02 - Controladores de Carga e Inversores Autônomos

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SISTEMAS OFF-GRID: BATERIAS 
SISTEMAS OFF-GRID: CONTROLADOR DE CARGA 
Funções:
• Impedir a corrente reversa da bateria para o painel
• Evitar a sobrecarga da bateria, limitando a corrente de 
entrada
• Evitar o descarregamento total das baterias 
• Compensação térmica
• Otimização de carga (somente MPPT – Maximum Power 
Point Tracking – Localizador de Ponto de Máxima Potencia)
• Realizar uma breve “sobrecarga homeopática” para ajudar a 
evitar a decantação do eletrólito, reduzindo a perda de 
eficiência (deve ser programado para realizar essa função) –
SOMENTE BATERIAS ELETRÓLITO LÍQUIDO (chumbo-ácido 
comum)
SISTEMAS OFF-GRID: CONTROLADOR DE CARGA 
Características importantes de um controlador de 
carga:
1) Tensão de regulação (Voltage Regulation VR): tensão 
de carga da bateria, controlada para evitar sobrecarga 
(controle de temperatura)
2) Tensão de desconexão (Disconnect Voltage DV): 
tensão medida no banco de baterias para a qual o 
controlador de carga desconecta o banco de baterias 
das cargas CC
3) Tensão de reconexão (Reconnect Voltage RV): 
tensão medida no banco de baterias para a qual o 
controlador reconecta o banco às cargas CC
SISTEMAS OFF-GRID: CONTROLADOR DE CARGA 
Controlador de 
Carga
Cargas CC
V = Tensão do banco
Carrega com a 
tensão de 
regulação e 
mantém com 
tensão de 
flutuação
Desconecta se V 
diminuiu até a tensão
de desconexão
Reconecta se V alcançou
a tensão de reconexão
Exemplo de sistema SEM inversor autônomo (pequeno porte 
e somente cargas CC): 
SISTEMAS OFF-GRID: CONTROLADOR DE CARGA 
vs
PWM com MPPT: PWM Comum:
• Maior custo $ $ $
• Controla corrente e tensão para oferecer 
a máxima potência (Pmax)
• Eficiência de cerca de 97%
• Quantidade menor de painéis
• Normalmente utilizados em projetos no 
mínimo acima de 1kWh/dia 
• Menor custo $
• Tensão do painel é igual a tensão que 
chega na bateria (desconsiderando 
perdas)
• Eficiência de cerca de 90%
• Quantidade maior de painéis
• Normalmente utilizado em projetos até 
2kWh/dia no máximo
SISTEMAS OFF-GRID: CONTROLADOR DE CARGA 
Especificações:
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
Funções:
• Converter corrente contínua em alternada
• Controlar a potência fornecida à carga
• Tensões de entrada: 12 Vcc, 24 Vcc ou 48 Vcc
(banco de baterias)
• Tensões de saída: 127 Vca ou 220 Vca
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
Tipos de inversores Off-Grid: 
Senoidal modificada
Senoidal pura
• Custo médio $ $
• Funciona em todos eletrodomésticos
• Produz energia de excelente 
qualidade (melhor que a da rede)
• Utilizados em projetos de maior 
porte
• Menor custo $
• Não funciona em alguns tipos de 
eletrodomésticos
• Exemplos: Motores com velocidade 
variável, relógios digitais, timers, 
dimmers, impressoras laser, reatores 
eletrônicos para lâmpadas, alguns 
modelos de carregadores, aparelhos 
de som e televisores
• Utilizados em projetos menores
O maior custo-benefício 
deve ser analisado!
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
Potência Nominal e Potência de surto (pico) no dimensionamento do Inversor Off-Grid: 
Potência Nominal: Potência em uso contínuo em que todos os
equipamentos da casa trabalham continuamente. A
É indicado que a potência nominal do inversor esteja pelo menos de 
43% a 100% maior do que a potência nominal dos equipamentos (evitar 
aquecimento e diminuição da vida útil do inversor)
Potência de Surto ou Pico: Potência instantânea que o Inversor suporta. 
Geralmente 3 à 5 vezes a Potência Nominal. No caso de motores, a Potência de 
Surto deve ser maior do que a potência de Rotor Travado (LRA – Locked Rotor 
Amps), garantindo assim a partida.
O inversor deve suprir as duas potências (se houver dispositivos com potência de surto)
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
Especificações:
SISTEMAS OFF-GRID: INVERSOR
Controlador 
de Carga
Cargas CC
V = Tensão do banco
Carrega com a 
tensão de 
regulação e 
mantém com 
tensão de 
flutuação
Desconecta se V 
diminuiu até a 
tensão
de desconexão
Reconecta se V alcançou
a tensão de reconexão
Exemplo de sistema COM inversor autônomo (maior porte e com cargas CA e CC): 
Inversor 
Autônomo
CA
(127V/220V)
CC
(12V/24V/48V)
Cargas CA
Desconecta se V 
diminuiu até a 
tensão
de desconexão
Reconecta se V 
alcançou
a tensão de 
reconexão
SISTEMAS OFF-GRID: O SISTEMA COMPLETO
Carga CC
Carga CA
η ≅ 0,15 à 0,17
η ≅ 0,90 (Comum)
η ≅ 0,97 (MPPT) η ≅ 0,90 (Comum)
η ≅ 0,98 (Gel)
Painéis
Controlador de carga
Baterias
Inversor
η ≅ 0,92
SISTEMAS OFF-GRID: PERDAS NO SISTEMA
Fator de perda Origem Variação Exemplo E(ideal) = 1,2 kWh
Sombreamento Módulo Fotovoltaico 0,0 – 5,0 % 2,5 % 1,17 kWh
Sujidade Módulo Fotovoltaico 1,0 – 3,0 % 1,5 % 1,15 kWh
Reflexão Módulo Fotovoltaico 3,0 – 5,0 % 4,0 % 1,10 kWh
Variação da Massa de 
Ar (AM – 1,5)
Atmosfera 1,0 – 2,0 % 1,5 % 1,08 kWh
Mismatch Módulo Fotovoltaico 0,5 – 2,5 % 1,7 % 1,07 kWh
Condições Diferentes 
do Padrão de Teste
Módulo Fotovoltaico 4,0 – 9,0 % 6,0 % 1,0 kWh
Perdas CC Fiação CC 0,5 – 1,5 % 0,7 % 0,99 kWh
Perdas no Controlador 
de Carga
Controlador de Carga 3,0 – 30,0 % 3,0 % 0,96 kWh
Perdas nas Baterias Baterias 2,0 – 10,0 % 10,0 % 0,86 kWh
Perdas no Inversor Inversor 3,0 – 8,0 % 8,0 % 0,79 kWh
Perdas CA Fiação CA 0,2 – 1,5 % 0,5 % 0,79 kWh
TOTAL - 18,2 – 75,5 % 39,4 % Perda de 0,38 kWh
Fonte: Fatores de perdas em estudo realizado pela Sociedade Alemã de Energia Solar, 2013 
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