Şahsi Sonuçları

Os valores de corrente máxima, que deve ser maior do que a maxima corrente de curto-circuito esperada para o arranjo fotovoltaico, e tensão de operação do sistema são o mínimo necessário para se especificar um controlador. Outras características desejáveis, mas nem sempre disponíveis nos modelos mais comuns, são:

x Estratégias de controle especiais x Set points ajustáveis

x Proteção contra corrente reversa

x Desconexão da carga (proteção contra descargas excessivas) x Compensação térmica

x Alarmes e indicações visuais x Desvio da energia do arranjo x Baixo consumo próprio

x Proteção contra inversão de polaridade

x Terminais exclusivos para modificação de tensão das baterias

A combinação dos métodos de controle e dos “set points” para regular o fluxo de corrente para a bateria, a compensação de temperatura ou corrente para estes métodos e a distância entre os set points determinam a eficácia de um controlador, instalado em um Sistema Fotovoltaico.

Set points

É a denominação usual para os valores dos parâmetros que definem a operação do controlador de carga e que devem ser determinados para a especificação do mesmo. A determinação dos “set points” do controlador é bastante complexa, uma vez que a bateria é um componente pouco compreendido e geralmente os dados fornecidos pelos fabricantes são imprecisos.

A possibilidade de ajuste dos “set points” permite ao usuário otimizar a relação entre controlador e bateria.

Em geral, para cada parâmetro relacionado com a tensão nos terminais da bateria, existe uma histerese associada, ou seja, existem valores para ativar ou desativar uma determinada função. Se os pontos "liga/desliga" de um controlador de carga forem colocados muito próximos, um ciclo repetitivo poderá ocorrer. Isto acontece porque, no momento em que o fornecimento de energia é interrompido, a tensão da bateria aumenta rapidamente de 15 a 20%. Da mesma forma, quando o arranjo é desconectado, a tensão da bateria cai de 10 a 15%. Assim, é importante considerar estas diferenças, no momento de estabelecer os set points do controlador.

Proteção contra corrente reversa

A maioria dos controladores incluem um mecanismo que impede o fluxo de corrente da bateria para o arranjo fotovoltaico durante a noite, quando a tensão de circuito aberto do arranjo é inferior à tensão da bateria. Esta função é implementada, em geral, através de um diodo de bloqueio. Neste caso, deve-se verificar a redução de tensão através do controlador, de forma a assegurar que a tensão gerada pelo arranjo fotovoltaico seja suficiente para manter as baterias completamente carregadas.

Um diodo de bloqueio pode não ser necessário nos sistemas de baixa tensão, pois estes não experimentam perdas elevadas devido às correntes reversas, durante a noite. As perdas ocorridas pelo uso de um diodo de bloqueio podem ser mais elevadas do que as perdas causadas por correntes reversas. Entretanto, todos os sistemas de tensões mais elevadas (maiores que 24 volts) necessitam de diodos de bloqueio.

Desconexão da carga (LVD)

Alguns controladores de carga evitam que a bateria tenha um descarregamento excessivo. Com a opção de desconexão, as cargas que estão sendo alimentadas pelo Sistema Fotovoltaico podem ser desconectadas para proteger a bateria. Para baterias de ciclo profundo ou baterias níquel-cádmio, esta função pode não ser necessária. Entretanto, deve-se incluí-Ia quando utilizam-se baterias de ciclo raso e a capacidade da bateria é pequena se comparada com o consumo.

Dependendo do tipo de controlador, a desconexão pode ser realizada desligando-se as cargas temporariamente ou ativando indicação luminosa ou alarmes para alertar o usuário do sistema quanto à baixa tensão nas baterias. 0 usuário, então, desconecta ou desliga as cargas até que as baterias sejam recarregadas. Outros controladores de carga podem ainda acionar algum tipo de suprimento de energia auxiliar para recarregar as baterias ou alimentar as cargas.

