Da energia de gerador à energia solar + armazenamento em baterias: um projeto de energia off-grid em área florestal

Caso fabricação

Um projeto em área florestal remota começou com um pequeno gerador e um desafio prático: criar um sistema de energia confiável para um local ainda em desenvolvimento, com demanda futura prevista para edifícios, bombas, portões, iluminação e outros equipamentos.

A GeePower trabalhou com o cliente para entender as cargas esperadas e os requisitos do projeto e, em seguida, configurou um sistema de armazenamento de energia de 20kW / 51.2kWh para o local.

O fornecimento completo incluiu painéis solares, sistema de armazenamento de energia em baterias, inversor e componentes relacionados. A instalação foi realizada localmente, com suporte técnico remoto da GeePower por telefone, e-mail e WhatsApp durante a instalação e o comissionamento.

Quando o projeto foi documentado, o sistema solar + baterias já estava em operação havia vários meses, enquanto o desenvolvimento da área florestal ainda estava em andamento.

Nota sobre a mídia: As imagens do projeto, os comentários do cliente e as observações operacionais se baseiam em materiais fornecidos ou publicados pelo proprietário do projeto. Os dados de desempenho apresentados neste caso refletem esta instalação específica, suas condições de operação e o estágio de desenvolvimento do projeto.

Visão geral do sistema 

O desafio: estabelecer uma alimentação confiável para um local remoto

Antes da instalação do novo sistema, a eletricidade no local florestal era fornecida por um pequeno gerador.

Isso bastava para a alimentação temporária, mas o projeto estava crescendo.

A eletricidade seria necessária futuramente em várias áreas da propriedade, incluindo:

• o edifício principal;
• uma casa de bombas;
• portões de entrada;
• o pátio inferior;
• futuros refletores ao redor da área florestal;
• ferramentas de construção e cargas elétricas temporárias.

Portanto, o cliente precisava de um sistema que atendesse tanto à etapa atual de construção quanto à maior demanda de eletricidade conforme a propriedade se desenvolvesse.

Configuração do sistema conforme os requisitos do projeto

Antes de fornecer os equipamentos, a GeePower conversou com o cliente sobre a aplicação pretendida, as cargas esperadas e os requisitos gerais do projeto.

Com base nesses requisitos, o sistema foi configurado com um inversor de 20kW e capacidade de bateria de 51.2kWh, com tensão nominal da bateria de 512VDC.

O sistema aceita até 30kW de entrada fotovoltaica, com dois canais MPPT e faixa de operação MPPT de 150–850VDC.

A GeePower forneceu os principais componentes necessários ao projeto, incluindo:

• painéis solares;
• sistema de armazenamento de energia em baterias;
• inversor;
• equipamentos relacionados ao sistema.

O objetivo não era apenas fornecer um gabinete de baterias, mas adequar o armazenamento e o sistema de conversão de potência à aplicação off-grid planejada pelo cliente.

Preparação do local para o sistema de armazenamento de energia

Antes do posicionamento dos equipamentos de bateria e inversor, foi necessário preparar a área de instalação.

A canalização para cabos de potência foi instalada primeiro, permitindo o roteamento subterrâneo dos cabos elétricos necessários.

Em seguida, foi executada uma fundação de concreto para fornecer uma base estável aos equipamentos de bateria e inversor.

Após a conclusão da fundação, o sistema de armazenamento de energia e os gabinetes elétricos externos do projeto foram posicionados.

Essa infraestrutura criou um ponto central de alimentação a partir do qual a eletricidade poderia ser distribuída futuramente às diferentes áreas da propriedade florestal.

Distribuição de energia dedicada em toda a instalação

Dois gabinetes elétricos externos personalizados foram fabricados para o projeto em aço galvanizado e com pintura a pó.

Um gabinete elétrico externo foi utilizado para as conexões elétricas de entrada, enquanto o segundo abrigou os principais equipamentos de distribuição.

A partir do ponto de distribuição, dutos subterrâneos seguem para várias áreas do local, incluindo a casa de bombas, os portões e o pátio inferior. Também foi planejada infraestrutura adicional para a futura iluminação da área florestal.

O sistema de distribuição inclui um quadro trifásico com fusíveis e proteção contra surtos.

Um cabo trifásico com armadura de fios de aço (SWA) de 25mm² conecta o sistema de inversores ao quadro de distribuição, juntamente com um disjuntor em caixa moldada (MCCB) de 80A utilizado para seccionar o inversor do sistema de distribuição elétrica da instalação.

Instalação do arranjo fotovoltaico de 36 painéis

O projeto utiliza 36 painéis solares instalados no telhado da estrutura principal do local.

O arranjo foi dividido em três strings de 12 painéis.

O edifício já havia sido posicionado considerando a exposição solar. Embora as árvores ao redor causem algum sombreamento em partes do dia, o arranjo ainda produz potência substancial em condições adequadas.

Os cabos solares foram roteados por canaletas de proteção entre os painéis antes de seguir para o inversor e o sistema de baterias.

