Guia GSIKE para dimensionar um sistema autónomo de 4 kW 24 V

Comece por listar os aparelhos que vai alimentar e o respetivo consumo diário em Wh. Este é o ponto de partida de todos os cálculos.

Faça um inventário minucioso. Não se esqueça dos aparelhos em standby: o router, os carregadores, a televisão em espera. Parecem insignificantes, mas totalizam entre 50 e 100 Wh por dia e, se os omitir, o sistema fica subdimensionado e a bateria esgota-se mais cedo do que o previsto.

De seguida, tenha em conta a sazonalidade. No verão, há mais sol e os painéis produzem mais, mas também utiliza mais aparelhos (ventoinha, frigorífico a trabalhar mais). No inverno, há menos sol, mas consome menos sem ar condicionado. Dimensione o sistema para um dia médio, nem o melhor nem o pior.

Ao instalar os painéis, a inclinação e a orientação são importantes. Um telhado virado a sul, com a inclinação adequada, oferece o máximo rendimento; se os painéis estiverem no solo ou parcialmente à sombra, precisará de mais área para obter a mesma produção.

Não se esqueça da proteção. O campo solar pode produzir uma tensão elevada em pleno sol; precisa de fusíveis e de um para-raios no lado DC, o mais perto possível dos painéis e da bateria.

Ao escolher a secção dos cabos, deixe margem para o futuro. Se hoje instalar cabos de 25 mm² e, daqui a um ano, quiser acrescentar painéis, talvez tenha de voltar a passar os cabos. Por isso, recomendamos escolher uma secção acima do mínimo atual.

E, se vive numa região com trovoadas, instale também uma proteção contra sobretensões na saída AC e reveja a ligação à terra, essencial para a segurança do sistema.

Antes de mexer no que quer que seja, recordemos as grandezas. Um painel de 400 W fornece cerca de 40 V em circuito aberto e cerca de 10 A em condições normalizadas. Se ligar três painéis em série, as tensões somam-se (120 V) e a corrente mantém-se; se ligar três em paralelo, a corrente triplica e a tensão mantém-se. O MPPT do GSIKE funciona entre 60 e 500 V DC, pelo que séries de 2 a 12 painéis de 400 W se enquadram perfeitamente.

Lo erro mais frequente é confundir a tensão do painel com a tensão da bateria. Os painéis produzem entre algumas dezenas e várias centenas de volts DC; a bateria é de 24 V. O regulador MPPT trata desta diferença: extrai energia do painel à tensão ideal e fornece-a à bateria a 28,8 V. Por isso, pode ligar painéis de alta tensão em série sem perigo para o banco.

Outro erro comum é dimensionar a bateria pela energia (Wh) e esquecer a corrente (A). O GSIKE de 4200 W, a 24 V, exige cerca de 175–200 A contínuos do banco. Se a sua bateria de 100 Ah só aceitar uma descarga contínua de 50 A, ativará a proteção e o inversor desligar-se-á. Precisa de uma LiFePO4 de 24 V que suporte esta corrente, e não apenas os Wh que procura.

Em relação aos fusíveis: no polo positivo da bateria, o mais perto possível do terminal, coloque um fusível DC dimensionado para 1,25 a 1,5 vezes a corrente máxima do troço. Num sistema de 200 A, isso corresponde a um fusível de cerca de 250 A. Do lado dos painéis, o fusível de string protege cada série. São componentes baratos que evitam um incêndio se um cabo se desgastar.

LO interruptor de CC e o diferencial não podem faltar. A saída de 230 V do inversor deve passar por um disjuntor que interrompa a corrente em caso de sobrecarga e por um diferencial que proteja as pessoas. São elementos que um instalador coloca por profissão, mas, se fizer a instalação por conta própria, não os dispense para poupar dinheiro.

