Muito falamos de design solar no projeto e construção da casa, isto significa como podemos aproveitar a energia que o sol nos fornece em todas as suas formas. A este tema, costumamos tratá-lo de forma teórica e/ou com alguns exemplos extraídos do arcabouço de conhecimentos a disposição nas redes de permacultores ou de nossas práticas pessoais.
Alguns exemplos práticos, e com detalhes construtivos, já foram postados aqui neste Blog. Assim podemos lembrar dos post sobre construção, produção de biodiesel, luzes led, aquecimento de água com o rocket stove, algumas engenhocas, etc. Mas queria fazer uma reflexão mais profunda e com propostas a respeito do tema energia solar.
Não me cabe dúvida que o aproveitamento da energia solar de forma direta é a forma mais eficiente de usarmos esta energia disponível de forma global e democrática. A energia solar, luz e calor, são as formas de expressão energética mais abundantes no planeta… Só falta a explicitação das possibilidades e meios para o seu aproveitamento e utilização.
As formas diretas de aproveitamento da energia radiante do sol são, por exemplo:
- O design solar passivo no projeto de construção da casa, como por exemplo: o sol entrando pelas janelas no inverno (luz e calor), e evitar o sol no verão (calor);
- a iluminação natural e o aquecimento de fluidos (pedra, ar ou água);
Mas também existem formas indiretas de aproveitar a energia solar, estas requerem um pouco de conhecimento teórico e tecnologias auxiliares para concretizar a sua utilização. Por exemplo:
- Aquecedor solar: aproveitar o calor solar (irradiação infravermelha) para aquecer e acumular calor em fluidos, como (água, ar, óleos).
- Uso da energia: (luz solar) acumulada na biomassa como combustível, sejam sólidos (lenha), líquidos (biodiesel, álcool, óleo vegetal, etc.), ou gasosos (biogás, hidrogênio, etc.).
Conversão fotovoltaica de luz solar em
- Conversão fotovoltaica de luz solar em energia elétrica.
Dentro deste contexto queria fazer uma série de reflexões a respeito do aproveitamento da energia solar (luz) no momento em que estamos frente a possibilidade de falta de energia elétrica e racionamentos, pensando que esta situação tende a piorar nos próximos anos. Esperamos que, com o tempo, possamos mudar a matriz energética, e que as formas de produção de eletricidade dependam mais de recursos renováveis e de baixo impacto ambiental.
Na concepção permacultural gostamos de pensar de forma a resolver nossas necessidades, dentro do possível, de forma local e com baixo ou nenhum impacto negativo. Parte importante desta solução começa por REDUZIR o uso, usando Leds, não usando chuveiros elétricos, ou ar condicionado.
O diagnóstico local a respeito a energia elétrica, tanto no projeto da Vila YvyPorâ (no pé da serra litorânea), como no projeto Waikayú (no planalto Catarinense), pode-se resumir da seguinte forma:
- Resolver a questão da queda de energia elétrica, do provedor, de forma intermitente; que já chegou a faltar por até três dias.
- Dentro do possível, ser autossuficientes em energia elétrica, colaborando com a diminuição da demanda de energia elétrica da rede local; e diminuir também, o impacto do aumento de preço e o racionamento da energia elétrica, previsto no pais, pela crise hídrica.
Com esse intuito, e partindo da primeira questão, há cinco anos comecei um processo de pesquisa e análise da disponibilidade de equipamentos, dos seus custos e a qualidade destes para a produção, armazenamento e conversão de energia elétrica.
No começo foi a necessidade de resolver as quedas de energia elétrica o que me mobilizou. Para isto decidi construir um nobreak grandão.
No último ano, agregou-se a necessidade de pensar e buscar os meios para a produção de eletricidade local.
Dimensionamento do equipamento básico (nobreak).
Para isto fui registrando o consumo elétrico, dos aparelhos caseiros, os tempos de uso, e por último: Quanto de estes serviços tinham a ver, diretamente, com as necessidades básicas e o conforto a que estamos acostumados?
Esta pesquisa, de serviços, a fiz baseado no consumo elétrico e potência instalada mínima, necessária na minha casa… Sempre para satisfazer as necessidades básicas e mantendo o conforto.
Assim construi uma tabela com estas informações:
| Geladeira ou freezer (1) | 90 W (10 horas) | 900 W |
| Ilha de Informática (comunicação) | 20 W (10 horas) | 200 W |
| Luzes led (5) | 50 W (5 horas) | 250 W |
| Televisão, rádio, som. | 100 W (5 horas) | 500 W |
| Três ou quatro tomadas estratégicas (de baixo consumo), max. 5 A., de uso descontínuo. | Potência: 260 V.a/h | Consumo/dia: 1.850 W |
Deste modo cheguei à conclusão que com um nobrek de até 1 Kw, de potência, e com a capacidade de armazenamento em baterias de até 800 A (12 V * 800 A= 9.600 W ), era mais do que suficiente.
Pode parecer nada! já que nas casas, atualmente, estão instalando potencias de 50 A ou mais. Quer dizer: 50A x 220V= 11Kw.
