Guia GSIKE para dimensionar uma instalação autónoma de 4 kW 24 V

Começa por listar os aparelhos que vais alimentar e o respetivo consumo diário em Wh. Esse é o ponto de partida de todo o cálculo.

Sê minucioso ao fazer a lista. Não te esqueças dos aparelhos em modo de espera: o router, os carregadores, a televisão em modo de espera. Parecem insignificantes, mas somam entre 50 e 100 Wh por dia e, se os omitires, o sistema fica aquém das necessidades e a bateria esgota-se antes do previsto.

Depois, pensa na sazonalidade. No verão há mais sol e os painéis produzem mais, mas também usas mais aparelhos (ventoinha, frigorífico a trabalhar mais). No inverno há menos sol, mas consomes menos sem climatização. Dimensiona para um dia médio, não para o melhor nem para o pior.

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

Não te esqueças da proteção. O campo solar pode gerar alta tensão sob sol pleno, por isso precisas de fusíveis e proteção contra sobretensões no lado CC, o mais perto possível dos painéis e da bateria.

Ao escolher a secção dos cabos, deixa margem para o futuro. Se hoje instalares 25 mm² e, daqui a um ano, quiseres acrescentar mais painéis, talvez tenhas de refazer a instalação. Por isso, recomendamos um calibre acima do mínimo atual.

E, se viveres numa zona com trovoadas, instala também proteção contra sobretensões na saída AC e verifica a ligação à terra, que é fundamental para a segurança do sistema.

Antes de mexer em qualquer coisa, convém recordar as grandezas. Um painel de 400 W fornece cerca de 40 V em circuito aberto e cerca de 10 A em condições normalizadas. Se ligares três em série, a tensão soma-se (120 V) e a corrente mantém-se; se ligares três em paralelo, a corrente triplica e a tensão mantém-se. O MPPT do GSIKE funciona entre 60 e 500 V DC, por isso, séries de 2 a 12 painéis de 400 W ficam bem dentro dos limites.

O erro mais comum é confundir a tensão do painel com a tensão da bateria. Os painéis geram entre dezenas e centenas de volts DC; a bateria é de 24 V. O regulador MPPT encarrega-se dessa diferença: extrai a energia do painel à tensão ideal e fornece-a à bateria a 28,8 V. Por isso, podes ligar painéis de alta tensão em série sem perigo para o banco.

Outro erro frequente é dimensionar a bateria pela energia (Wh) e esquecer a corrente (A). O GSIKE a 4200 W, com 24 V, exige cerca de 175–200 A contínuos do banco. Se a tua bateria de 100 Ah só admitir 50 A de descarga contínua, vai ativar a proteção e o inversor vai parar. Precisas de uma LiFePO4 de 24 V que suporte essa corrente, não apenas que tenha os Wh que procuras.

Quanto aos fusíveis: no polo positivo da bateria, o mais perto possível do borne, coloca um fusível DC dimensionado para entre 1,25 e 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 peças baratas que evitam um incêndio se um cabo ficar descarnado.

O seccionador AC e o diferencial também não podem faltar. A saída de 230 V do inversor deve passar por um disjuntor magnetotérmico, que corte em caso de sobrecarga, e por um diferencial, que proteja as pessoas. São elementos que um instalador coloca por ofício, mas, se montares tudo tu mesmo, não os cortes para poupar.

Vamos pensar no autoconsumo. As horas de sol equivalentes por dia são o que multiplica a potência do teu campo. No interior de Espanha, podes 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 o valor com que deves comparar o teu consumo.

E, para a bateria, aplica a regra dos 80 %. As LiFePO4 permitem descarregar até 80 % da sua capacidade útil habitualmente, sem se desgastarem. Uma bateria de 100 Ah a 25,6 V armazena 2560 Wh; destes, cerca de 2048 Wh são utilizáveis. É essa a energia que podes gastar durante a noite sem preocupações. Se dimensionares para um dia de autonomia, duplica ou triplica 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 Portugal, uma inclinação entre 30 e 45 graus é uma boa escolha. Se os colocares na horizontal ou virados a este, a produção diminui e precisarás de mais superfície para a compensar.