Pensemos no autoconsumo. As horas de sol equivalentes por dia são o que multiplica a potência do seu campo. Na França continental, pode contar com 4–5 horas de pico no verão e 2–3 no inverno. Um campo de 3000 Wp, com 4 horas de pico e um rendimento global de 80 %, produz cerca de 9,6 kWh por dia no verão. É esse valor que deve comparar com o seu consumo.

E quanto à bateria, aplique a regra dos 80 %. As baterias LiFePO4 podem descarregar até 80 % da sua capacidade útil habitualmente, sem se desgastarem. Uma bateria de 100 Ah a 25,6 V armazena 2560 Wh; a capacidade útil é de cerca de 2048 Wh. É essa a quantidade que pode consumir durante a noite sem preocupações. Se dimensionar o sistema para um dia de autonomia, duplique ou triplique esse valor.

Uma nota sobre a orientação: no hemisfério norte, os painéis ficam virados a sul, com uma inclinação próxima da latitude do local. Em França, uma inclinação entre 30 e 45 graus é uma boa opção. Se os instalar na horizontal ou virados a este, a produção diminui e precisará de mais área para compensar.

E se tiver sombras parciais de árvores ou chaminés, um painel à sombra reduz a produção de toda a série. Nesse caso, é melhor dividir o campo em séries curtas ou apostar em optimizadores por painel. Numa instalação pequena, muitas vezes basta mudar os painéis de sítio para que recebam sol direto durante as horas centrais do dia.

Vamos pôr números num caso muito comum: um abrigo no campo que utiliza iluminação LED (20 Wh/dia), um frigorífico pequeno (150 Wh/dia), um router (50 Wh/dia), carregadores de telemóvel e computador (80 Wh/dia) e uma bomba de pressão que funciona 10 minutos por dia (30 Wh/dia). Total: cerca de 330 Wh por dia. Com 4 horas de pico, um campo de 1200 Wp produz cerca de 3,8 kWh por dia, mais do que suficiente; uma bateria de 50–60 Ah a 24 V cobre a noite.

É no cabo de CC entre a bateria e o inversor que se perde mais energia quando se escolhe mal. A 24 V, a corrente é elevada: 4200 W a 24 V correspondem a cerca de 175 A. Se escolher um cabo demasiado fino, este aquece e há uma queda de tensão, levando o inversor a emitir um alerta de subtensão. É por isso que a tabela das secções passa de 25 mm² (curto) para 50 mm² (longo). Não poupe aqui: o cobre é barato em comparação com uma paragem.

A cablagem dos painéis, por sua vez, funciona com alta tensão e baixa corrente, pelo que cabos solares de 4 mm² são suficientes para séries de determinado comprimento. Neste caso, a secção não é assim tão crítica; o importante é utilizar cabo solar MC4 adequado para o exterior e não fazer emendas com cabo de instalação convencional.

E o fusível da bateria, insistimos: fica no positivo, a menos de 20 cm do terminal, dimensionado para 1,25–1,5 vezes a corrente máxima. Se um cabo tocar na chapa do veículo ou do compartimento, o fusível queima e evita um curto-circuito. É a peça mais barata e mais importante de toda a instalação.

Pensemos agora no inverno. Em França, em dezembro, as horas de sol de ponta descem para 2–3. Um campo que produz 10 kWh por dia no verão produz 4–5 no inverno. É por isso que deve dimensionar o campo a pensar no pior trimestre, não no melhor. Se dimensionar para julho, em fevereiro ficará no limite; se dimensionar para novembro, no verão haverá produção excedentária que poderá utilizar para carregar mais.

E a autonomia: quantas noites quer aguentar sem sol? Se dimensionar para uma noite, uma bateria de 100 Ah é suficiente; se for para três dias seguidos de céu nublado, são necessários 200–300 Ah. Num abrigo de fim de semana, uma noite costuma ser suficiente; numa habitação permanente, multiplique por três o consumo diário para ficar descansado.

