Etapa 1: Configuração inicial de um sistema fotovoltaico independente
O princípio fundamental de um sistema de geração de energia off-grid consiste em aproveitar fontes renováveis, como a energia solar e eólica, para produzir eletricidade de forma autônoma. Os painéis solares fotovoltaicos convertem a luz do sol em eletricidade contínua (CC), que é direcionada a um controlador de carga. Este dispositivo assegura a transferência eficiente da energia gerada para o banco de baterias, onde ela é armazenada para uso posterior. Além de monitorar o nível de carga, o controlador evita sobrecarga ou descarga excessiva, protegendo a longevidade das baterias.
Complementarmente, turbinas eólicas podem ser incorporadas ao sistema. Elas convertem o vento em eletricidade, enviando a energia produzida a um controlador específico, que regula sua passagem para o banco de baterias, garantindo eficiência e proteção contra sobrecargas.
Etapa 2: Conversão de energia CC em CA com inversores
Para tornar a energia utilizável em residências ou cabanas, é necessário converter a corrente contínua (CC) armazenada nas baterias em corrente alternada (CA). Isso é realizado por um inversor, que deve ser dimensionado corretamente de acordo com a demanda energética do local. Do painel do inversor, a energia CA é distribuída para o quadro de disjuntores, que espalha a eletricidade por toda a instalação elétrica da residência ou cabana, alimentando luzes, tomadas e aparelhos eletrônicos.
Etapa 3: Dimensionamento adequado do sistema
Ao montar um sistema off-grid, o dimensionamento correto é essencial. A tensão da bateria determina o tipo de componentes utilizados e sua conexão. Por exemplo, um sistema de 12 volts exige que os painéis solares e demais equipamentos sejam compatíveis com essa tensão. Para atender à demanda de energia da propriedade, calcula-se a potência total dos dispositivos a serem alimentados. Um banco de baterias é formado, por exemplo, com seis unidades de 6 volts conectadas em série e paralelo, formando um sistema de 12 volts com capacidade ampliada. Componentes como controlador de carga, voltímetro e amperímetros são essenciais para monitorar o desempenho do sistema, garantindo sua eficiência e segurança.
Etapa 4: Conexão dos painéis solares
Para gerar energia, quatro painéis solares de 12 volts e 100 watts cada são conectados em série ou paralelo, formando uma única fonte de energia. Os terminais positivos de todos os painéis são ligados entre si, assim como os negativos, formando uma cadeia que alimenta o painel de controle. Este painel regula o fluxo de eletricidade, protegendo o sistema e otimizando a produção. A fiação é conectada ao controlador de carga, que monitora e gerencia a entrada de energia solar para o banco de baterias, garantindo eficiência e segurança na operação.
Etapa 5: Noções básicas de uma turbina eólica de 12V
O sistema inclui uma turbina eólica de 12 volts como fonte adicional de energia renovável. As conexões trifásicas da turbina são enviadas a um retificador de ponte, que converte a corrente alternada (CA) gerada em corrente contínua (CC). A conexão negativa é direcionada às baterias, enquanto a positiva vai para uma caixa de junção que inclui fusível e disjuntor de segurança. Estes componentes protegem contra sobrecargas e permitem desconectar o sistema quando necessário. A conexão do inversor ao sistema permite que a energia armazenada seja convertida em CA, distribuída por toda a instalação elétrica da residência, enquanto a turbina, com suas lâminas e cubo giratórios, fornece energia mecânica que é convertida em elétrica pelo alternador de ímã permanente (PMA). As lâminas, presas ao cubo, giram ao vento, acionando o PMA através de uma correia e polias, gerando eletricidade que pode ser armazenada ou consumida diretamente.
Etapa 6: Estrutura e funcionamento do alternador de motor de ímã permanente (PMA)
A turbina utiliza um alternador de motor de ímã permanente (PMA), montado em um poste de aproximadamente 2 metros de altura. Para sua instalação, tubos de aço são fixados ao solo com concreto para garantir estabilidade. Uma cauda de chapa metálica, presa ao poste, atua como estabilizador e direcionador do vento, ajudando a manter a orientação da turbina mesmo em ventos fortes e variáveis. Esta cauda, cortada com precisão, funciona como um leme, ajustando a direção das lâminas para máxima eficiência de geração. O rotor do PMA, equipado com ímãs permanentes, gira dentro de uma carcaça de aço, apoiado por rolamentos de alta resistência. As lâminas, fixadas ao cubo, giram ao serem impulsionadas pelo vento, acionando a correia que conecta a um gerador secundário. Os fios de conexão do PMA são ligados ao painel de controle, onde a tensão e corrente são monitoradas. A energia gerada é enviada ao sistema de armazenamento e distribuição elétrica, garantindo uma fonte contínua de energia renovável e sustentável.
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