Dimensionamento considerando controlador de carga convencional

Com a utilização de um controlador de carga convencional (sem SPPM), a determinação do número de módulos em série (Equação abaixo), deve considerar, além da tensão do sistema (Vsist), a tensão de máxima potência dos mesmos quando estiverem operando na temperatura mais elevada prevista para o módulo em uma dada localidade (VmpTmax).

O coeficiente 1,2 na Equação 5 considera que um módulo fotovoltaico tem que carregar uma bateria até uma tensão 20% acima da nominal (por exemplo, uma bateria de 12V de Pb-ácido tem uma tensão de carregamento em torno de 14,4 V e de equalização de 14,7 V) e considera, ainda, alguma perda ôhmica. Considerando-se que um módulo de 36 células em climas quentes perde entre 2 e 3 V devido ao aumento da temperatura, é necessário dispor de um módulo que forneça uma tensão nominal de potência máxima, nas condições padrão de teste, de aproximadamente 17 V.

Ressalta-se que o valor obtido para o número de módulos em série deve ser arredondado para maior, respeitando a tensão máxima de entrada do controlador de carga. Caso este arredondamento seja superior a 0,5 (parte decimal de Nomódulos_série inferior a 0,5), recomenda-se que seja selecionado outro módulo para compor o gerador FV, evitando sobredimensionamento.

Ressalta-se, ainda, que utilizando-se controladores convencionais, é recomendado que o módulo a ser escolhido tenha o número de células adequado à tensão de operação do sistema (Vsist). Por exemplo, para um sistema de 12 V, utiliza-se um módulo de 36 células (que são fabricados especificamente para o uso neste tipo de SFI), para um sistema de 24 V, utilizam-se dois módulos em série de 36 células ou um módulo de 72 células, e assim sucessivamente.

A partir da potência Pm calculada, obtém-se, a seguir, por meio da Equação abaixo, a corrente que deve ser gerada pelo painel fotovoltaico.

Onde:

Im (Acc) – corrente do painel fotovoltaico;

Pm (Wp) - potência do painel fotovoltaico;

Vsist (Vcc) - tensão nominal do sistema (é igual à tensão nominal do banco de baterias), que é igual ao numero de baterias conectadas em série vezes a tensão nominal da bateria Vb. Para SFIs no Brasil são adotados bancos com tensões nominais de 12 V, 24 V e 48 V, seja utilizando elementos de 2 V ou monoblocos de 12 V.

O valor obtido Im para a corrente pela Equação 6 é o valor mínimo da corrente no ponto de máxima potência – Imp que o gerador fotovoltaico deve fornecer. Pode-se então calcular o número de módulos a serem conectados em paralelo pela Equação abaixo:

 

Na Equação acima Imp representa a corrente de cada módulo no ponto de máxima potência, nas condições-padrão de ensaio. O resultado obtido para o número de módulos em paralelo deve ser arredondado para maior. Caso este arredondamento seja superior a 0,5 (parte decimal de Nomódulos_paralelo inferior a 0,5), recomenda-se que seja selecionado outro módulo para compor o gerador FV. Desta forma, aproxima-se o valor calculado do valor arredondado, evitando-se o sobredimensionamento excessivo da capacidade de geração. De qualquer forma, geralmente a escolha do módulo é muito mais condicionada por outros fatores, como a qualidade e o custo do que propriamente por considerações deste tipo.