Para concluir, um conselho de instalador: comece pelo plano. Desenhe onde ficam os painéis, o inversor e a bateria, e por onde passam os cabos. Um plano evita ter de passar os cabos por onde não queria e que a distância entre a bateria e o inversor seja de 6 m em vez dos 2 m previstos. Meça duas vezes, corte uma.

Vejamos um segundo exemplo, desta vez para uma oficina de jardinagem com um consumo um pouco mais elevado. Suponhamos que a oficina utiliza uma luz fluorescente (40 Wh), um pequeno aparelho de soldar que funciona 20 minutos por dia (200 Wh), um compressor que arranca de vez em quando (150 Wh) e carregadores de ferramentas (100 Wh). Total: cerca de 490 Wh por dia. Neste caso, recomendamos um campo de 2000–2500 Wp (5–6 painéis de 400 W) e uma bateria de 60–80 Ah a 24 V. O GSIKE faz funcionar as duas saídas AC sem dificuldade.

Um erro comum é dimensionar a bateria para a potência de pico em vez de para a energia. A potência de pico é fornecida pelo inversor e pelo banco no momento do arranque; a energia é aquilo que lhe permite aguentar durante a noite. Precisa de ambos: um banco que suporte a corrente de 175 A e, além disso, os Ah que lhe proporcionem a autonomia pretendida. Uma bateria de 100 Ah que só aceite uma descarga de 50 A não serve para um inversor de 4200 W.

Outro pormenor que costuma ser esquecido: a queda de tensão na cablagem dos painéis. Mesmo trabalhando com alta tensão, um cabo comprido e fino perde alguma tensão. Para séries longas, utilize cabo solar de 4 mm² e não ultrapasse 15–20 m por string sem justificar a secção. Se a instalação for muito grande, meça a queda e ajuste.

E o interruptor DC. Entre os painéis e o inversor, convém ter um seccionador DC que lhe permita desligar o campo sem subir ao telhado para cobrir os painéis. É uma peça barata que torna a manutenção muito mais segura. Do lado AC, um disjuntor e um diferencial completam a proteção.

Para terminar, a pergunta que surge com mais frequência: e se exceder a potência dos painéis? O GSIKE admite até cerca de 6200 W. Se instalar 7000 W, o MPPT simplesmente não conseguirá captar mais do que admite; não se avaria, mas estará a pagar por painéis que não aproveita. É por isso que aconselhamos a ficar abaixo do limite, não a ultrapassá-lo.

Uma última conta prática. Suponhamos que dimensiona para um consumo de 500 Wh por dia. Com 4 horas de sol de ponta e um rendimento de 80 %, precisa de um campo de 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... Parece pouco, mas lembre-se de que este cálculo se aplica a um dia soalheiro. Se dimensionar para o inverno, com 2,5 horas de sol de ponta, o mesmo consumo exige 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. E, se quiser ter uma margem, duplique. É por isso que um pequeno anexo acaba por usar 1500–2000 Wp, e não 300 Wp.

Quanto à bateria, um último conselho: não compre a capacidade com base no que pensa consumir, mas sim no que mede. Se puder, comece por montar o sistema com o modo sem bateria do GSIKE, consulte a aplicação durante duas semanas e, com esse valor real, encomende a bateria. É muito melhor do que encomendar às cegas e acabar com uma capacidade demasiado baixa ou demasiado elevada.

E se, a certa altura, tiver dúvidas em relação aos cálculos, peça uma revisão. Um instalador qualificado cobra pouco para dar uma vista de olhos ao seu plano e às secções dos cabos. Essa hora de revisão evita um erro de dimensionamento que poderia custar várias centenas de euros. A eletricidade a 24 V e 500 V CC não perdoa cálculos feitos a olho.

