Figurar formas de usar menos energia em sua casa é quase sempre mais econômico do que colocar uma matriz fotovoltaica maior. Começamos com um uso mensal de 1.000 kilowatt-hora (kwh), que é aproximadamente a média para uma casa nos EUA. Conseguimos isto em cerca de 500 kWh gastando um pouco mais de 1.000 dólares em luzes eficientes, tiras de energia com interruptores, um novo frigorífico e algumas outras estratégias (ver 8 Projectos Fáceis para Poupança Instantânea de Energia). Compare isso com o sistema fotovoltaico, que nos poupa 250 kwh por mês, mas custa $6.000 – é claro onde está o melhor retorno. Tome as medidas de eficiência primeiro, depois compre o sistema FV.
Planejamos um sistema FV que cortaria nosso uso atual pela metade (ou seja, um sistema que geraria cerca de 250 kwh por mês, ou 3.000 kwh por ano). Usamos a calculadora PVWatts do Laboratório Nacional de Energias Renováveis para estimar o tamanho de um sistema que produziria 3.000 kwh por ano em nossa área. O PVWatts veio com um tamanho de sistema que era um pouco mais de 2 quilowatts. O sistema que acabámos por instalar tem uma produção estimada de 2,15 kilowatts.
O nosso sistema utiliza micro-inversores Enphase, mas também podem estar disponíveis outras marcas. Temos 10 painéis PV classificados a 215 watts cada um, e cada um tem um inversor de 190 watts que converte a corrente contínua produzida pelos painéis em corrente alternada, que é o sistema padrão para eletricidade em residências nos Estados Unidos. Encomendámos o sistema como um kit que incluía os painéis FV, micro-inversores, calhas de montagem e uma série de outras peças. O kit foi uma boa escolha, mas não espere um kit do tipo “insert-tab-A-in-to-slot-B”. Basicamente, você recebe uma caixa cheia de peças. Você logo se familiarizará com os websites das empresas que fabricam as peças – especialmente a área de “download de manuais”.
Situando o PV Array
Idealmente, os painéis solares para sua casa ficariam virados para o sul, e seriam inclinados em um ângulo aproximadamente igual à sua latitude local. Eles também estariam em plena luz solar sem sombra desde cerca de três horas antes do meio-dia solar (a hora em que o sol está diretamente no meio do seu caminho através do céu em um determinado dia) até três horas após o meio-dia solar. O desempenho não sofrerá muito se você não conseguir que os painéis sejam apontados diretamente para o sul ou inclinados corretamente, mas mesmo uma pequena quantidade de sombra pode ter um efeito negativo sério.
Um levantamento do local solar irá lhe mostrar qualquer problema potencial de sombra para qualquer época do ano. Você pode fazer a pesquisa do site de algumas maneiras. Uma maneira é um procedimento no qual você usa um “mapa solar” para sua área e um simples avistamento de objetos que podem causar sombras – este pode ser um divertido evento familiar para ensinar a todos sobre o caminho do sol ao longo do ano. Outro método simples é modelar sua matriz PV e possíveis objetos de sombreamento no programa de desenho gratuito do Google SketchUp. O SketchUp tem uma funcionalidade que lhe mostrará padrões de sombreamento para qualquer altura do dia e do ano.
Micro-inversores oferecem uma vantagem em situações de sombreamento parcial porque, neste sistema, cada painel fotovoltaico tem um inversor que fornece o máximo rastreamento do ponto de energia para obter a maior potência possível daquele painel, seja parcialmente sombreado ou em pleno sol. Para sistemas convencionais de inversores de fio, a sombra parcial pode fazer com que a tensão de um fio de painéis caia ao ponto em que o inversor se desliga e a saída de energia cai para zero – um grande efeito, de facto. Se tiver problemas graves de sombra que não possa alterar, a FV não é provavelmente uma boa escolha para a sua situação.
Optamos pela montagem no solo em vez da montagem no telhado porque tornou a instalação mais fácil (e menos assustadora), e não precisaremos de remover os painéis se o telhado alguma vez precisar de ser substituído.
Instalação de painéis solares
É hora da parte divertida – instalar o sistema! Você poderia construir ou comprar muitos tipos de sistemas de montagem de painéis PV, mas os painéis PV provavelmente durarão 30 anos, então escolha um sistema de montagem que possa resistir ao vento e ao tempo por um longo tempo. Fizemos nosso próprio rack de montagem a partir de postes de madeira tratada 4 por 4 e sapatas de concreto, depois instalamos os painéis em trilhos de alumínio projetados especificamente para suportar os painéis sobre as molduras de madeira.
Com alguma ajuda dos vizinhos e uma misturadora de concreto emprestado, instalamos os montagens bastante rapidamente. É importante ter a certeza de que os montes estão bem alinhados. Usamos armações temporárias 2 por 6 atrás dos postes verticais para alinhar todas as armações de suporte.
Certifique-se de que as juntas na armação de madeira são reforçadas com placas metálicas e que as sapatas estão adequadamente dimensionadas. Aplicar uma camada extra de conservante de madeira em todas as extremidades do grão da madeira tratada e nas áreas onde a madeira entra em contacto com o betão. Em nosso clima, a madeira tratada dura muito tempo, mas se você vive em clima úmido, você pode querer considerar suportes metálicos.
Após as armações de montagem estarem no solo, nós instalamos os trilhos de suporte de alumínio. Isto foi fácil de fazer utilizando os suportes em L fornecidos. Instalamos então os micro-inversores nos trilhos, o que exigiu apenas dois parafusos de aço inoxidável para cada inversor.
