Sistema solar off-grid: energia onde não há rede elétrica

O que é

Off-grid (“fora da rede”) é o sistema fotovoltaico que funciona sem ligação com a distribuidora. O Manual de Engenharia do CEPEL/CRESESB o chama de sistema fotovoltaico isolado. Como não há rede para servir de reserva, a energia gerada de dia precisa ser armazenada em baterias para a noite e para os dias nublados. É o sistema das casas de campo sem rede, dos postos de telecomunicação, do bombeamento de água e da eletrificação rural.

O que ele tem

• Módulos fotovoltaicos, dimensionados para gerar o consumo diário e recarregar as baterias.
• Controlador de carga, que regula a corrente entre os módulos e as baterias e protege as baterias contra sobrecarga e descarga profunda.
• Banco de baterias, de lítio ou de chumbo-ácido, que guarda a energia.
• Inversor off-grid, que alimenta as cargas em corrente alternada a partir das baterias. Alguns modelos integram o controlador de carga.
• Opcionalmente, um gerador a combustível como apoio para sequências longas de dias sem sol.

Sem o controlador e as baterias, os módulos não têm onde guardar a energia; sem o inversor, só cargas em corrente contínua podem ser alimentadas.

Como se dimensiona

Diferente do on-grid, em que a rede absorve as variações, no off-grid cada parte precisa ser calculada para o pior caso razoável:

1. Consumo diário de todas as cargas, em quilowatt-hora. A calculadora de consumo faz o levantamento aparelho por aparelho.
2. Dias de autonomia: quantos dias seguidos a bateria precisa sustentar a casa sem sol.
3. Profundidade de descarga que a bateria suporta sem encurtar a vida útil.
4. Irradiação do pior mês do ano no local, não a média anual, para que o sistema atenda também no inverno.

A calculadora de baterias organiza esses passos e mostra a fórmula e as premissas. O Departamento de Energia dos Estados Unidos lembra que o armazenamento é o que permite usar a energia solar à noite ou numa interrupção; num sistema isolado ele é obrigatório, não opcional.

Limitações

• Custo: baterias e controlador encarecem o sistema, e as baterias têm vida útil menor que a dos módulos.
• Energia desperdiçada: com as baterias cheias, o excedente do dia não tem para onde ir.
• Sem compensação: o sistema não participa do Sistema de Compensação de Energia Elétrica da Lei 14.300, que pressupõe conexão à rede.
• Gestão de consumo: o morador precisa respeitar a capacidade instalada; não há rede para cobrir um pico inesperado.

Quando faz sentido

• Não há rede da distribuidora no local, ou a extensão da rede custa mais que o sistema.
• Cargas pequenas e bem definidas, como bombeamento, cercas elétricas, iluminação e refrigeração.
• Locais onde a rede existe mas é instável e a prioridade é a continuidade. Nesse caso, se a rede está disponível, o sistema híbrido costuma ser a comparação a fazer, porque usa a rede como apoio e ainda compensa o excedente.