E se tiveres sombras parciais de árvores ou chaminés, um painel à sombra afeta toda a série. Nesse caso, é melhor dividir o conjunto em séries curtas ou investir em otimizadores por painel. Para uma instalação pequena, por vezes basta mudar os painéis de sítio para que apanhem sol direto durante as horas centrais do dia.

De quantos painéis solares preciso

Consumo diário Potência recomendada dos painéis Nº de painéis de 400 W Produção prevista 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. Isso significa que podes chegar a 15–16 painéis de 400 W, embora, na prática, seja melhor começar com um conjunto mais modesto.

De que bateria preciso

O tamanho da bateria depende da quantidade de energia que queres ter à noite. Como regra geral, a capacidade útil deve ser entre duas e três vezes o consumo diário.

Consumo diário Capacidade recomendada Exemplo a 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 bateria–inversor Secção recomendada Perdas máximas até 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Exemplo prático — dimensionar um abrigo

Imagina um abrigo com um consumo diário de 220 Wh. A nossa recomendação:

É um exemplo conservador: produz mais do que suficiente para luzes, frigorífico, carregadores e algum aparelho pequeno, e deixa margem para acrescentar um quinto painel no próximo ano. Se só usares o abrigo aos fins de semana, até podes dispensar a bateria e funcionar a pleno sol; se o usares diariamente, a bateria de 50 Ah dar-te-á autonomia para uma noite.

Para uma habitação maior, com um consumo de 1000 Wh por dia, a recomendação aumenta: 6–9 painéis de 400 W (2500–3500 Wp) e uma bateria de 80–120 Ah a 24 V. Aqui, já convém usar cabos de 35–50 mm² e pensar em dois circuitos AC separados, precisamente o que o GSIKE oferece de série.

E se tiveres um armazém ou uma oficina com um consumo de 2000 Wh por dia, o campo aumenta para 4000–5000 Wp e a bateria para 200 Ah ou mais. Continua dentro do limite de 6200 W do GSIKE, mas já é um projeto que merece ser acompanhado por um instalador antes da compra.

Vamos apresentar valores para um caso muito típico: uma cabana no campo que usa luz LED (20 Wh/dia), frigorífico pequeno (150 Wh/dia), router (50 Wh/dia), carregadores de telemóvel e portátil (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 sol 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 na cablagem DC entre a bateria e o inversor que se perde mais energia se te enganares. A 24 V, a corrente é elevada: 4200 W a 24 V são cerca de 175 A. Se usares um cabo demasiado fino, aquece e perdes tensão, e o inversor entra em alarme de baixa tensão. Por isso, a tabela de secções aumenta de 25 mm² (curto) para 50 mm² (longo). Não poupes aqui: o cobre é barato em comparação com uma paragem.

A cablagem dos painéis, por outro lado, funciona a alta tensão e baixa corrente, por isso os cabos solares de 4 mm² são suficientes para ligações em série com algum comprimento. Aqui, a secção não é tão crítica; o importante é usar cabo solar MC4 adequado para o exterior e não fazer emendas com cabo normal de instalação.

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

Pensemos agora no inverno. Na Península, em dezembro, as horas de sol de pico descem para 2–3. Um campo que no verão produz 10 kWh por dia, no inverno produz 4–5. Por isso, dimensiona o campo a pensar no pior trimestre, não no melhor. Se dimensionares para julho, em fevereiro ficarás no limite; se dimensionares para novembro, em julho haverá produção excedente que podes usar para carregar mais.

E a autonomia: quantas noites queres aguentar sem sol? Se dimensionares para uma noite, uma bateria de 100 Ah chega; se dimensionares para três dias seguidos de céu nublado, precisas de 200–300 Ah. Numa cabana de fim de semana, uma noite costuma ser suficiente; numa habitação permanente, triplica o consumo diário para ficares descansado.

Para terminar, um conselho de instalador: comece pela planta. Desenhe onde ficam os painéis, o inversor e a bateria, e por onde passam os cabos. Uma planta evita que depois tenha de passar cabos por onde não queria e que a distância entre a bateria e o inversor seja de 6 m, quando planeava 2 m. Meça duas vezes, corte uma.