Próximo, instalamos os painéis PV, começando em uma extremidade e trabalhando através dos trilhos. Tenha cuidado! Um deslize pode custar-lhe um painel FV de $600. Os painéis são estranhos de manusear, por isso é importante ter assistência com esta parte. Nós fixamos temporariamente um 2 por 6 abaixo de cada painel para apoiá-lo enquanto fazíamos os ajustes finais. Os grampos de montagem simplesmente deslizam para dentro das ranhuras nos trilhos de suporte. Após o painel PV estar no lugar, as abraçadeiras podem ser apertadas para fixar o painel.
Verifique o alinhamento frequentemente enquanto você monta os painéis. Pequenos erros no alinhamento se somam e tendem a ser perceptíveis. Apertamos os grampos do painel apenas o suficiente para mantê-los no lugar, e mais tarde usamos uma chave de torque para o aperto final.
Fiação do sistema PV
A fiação para o sistema Enphase é relativamente simples, mas certifique-se de ler todas as instruções e entender as questões de segurança. Você está lidando com altas tensões, e os painéis PV tornam o sistema “quente”, mesmo que não esteja ligado à rede. Se você acha que isso pode ser mais do que você quer enfrentar, você pode se juntar a um eletricista local para fazer a fiação. O trabalho real envolvido na fiação não é muito, então isto não deve adicionar significativamente ao custo do sistema.
Os fios de saída de cada plugue do painel PV nos fios correspondentes dos micro-inversores. Os cabos de saída dos micro-inversores são apenas ligados em cadeia. A saída do inversor final vai primeiro para uma caixa de junção na matriz FV e depois para um interruptor de desconexão da matriz FV localizado perto do contador da casa. A partir do interruptor de desligar, a energia vai para um disjuntor não utilizado na caixa do disjuntor.
O interruptor de desligar da matriz FV permite que os trabalhadores da rede desconectem a matriz FV da rede. O interruptor deve ser bloqueável, deve estar perto do seu medidor doméstico principal, e deve estar claramente identificado. O disjuntor que alimenta a energia FV na caixa do disjuntor também deve ser rotulado.
I plugged in the PV panels and the new circuit breaker last, so almost all the wiring was done on a “dead” system.
Grounding the System
Check all of your wiring, and be sure that you have everything grounded as required. Todos estes componentes (armações do painel PV, trilhos de suporte do painel PV, caixas de micro-inversor, caixas de junção da matriz PV e o interruptor de desconexão) devem ser aterrados por um método de aterramento aprovado.
Por exemplo, mesmo que os painéis PV sejam aparafusados aos trilhos aterrados, esta não é uma conexão de aterramento aprovada. Nós usamos o sistema de aterramento Weeb para a maioria destes, e ele funcionou bem.
Além de questões de segurança, os inspetores irão procurar por um aterramento adequado. Se eu fizesse isso, eu usaria o sistema Weeb em qualquer lugar porque é tão fácil.
Mais informações detalhadas sobre a construção estão disponíveis em Build It Solar.
Start Up the Inverter
Para sistemas Enphase, uma unidade chamada UME comunica com todos os inversores enviando sinais através da linha de alimentação. A UME fornece informações sobre o funcionamento do sistema, verifica o estado e a saúde dos inversores e envia os dados para o servidor Enphase através da sua ligação à Internet doméstica.
Após o inspector aprovar o seu sistema e o fornecedor de serviços públicos ter instalado o contador de rede, pode ligar o sistema e ligar a UME a uma tomada eléctrica normal. A UME encontrará os seus inversores e começará a reportar. Neste ponto, o sistema está gerando energia, e a UME lhe dará as estatísticas básicas. Sente-se, beba uma cerveja e veja o rolo de energia em.
PV Performance e Economia
Nosso sistema está operando desde novembro de 2009, e seu desempenho tem sido bom. Não tivemos nenhuma falha e o sistema não necessitou de manutenção. Até agora, a produção de energia está a funcionar cerca de 10% à frente da estimativa da calculadora PVWatts. Confira o desempenho em tempo real do nosso sistema a qualquer momento.
O custo do nosso sistema foi de $9.960, ou $4,63 por watt – os preços podem ser um pouco mais baixos agora. O desconto federal de 30% mais um desconto estadual de $500 fez o custo baixar para $6.470, ou $3,01 por watt. Os descontos em alguns estados são muito maiores do que os de Montana.
Sistemas instalados profissionalmente deste tamanho são frequentemente cotados a $7,50 por watt, o que significa que economizamos cerca de $6.000. Se o custo é a sua principal motivação para montar um sistema você mesmo, eu recomendo obter lances em sistemas instalados e compará-los com o custo de todas as peças que você precisaria para um sistema similar.
A economia em nossa conta de eletricidade no primeiro ano foi de $332 (com base em cerca de 10 centavos por kwh), além de reduzirmos nossas emissões de CO2 em 4.700 libras. O simples período de retorno sobre os $6.000 que investimos seria de 18 anos, mas espero que seja muito mais curto se o preço da eletricidade continuar a aumentar. Por exemplo, se as taxas subirem 10% por ano, o tempo total de retorno será de apenas 11 anos.
Fontes de energia solar
Detalhes de construção
Calculadora de Watts de PV
Rendimento em tempo real
Sondagem de sítios solares
Base de dados de incentivos estatais para energias renováveis e eficiência
Sistema de aterramentoWeeb
Desligado solar