O ponto de desconexão da carga é muitas vezes chamado de LVD, abreviatura da expressão em inglês Low Voltage Disconnect.

Alguns LVD's são incluídos especialmente para iluminação de controle. Quando um LVD for usado, deve-se tomar as precauções necessárias para não exceder o valor de corrente da chave (estado sólido ou relé), pois isto danificará a unidade. Um exemplo seria a alta corrente de partida de uma lâmpada de vapor de sódio baixa pressão ou de um motor. Alguns LVD's incorporam um temporizador de 5 a 10 segundos a fim de que eles não desconectem uma carga devido a uma redução temporária de tensão da bateria quando utiliza-se uma carga com alta corrente de pico.

Em projetos especiais, os controladores de carga poderão ser conectados em paralelo para trabalharem com correntes mais elevadas geradas pelo arranjo fotovoltaico. Entretanto, os projetos dimensionados com este objetivo deverão ser estudados com maiores cuidados.

Valores típicos de profundidade de descarga utilizados para LVD são, para baterias de ciclo raso, de 20 a 40% e, para as de ciclo profundo, em torno de 80%. Estes valores permitem, em geral, uma boa relação custo-benefício mas dependem fortemente de especificidades de cada aplicação (comportamento da carga, características da bateria, vida útil esperada, entre outras).

Compensação térmica

As características de carregamento das baterias mudam com a variação da temperatura. A compensação térmica faz-se mais necessária quando a faixa de temperatura de operação das baterias excede ± 5°C em tomo da temperatura ambiente ( 25°C ). Se a concentração do eletrólito foi ajustada para temperatura ambiente local e a variação da temperatura das baterias é pequena, a compensação pode não ser necessária.

Alguns controladores possuem um sensor de temperatura preso próximo à bateria que permite mudar os “set points”, de acordo com a temperatura (-6 a -4mV / célula / °C, para baterias chumbo-ácido). Para uma bateria chumbo-ácido de 12 Volts de tensão nominal temos, aproximadamente, uma variação de -30mV/ °C. Assim uma variação de 10°C acarreta uma mudança de 0,3 Volts na tensão da bateria. Este valor equivale a uma variação da ordem de 20%, justificando a necessidade de compensação térmica dos “set

points”.

O sensor deve ter um bom contato térmico com o lado de uma das baterias, no centro do banco. O sensor nunca deve ser imerso no eletrólito da bateria ou conectado ao seu terminal.

Alarmes e indicações visuais

Muitos controladores de carga têm um LED (Diodo Emissor de Luz) que é aceso quando as baterias estão completamente carregadas. Alguns, têm outro LED para mostrar quando o arranjo fotovoltaico está carregando as baterias. Outro LED pode mostrar quando o estado de carga da bateria está muito baixo.

Algumas vezes um voltímetro é usado para indicar a tensão da bateria, mostrando o seu estado de carga aproximado. Em sistemas grandes justifica-se uma monitoração mais precisa. Para tanto, um amperímetro pode informar a corrente que flui da bateria. Ele funciona como um "velocímetro" descrevendo como a energia está sendo usada pela carga.

Outro uso para um amperímetro é mostrar a corrente que flui dos módulos para as baterias. Desta vez, ele mostra o fluxo de energia que está sendo armazenado para uso futuro. Com um radiômetro pode-se medir a insolação (radiação solar incidente) que está atingindo o arranjo; desta forma, é possível medir o quanto de energia está disponível e estimar o desempenho do sistema.

Com instrumentos de medição e LED's descrevendo o desempenho do sistema, a localização de falhas e operações de manutenção se tornam mais fáceis. Os instrumentos de medição devem estar ligados apenas quando uma leitura está sendo realizada. Por outro lado, os LED's devem estar ligados continuamente.

Desvio da energia do arranjo

Alguns controladores de carga têm a capacidade de desviar a energia de um arranjo fotovoltaico para uma carga não crítica, quando as baterias estão completamente carregadas. Isto é importante uma vez que este excesso de energia seria perdido.