Isso ajudou a organizar e proteger o cabeamento no ambiente externo.

Aterramento e proteção elétrica

Duas hastes de aterramento de 2 metros foram instaladas como parte do sistema elétrico.

A instalação também inclui proteção contra surtos, disjuntores e equipamentos dedicados de proteção solar.

Esses componentes são uma parte importante da instalação off-grid completa, junto com o arranjo fotovoltaico, o inversor e o sistema de baterias.

Comissionamento: quando o sistema não iniciou como esperado

O processo de comissionamento não ocorreu perfeitamente na primeira tentativa.

Após a conexão dos equipamentos, o sistema inicialmente não funcionou corretamente.

O cliente conectou um notebook para diagnosticar o problema e utilizou temporariamente um gerador para fornecer carga suficiente para recolocar o sistema em operação.

Depois que a bateria foi carregada e o problema de comissionamento resolvido, o sistema voltou à operação normal.

Durante a instalação e o comissionamento, a GeePower forneceu orientação técnica remota por telefone, e-mail e WhatsApp, permitindo discutir problemas e dúvidas de configuração sem exigir a presença física de um engenheiro no local.

Portanto, o uso de gerador mostrado no projeto fez parte do comissionamento, e não do conceito principal de operação do sistema concluído.

Operação em condições reais

Quando o proprietário documentou a instalação, o sistema já estava em operação havia vários meses.

Sua avaliação era direta:

“Está funcionando muito bem há alguns meses.”

O desafio incomum nessa etapa não era a falta de eletricidade.

Como o edifício principal ainda estava em construção, o local ainda não consumia eletricidade suficiente para realizar ciclos regulares da bateria de 51.2kWh.

Para obter um ciclo mais profundo da bateria, o proprietário ocasionalmente desligava o arranjo fotovoltaico por aproximadamente dois dias, permitindo que as cargas existentes descarregassem a bateria antes da reconexão do sistema fotovoltaico.

Quando os painéis solares foram religados, a bateria pôde voltar a carregar pela geração solar.

À medida que novos edifícios, bombas, iluminação e outras cargas entrarem em operação, espera-se que o consumo de eletricidade do local aumente.

Geração solar observada no local

Durante a filmagem, foi observada uma geração de aproximadamente 13–18kW de potência solar sob condições variáveis de luz solar.

Isso é compatível com um sistema projetado para aceitar até 30kW de entrada fotovoltaica, embora a geração solar real dependa do arranjo instalado, da orientação dos painéis, do sombreamento, do clima, da estação do ano e de outras condições locais.

Os valores acima são observações desta instalação específica e não devem ser interpretados como valores garantidos de produção para outros projetos.

Nesta etapa de desenvolvimento da área florestal, a geração solar disponível por vezes excedeu a demanda de eletricidade do local ainda não concluído.

Da alimentação temporária por gerador a um sistema solar + armazenamento

A mudança prática no local vai além da instalação de um gabinete de baterias.

A alimentação temporária original dependia de um pequeno gerador. A nova infraestrutura combina:

Energia solar fotovoltaica → Inversor → Armazenamento em baterias → Proteção & Distribuição → Cargas da instalação

Esse sistema agora pode atender à demanda existente de eletricidade e ainda deixar margem para cargas adicionais conforme a propriedade se desenvolve.

O projeto também mostra por que uma instalação off-grid não pode ser especificada apenas pela capacidade da bateria. Entrada fotovoltaica, potência do inversor, cargas previstas, infraestrutura de distribuição e expansão futura precisam ser consideradas em conjunto.

Neste caso, o papel da GeePower abrangeu desde o entendimento dos requisitos do cliente e a configuração da solução de armazenamento de energia até o fornecimento dos principais equipamentos e o suporte remoto à instalação.

Um sistema desenvolvido para um projeto ainda em andamento

O desenvolvimento da área florestal ainda não foi concluído.

A infraestrutura elétrica foi instalada enquanto o edifício principal e outras partes da propriedade ainda estavam em desenvolvimento, permitindo iniciar a operação do sistema de energia antes de atingir o perfil de carga final do projeto.

Espera-se demanda futura de cargas adicionais dos edifícios, bombeamento de água, portões, iluminação externa e outros equipamentos da propriedade.

Isso torna o projeto um exemplo real útil de como projetar um sistema off-grid considerando tanto a demanda atual quanto a expansão futura, em vez de dimensioná-lo apenas para a etapa de construção.

Planeja um projeto de armazenamento de energia para operação off-grid?

Propriedades remotas, fazendas, oficinas, canteiros de obras e outras aplicações off-grid podem ter requisitos de potência muito diferentes.

A capacidade da bateria, por si só, não basta para definir o sistema adequado.

Para uma configuração prática, fatores como:

• carga de pico e contínua;
• potência necessária do inversor;
• capacidade solar fotovoltaica;
• consumo diário de energia;
• requisitos de backup;
• cargas futuras previstas;

devem ser considerados em conjunto.

​