Vejamos um segundo exemplo, agora para uma oficina de jardinagem com um consumo um pouco maior. Suponhamos que a oficina usa uma luz fluorescente (40 Wh), uma pequena máquina 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 placas de 400 W) e uma bateria de 60–80 Ah a 24 V. O GSIKE alimenta as duas saídas de CA sem esforço.

Um erro que vemos muitas vezes 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 o que lhe permite aguentar durante a noite. Precisa das duas coisas: 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 admita uma descarga de 50 A não serve para um inversor de 4200 W.

Outro pormenor que costuma passar despercebido é a queda de tensão na cablagem dos painéis. Mesmo trabalhando com alta tensão, um cabo comprido e fino perde alguma tensão. Para ligações em série compridas, use cabo solar de 4 mm² e não exceda os 15–20 m por string sem justificar a secção. Se a instalação for muito grande, meça a queda e ajuste.

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

Para terminar, a pergunta que mais nos fazem: e se instalar placas com potência a mais? O GSIKE admite até cerca de 6200 W no máximo. 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. Por isso, recomendamos que fique pelo limite máximo, sem o ultrapassar.

Um último cálculo prático. Suponha que dimensiona para um consumo diário de 500 Wh. 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 é para 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 uma margem, duplique. É por isso que um pequeno abrigo acaba por usar 1500–2000 Wp, e não 300 Wp.

Quanto à bateria, um último conselho: não compre capacidade com base no que pensa gastar, mas no que mede. Se puder, instale primeiro o sistema no 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 ficar aquém ou com capacidade a mais.

E, se em algum momento tiver dúvidas sobre os cálculos, peça uma revisão. Um instalador qualificado cobra pouco para dar uma vista de olhos à sua planta e às secções dos cabos. Essa hora de revisão evita um erro de dimensionamento que poderia custar centenas de euros. A eletricidade a 24 V e 500 V DC não perdoa cálculos feitos de cabeça.

Para terminar o guia, uma recomendação sobre a ordem de compra. Primeiro, o inversor GSIKE 4200 W. Segundo, 3–6 painéis de 400 W, consoante o seu consumo diário. Terceiro, a bateria LiFePO4 comunicável de 24 V, com a capacidade que calcular. Quarto, fusíveis, seccionadores e cabos. Seguindo esta ordem, não compra a mais nem a menos e, se mudar de ideias pelo caminho, tem margem para ajustar. É assim que se dimensiona uma instalação isolada de 4 kW 24 V sem pressa, mas sem erros.

E lembre-se de que este guia é um ponto de partida, não uma receita rígida. Cada telhado, cada consumo e cada orçamento são diferentes. Se, ao fazer as contas, obtiver um valor intermédio, arredonde para cima nos painéis e na bateria: é melhor ter alguma margem do que ficar aquém. Com o GSIKE, o limite de 6200 W de painéis dá-lhe bastante margem para crescer sem mudar de inversor.

Quando tiver os valores, a ficha técnica do GSIKE 4200 W servir-lhe-á de referência para confirmar que o banco de 24 V e o campo de painéis que calculou se enquadram nos limites do equipamento. E, se tiver alguma dúvida durante a montagem, o nosso apoio em espanhol dá-lhe uma ajuda.

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

Se quiser ver os parâmetros exatos do inversor antes de finalizar a encomenda, a ficha técnica completa do GSIKE 4,2 kW reúne todos os limites elétricos, as proteções e as recomendações de bateria para o dimensionamento.

Veredicto final

Veredicto final: Para uma instalação isolada 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 completar o banco quando precisar.

Veredicto final

Perguntas frequentes

Fontes e dados de referência

1. Ficha do produto GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, envio gratuito em Espanha) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4kW 24V, loja de referência na UE — https://eu.easunpower.com/
3. Guia MPPT 120A e gama de 60–500 VCC — referência técnica — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Bateria LiFePO4 24V e barramento DC — referência de cablagem — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Guias e comparativos