos Baterias AGM: Nestas baterias uma capa de vidro é utilizada para conter o eletrólito. São baterias seladas, que não liberam gás, e com excelente desempenho. São mais caras, mas geralmente pagam o investimento. Vida útil: >10 anos Baterias são o primeiro item de desgaste em um sistema fotovoltaico e, portanto, a sua escolha deve levar em conta a dificuldade/custo de manutenção e troca. Sistemas de energia renovável são feitos para durar 30 anos ou mais e economizar em baterias pode não ser a melhor opção no longo prazo.
Associação de baterias em Bancos de Baterias As Baterias devem ser associadas de acordo com as necessidades: - Associando em Paralelo, isto é todos os terminais positivos conectados entre si e todos os negativos, aumenta-se as correntes (Ampéres) do Banco de Baterias. - Associando em Série, terminal positivo conectado ao negativo da bateria seguinte, aumenta-se a tensão (Volts) do Banco de Baterias. - Associando numa combinação de Série e Paralelo, consegue-se dimensionar o banco conforme as necessidades energéticas.
Instalando o Inversor de Tensão Veremos agora a instalação do inversor de tensão on-grid e offgrid Off-Grid A instalação do inversor de tensão é bem simples, na sua entrada dc 12 ou 24v e ligado em paralelo as baterias, positivio com positivo e negativo com negativo.
On-Grid Já o ongrid ele recebe na entrada DC direto dos painéis solares também em paralelo positivo com positivo negativo com negativo, e na saída liga-se direto na tomada da rede elétrica da da concessionária local
Ligação na entrada DC e Saída AC Os inversores por padrão na entrada vem com identificação do Positivo sempre vermelho e negativo sempre preto , seja on-Grid ou Off-Grid como na imagem abaixo
E na Saída AC sempre com tomadas padrões para serem ligadas aos equipamentos ou quadro de distribuição , veja a figura abaixo.
Aterramento do Sistema Fotovoltaico Aterramento dos sistemas fotovoltaicos, envolve as partes condutoras expostas, ou seja, as armações de metal dos painéis, e o sistema de geração de potência, as partes vivas do sistema (células). O aterramento é realizado de forma que evite que o sistema atinja tensões elevadas em caso de falhas. O sistema de isolação é seguro para pessoas que tocam partes vivas de pequenas plantas, pois a resistência de isolação da terra para estas não é infinita e uma pessoa pode servir como uma resistência para a passagem de corrente até esta retornar a terra. Porém o mesmo não pode ser dito para plantas maiores, pois uma corrente pode causar a eletrocussão de uma pessoa podendo leva-la à morte. A resistência de isolação diminui com o aumento da corrente, com o tamanho do sistema, com o passar do tempo e com a umidade também (ABB, 2010). As plantas possuem os seguintes tipos de sistema de proteção: IT, TN ou TT. O sistema IT apresenta o neutro isolado da terra e suas massas ligadas diretamente à terra de proteção. O sistema TN possui o neutro ligado à terra de serviço e suas massas ligadas diretamente ao neutro. Já o sistema TT possui o neutro ligado à terra de serviço e suas massas ligadas diretamente à terra de proteção. Considerando o lado do transformador ligado à carga, os sistemas podem ser IT, ou seja, as plantas possuem suas partes vivas isoladas do terra por meio de uma resistência de aterramento. Ou podem ser sistemas do tipo TN, onde os neutros também são aterrados. Ao analisar o lado referente à alimentação do transformador, o sistema pode ser do tipo TT, onde as partes condutoras expostas pertencentes à planta do consumidor são protegidas por um circuito de quebra de corrente residual posicionado 40 no começo da planta, resultando na proteção da rede como do gerador fotovoltaico também.
Nas plantas que não existe o transformador, a instalação fotovoltaica deve ser isolada do terra e suas partes vivas devem se tornar uma extensão da rede por meio de um sistema TT ou TN.
Uma questão importante e crítica em todos os sistemas é a proteção, e isso não seria diferente para os sistemas fotovoltaicos. Deve-se realizar o estudo para que o sistema fique protegido contra sobrecorrentes e sobretensões. Os cabos devem ser escolhidos corretamente de acordo com a capacidade de corrente máxima que pode afetá-los. Como já foi dito, um módulo pode vir a funcionar 41 como uma carga, devido a sombreamentos ou faltas, isso pode causar danos aos módulos, sendo que este resiste a uma corrente reversa variando de 2,5 a 3 vezes a corrente de curto circuito (ABB, 2010). Os efeitos do curto circuito na rede e nos capacitores são de natureza transitória e normalmente tais efeitos não são dimensionados na proteção posicionados no lado DC. Entretanto, é necessário analisar caso a caso com prudência. Os dispositivos devem satisfazer o uso de corrente contínua e ter uma taxa de tensão de serviço igual ou maior a tensão máxima do gerador fotovoltaico, sendo que estes devem ser posicionados no final do circuito a ser protegido. A capacidade de bloquear dos dispositivos não deve ser menor que a corrente de curto circuito de outras fileiras. Para a proteção do lado de corrente alternada, ou seja, o lado da carga, os cabos devem ser dimensionados com uma capacidade de corrente maior que a máxima que o inversor pode entregar. É aconselhável a utilização de chaves interruptoras para facilitar a manutenção das fileiras sem retirar de serviço outras partes da planta. As instalações fotovoltaicas isoladas podem ser alvo de sobretensões de origem atmosférica, seja de forma direta (golpes de raios nas estruturas) ou indireta. Logo é importante verificar a possibilidade da instalação de um sistema de proteção contra as descargas atmosféricas – SPDA.