Mas, a ideia é suprir as necessidades básicas frente a queda de energia. Quer dizer: manter os serviços essenciais; não é o intuito do sistema resolver o 100 % da demanda possível numa casa. O sistema é de baixa potência, baixo custo; é para manutenção do conforto e segurança.
Para usos que requerem de alta potência instantânea usamos a rede elétrica local, esta nos abastece com até 50 A ou 60 A, em instalações monofásicas.
A diferença de custos dos equipamento e a sua instalação crescem tanto, ao aumentar a potencia, que acabam inviabilizando a iniciativa. Pensemos na diferença entre investir algo como R$4.000 ou valores de $R 20.000, $R 30.000 ou $R 40.000 para cima (valores em $R, setembro de 2021).
Então, a pesquisa me levou a provar diversos equipamentos, enquanto a qualidade e funcionalidade. Assim cheguei a conclusão de que, com um investimento acessível, dava para satisfazer as nossas necessidades.
Do ponto de vista técnico a instalação de um nobreak requer: de um carregador de bateria (ou fonte de 12 V CC – 60 A); bateria/s de 12 V CC – 400 A; um controlador de caga 12/24/48 V CC – 40 A; e um inversor de corrente de 12 V CC para 220 V CA, e uma potência de 3000/4000 W . Então, todos dimensionados segundo os valores de potência e consumo elétricos previstos.
Estes equipamentos devem ser sobredimensionados (em alguns em até o dobro, no que se refere a seus valores nominais), isto no que respeita a sua capacidade e potência. Assim se a potencia nominal é de 4000 W não superar os 2000 W na demanda de consumo. Desta forma duram muito mais e cumprem com o serviço previsto.
Para isto instalei e interconectei:
- Um carregador de bateria (fonte estabilizada, flutuante) de 12 V, 60 A.
- Duas baterias (ácido/chumbo) de 12 V, 400 A c/u; total 800 A.
- Um controlador de carga de 40 A.
- Um inversor de corrente 12 V CC – 220 V CA, 4000 W. Onda Senoidal modificada.
- Criando um Nobreak poderoso:
Com isto se resolve a autonomia (em até três dias) no consumo elétrico que satisfaz as necessidades básicas familiares de comunicação (internet-modem-wifi), lazer (som, televisão), conservação de alimentos (freezer ou geladeira) e tomadas estratégicas para serviços de baixo consumo como podem ser um ventilador, carregar celulares, computador, etc.
Logo poderei postar as discussões e instalação de um sistema fotovoltaico híbrido off grid (SFH – off grid). Que não é outra coisa que o nosso nobreak que também estara ligado a painéis solares.
Observação: O que vem a seguir é para quem tenha interesse em detalhes técnicos detalhados, não é imprescindível para compreender o artigo.
Na busca de equipamentos a preço acessível provei várias marcas e dimensionamento de equipamentos que se vendem no mercado; muitos deles são importados da China e considerados suspeitos, quanto à sua qualidade e durabilidade. Por isso os comprei super sobre dimensionados. Só que estes produtos, que não são homologados pelo INMETRO, custam muito menos. Além disso, a outra questão, é a discussão da onda do inversor; isto também influencia no custo do nosso equipamento. Um inversor homologado vale de 5 a 10 vezes mais que um sinusoidal modificado, para a mesma potência. Não discuto a qualidade do equipamento homologado pela INMETRO… o que falo é como resultado da relação custo/benefício.
Não tenho nada em contra ao uso de um inversor de onda sinusoidal ou senoidal.
Que, aliás, é a onda que requerem todos os equipamentos que usamos de forma cotidiana.
Mas, muitos equipamentos suportam, ou se comportam bem, com onda sinusoidal modificada; quer dizer a onda quadrada corrigida.
Em resumo: luzes, geladeira/freezer, os eletrônicos em geral, pequenos motores, resistências funcionam satisfatoriamente (sugiro sempre provar antes o equipamento a usar com onda modificada).
Um outro tema são as baterias. Neste sistemas são necessárias baterias para a acumulação de energia para as horas em que não haja energia da provedora local ou, em sistema fotovoltaicos, quando é de noite.
Baterias são hoje um dos fatores poluentes mais indesejados. Mas, podemos usar as baterias menos impactantes… e que por sorte são as mais baratas. As velhas e bem conhecidas baterias de ácido/chumbo, para que tenha mais de 30 anos lembrará dessas baterias, que usávamos no carro e que requeria de um cuidado cada vez que parávamos no posto para abastecer.
Estas baterias são passíveis de ser recicladas, reusamos as carcaças plásticas e derretemos o material condutor (que é vazado num cadinho de refino e transformado em lingotes), que são vendidos como matéria prima secundária para a fabricação de uma nova bateria. A solução eletrolítica de ácido sulfúrico também e reutilizada. Dizem que hoje o Brasil está em condições de reciclar entre 80% a 90% dos componentes de uma bateria. As baterias que usamos são as ácido/chumbo ESTACIONÁRIAS, não é a bateria comum de carro. As estacionárias suportam bem as descargas profundas que acontecem nas horas sem recarga. Hoje a melhor opção são as que se usam nos carros com som, aqueles que passam infernizando a nossa vida! Bom, essas com 400 A/h, custam 1/4 por A em comparação com as automotivas.
Yvy Porã 
