16. Energia solar, carregador VE e bomba de calor no projeto

Importante antes de começar. O Avenler é uma ferramenta de apoio: ele trata o sistema fotovoltaico, o carregador de veículo elétrico e a bomba de calor como parte do projeto elétrico, mas não substitui o software de projeto do fabricante do inversor, as instruções de instalação dos equipamentos nem a aprovação da concessionária. Verifique sempre o tipo de proteção conforme a norma em vigor e as instruções do fabricante.

Este capítulo mostra como o inversor fotovoltaico com suas strings, o carregador de veículo elétrico, a bomba de calor e o armazenamento por baterias entram no projeto, e o que o programa calcula e verifica com eles no quadro de distribuição e na entrada de energia.

Símbolos e desenho

No grupo Energia da barra de ferramentas ficam o painel fotovoltaico, o inversor fotovoltaico, o armazenamento por baterias, o carregador de veículo elétrico, a bomba de calor, a caixa de junção FV, o seccionador CC, o medidor bidirecional e o gerenciador de carga.

Sem circuito podem ficar o painel fotovoltaico, a caixa de junção FV e o seccionador CC (o lado CC pertence ao inversor), o medidor bidirecional, o gerenciador de carga (um marcador para o projeto inteiro) e o armazenamento por baterias (por padrão conta como armazenamento acoplado em CC, atrás de um inversor híbrido).
Nas propriedades do inversor fotovoltaico, do carregador de veículo elétrico, da bomba de calor e do armazenamento por baterias é possível informar a Potência nominal (kW) e o Número de fases; o dimensionamento usa esses valores, e a potência informada tem precedência sobre o valor padrão do símbolo.
Distribuição automática… dá a cada inversor fotovoltaico um circuito próprio ("Inverter – <room>"); sem número de fases informado, considera um inversor trifásico de 5 kW. O armazenamento por baterias recebe circuito próprio se você informar o número de fases: ele passa a contar como armazenamento acoplado em CA e é fonte, assim como o inversor.

Strings fotovoltaicas e sua verificação

Nas propriedades do inversor fotovoltaico você pode informar a Tensão máx. de entrada CC (V) do inversor e a Menor temperatura (°C) de projeto e, abaixo delas, até 12 strings: para cada uma, o Número de módulos, o Módulo (Wp), a Voc (V) do módulo e o Coeficiente de temperatura da Voc (%/K). Abaixo da lista aparecem o total de módulos e a potência (kWp).

O link Verificar na calculadora abre o modo string da calculadora CC fotovoltaica pública, preenchido com os dados da string.
A verificação aponta um erro (Tensão da string FV muito alta) se a tensão de circuito aberto da string na menor temperatura exceder o limite de entrada CC do inversor; isso pode danificar o inversor. O cálculo é o mesmo da calculadora: Voc · (1 + β/100 · (T − 25)) · número de módulos. Sem temperatura, usa −20 °C; sem o limite do inversor ou sem os dados da string, a regra não é executada.

Circuito e DR do carregador de veículo elétrico

Nas propriedades do carregador, além da potência e do número de fases, há a caixa Detecção integrada de corrente de falta CC (RDC-DD). Se você não definir um fator de demanda próprio, o dimensionamento considera o circuito do carregador com toda a potência nominal.

A função Sugerir a partir dos circuitos do quadro dá a cada circuito de carregador um DR próprio e um disjuntor (DR de 2 ou 4 polos conforme o número de fases do circuito), de preferência do tipo B ou EV; um DR tipo A só é aceito se RDC-DD estiver marcado no carregador.
Tipo de DR do carregador veicular (erro): o DR do circuito do carregador não é do tipo B nem EV e o carregador não tem RDC-DD marcado, ou o circuito não está atrás de um DR.
DR exclusivo do carregador veicular (aviso): o DR do circuito do carregador protege também outro circuito.

Verifique o tipo do DR escolhido e a proteção contra corrente residual do carregador conforme a norma em vigor e as instruções do fabricante; o alerta do programa é um apoio, não uma decisão.

Bomba de calor e bateria

A bomba de calor é uma carga de grande porte: se ela compartilhar o circuito com outro equipamento, a regra Carga de grande porte em circuito compartilhado avisa. Para os circuitos do inversor e da bomba de calor, o quadro dá uma observação (DR do inversor e da bomba de calor): o tipo de DR depende do fabricante, consulte as instruções de instalação do equipamento.

O armazenamento por baterias pode ser desenhado de duas maneiras:

Acoplado em CC (atrás do inversor híbrido): não precisa de circuito, o armazenamento aparece no desenho e no levantamento de materiais.
Acoplado em CA: ligado a um circuito próprio, conta como fonte, como o inversor fotovoltaico.

A regra Inversor em circuito compartilhado avisa se o inversor fotovoltaico ou o armazenamento acoplado em CA compartilha o circuito com uma carga (tomada, equipamento): a fonte precisa de circuito próprio.

Limite de entrada e gerenciador de carga

Na página do projeto (Projetos), na seção Alimentação, use o botão Dados de alimentação para informar o número de fases e a corrente máxima de entrada da conexão com a concessionária. Sem esses dados, as duas regras a seguir não são executadas.

Os circuitos de fonte (inversor, armazenamento acoplado em CA) são dimensionados conforme sua proteção e seu condutor, mas não entram na carga simultânea dos consumidores.
Limite da entrada excedido (aviso): a corrente simultânea combinada dos quadros principais é maior que a corrente máxima de entrada. Se houver carregador de veículo elétrico, o programa sugere um gerenciador de carga. Se o desenho tiver um gerenciador de carga, vale a corrente sem os carregadores, e uma observação mostra quanta corrente sobra para os carregadores.
Limite de injeção excedido (aviso): a potência total dos circuitos de fonte é maior que a potência de conexão (número de fases × tensão de fase × corrente máxima de entrada). O limite de injeção da concessionária pode ser diferente: confirme com ela.
Nesses resultados, a correção abre a janela Dados de alimentação. As regras podem ser ativadas e desativadas, e sua gravidade ajustada, na página Regras de verificação; as regras do quadro estão na página Regras dos quadros.

Diagrama unifilar

No diagrama unifilar, o circuito do inversor fotovoltaico (e do armazenamento acoplado em CA) recebe na saída um símbolo de fonte (um círculo com a letra "G" e um sinal de onda), e o circuito do carregador de veículo elétrico recebe uma etiqueta EV. A marcação vem dos dados de dimensionamento; por isso, sem dimensionamento aparece o símbolo de saída usual.

O que o programa não faz

Em projetos NEC, estas regras de energia não são executadas (os requisitos fotovoltaicos dos EUA ficam para uma etapa posterior).
O programa não elabora a documentação de aprovação para conexão de pequenos geradores à rede (formulários da concessionária, documentação de conexão); isso é um desenvolvimento posterior.
Ele não calcula a alocação das entradas MPPT do inversor, o sombreamento nem a geração: para isso é preciso o software de projeto do fabricante do inversor. A queda de tensão do cabo CC é dada pelo modo cabo da calculadora CC fotovoltaica.
O limite da concessionária para inversores monofásicos não é verificado por nenhuma regra específica.