Para concluir o guia, uma recomendação sobre a ordem de compra. Primeiro, o inversor GSIKE 4200 W. Depois, 3–6 painéis de 400 W, consoante o seu consumo diário. Em terceiro lugar, a bateria LiFePO4 de 24 V com comunicação, da capacidade que tiver calculado. Em quarto lugar, fusíveis, seccionadores e cabos. Com esta ordem, não compra nem a mais nem a menos e, se mudar de ideias pelo caminho, terá margem para ajustar.

E lembre-se de que este guia é um ponto de partida, não uma fórmula fechada. Cada telhado, cada consumo e cada orçamento são diferentes. Se, ao fazer os cálculos, obtiver um valor intermédio, arredonde para cima no caso dos painéis e da bateria: mais vale ter um pouco a mais do que a menos. Com o GSIKE no sistema, o limite de 6200 W de painéis dá-lhe bastante margem para expandir sem mudar de inversor.

Quando tiver os valores, a ficha técnica completa do GSIKE 4200 W servirá de referência para confirmar que o banco de baterias de 24 V e o campo de painéis que calculou estão dentro dos limites do aparelho. E, se surgir alguma dúvida durante a montagem, a nossa equipa de apoio em francês ajuda-o.

No fim de contas, dimensionar uma instalação não é mais do que fazer três cálculos: consumo diário, horas de sol de pico e rendimento do conjunto. Com estes três valores e a tabela deste artigo, tem o essencial para encomendar o GSIKE 4200 W e os componentes compatíveis, sem comprar em excesso nem ficar aquém.

Se ainda tiver dúvidas sobre a secção do cabo ou o tamanho do seu campo de painéis, prevalece a ficha técnica do GSIKE 4,2 kW. E a nossa equipa de apoio em francês responde às suas dúvidas sobre o dimensionamento, antes e depois da compra, sem custos adicionais.

Quantos painéis solares são necessários

Consumo diário Potência de painéis recomendada N.º de painéis 400 W Produção esperada 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/dia 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/dia 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/dia 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/dia

No GSIKE 4200 W, o limite de potência solar é de cerca de 6200 W. Isto significa que pode instalar até 15–16 painéis de 400 W, embora, na prática, seja melhor começar com um campo mais modesto.

Que bateria é necessária

A capacidade da bateria depende da quantidade de energia que pretende ter durante a noite. Regra geral, a capacidade útil deve ser entre duas e três vezes o consumo diário.

Consumo diário Capacidade recomendada Exemplo em 24 V Tipo 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah lítio 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah lítio 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah lítio

Secção dos cabos

Distância entre bateria e inversor Secção recomendada Perdas máx. até 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Exemplo prático — dimensionar um anexo

Imaginemos um anexo com um consumo diário de 220 Wh. A nossa recomendação:

Este é um exemplo prudente: produz bastante energia para luzes, frigorífico, carregadores e um pequeno aparelho, e deixa margem para acrescentar um quinto painel no próximo ano. Se só usar o anexo ao fim de semana, pode até dispensar a bateria e trabalhar em pleno sol; se o usar diariamente, a bateria de 50 Ah dá-lhe uma noite de autonomia.

Veredicto final

Veredicto final: Para um sistema autónomo com o GSIKE 4200 W 24 V, recomendamos começar com 4–8 painéis de 400 W e uma bateria de 24 V / 50–100 Ah. Pode começar sem bateria e acrescentar capacidade ao banco quando precisar.

Veredicto final

Perguntas frequentes

Fontes e dados de referência

1. Ficha do produto GSIKE G4200EU24V 4,2 kW 24 V (189,99 EUR, entrega gratuita em França) — https://gesike.com/fr-fr/products/gsike-4-2kw-24v-onduleur-hybride-mppt-120a-wifi-off-grid-france
2. EASUN 4 kW 24 V, loja de referência na UE — https://eu.easunpower.com/
3. Guia do MPPT 120 A e intervalo de 60–500 VCC — referência técnica — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Bateria LiFePO4 24 V e barramento CC — referência de cablagem — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Guias e comparações