O sistema off-grid, ou isolado, não possui conexão com a rede de distribuição. Por isso, é comumente aplicada em áreas rurais, onde não há acesso a rede de distribuição, ou para se atender pequenas necessidades, como uma cerca elétrica para o gado, bombeamento de água, antenas de rádio ou postes de iluminação, por exemplo. Onde além de autônomo, o sistema deve funcionar initerruptamente.
A energia solar fotovoltaica pode ser aplicada tanto em áreas remotas como em edificações integradas à rede convencional de energia elétrica e é cada vez mais utilizada em todo o mundo. Ao instalar um sistema de energia solar fotovoltaica off-grid, cada propriedade – seja ela residencial rural, agrícola ou pequenos sistemas isolados – se transforma em uma micro usina de geração de energia e se torna menos dependente da rede elétrica convencional.
Fonte: energiatecsolar
Existem sistemas fotovoltaicos isolados híbridos, os quais funcionam em paralelo a um sistema de geração de energia secundário (porém não menos importante). Esses sistemas podem ser um motor a combustível ou um pequeno gerador eólico. Os sistemas trabalham em conjunto e tem a vantagem de gerar durante todo ou quase todo o dia, demandando assim um banco de baterias muito menor, com poucas horas de autonomia.
Os sistemas híbridos que não utilizam banco de baterias enviam toda a energia gerada ao controlador de carga e a utiliza instantaneamente, sem armazenamento. Logo, quando não há irradiação solar o sistema auxiliar é ativado e mantem a geração de energia contínua.
Sistemas isolados puramente fotovoltaicos e autônomos podem ou não possuir bancos de baterias.
Quando não há armazenamento o sistema funciona ou deixa de funcionar mediante a incidência de luz nos painéis. Esse tipo de configuração é mais comum em sistemas de bombeamento de água. O dimensionamento do sistema fotovoltaico nesse caso é feito mediante ao volume de água que se pretende bombear, a altura manométrica que se pretende atingir, a distância entre o reservatório de sucção e o de armazenamento e o potencial solar local. O armazenamento de energia nesse caso está atrelada à quantidade de água acumulada no reservatório.
No caso do sistema fotovoltaico autônomo com banco de baterias o fornecimento de energia é ininterrupto (a não ser que haja um período sem radiação solar maior que o tempo de autonomia dos acumuladores). O tempo de autonomia do sistema varia de acordo com o número de baterias utilizadas. A escolha pelo número de baterias utilizadas é importante para que não haja uma falha no fornecimento de energia, ou por custos excessivos para o projeto (no caso de excesso).
Eu posso instalar um sistema de energia solar com baterias na minha residência e dar adeus a distribuidora?
Pode. Porém, essa não é uma opção barata e não vai te trazer economia como você pode estar imaginando. Além de ser bastante complexo. Isso porque um projeto 100% off-grid necessita de um banco de baterias, as quais não são baratas! Agora imagine que na sua casa existem equipamentos de diferentes potências, alguns com potência bastante alta, como refrigeradores, ar-condicionado, chuveiro, máquina de lavar, secador de cabelo, air-fryer, entre outros. Esses equipamentos irão demandar uma grande quantidade de energia, e considerando que você vai atende-los em 127V/220V, o banco de baterias terá de ser bastante grande para atender a alta corrente que será demandada e para manter tudo isso por várias horas funcionando, initerruptamente.
E porque isso não tem retorno financeiro? Esse banco de baterias possui uma vida útil e deverá ser substituído a cada 3 anos, pelo menos. Considerando que todas sua casa depende delas, você terá que desembolsar uma bela grana para repor esse banco de bateria.
Sendo assim, o custo de aquisição dos materiais, instalação, operação e manutenção do sistema off-grid, fica maior que o custo da energia fornecida pela distribuidora. Por esse motivo, a opção on-grid tem sido a mais popular no mundo.
O sistema fotovoltaico off-grid pode ser dimensionado para atender diversos tipos de cargas. Existem alguns equipamentos como a bomba d'água solar, que dispensa o uso de controladores de cargas, inversores e baterias. Isso porque toda energia gerada pelo painel fotovoltaico é utilizado instantaneamente para bombear a água, bombeando quando há sol e parando quando não há mais incidência de luz.
Em muitas outras finalidades, haverá a necessidade de se calcular o tempo de uso de cada equipamento por dia, o número de dias o qual cada equipamento será utilizado, a potência de cada um deles e o número de dias que o projeto deverá suportar com pouca radiação solar. Deverá ser analisado também o local do instalação dos painéis, observando a inclinação e orientação dos mesmos.
A partir dai o projetista terá que definir o número de módulos fotovoltaicos para atender a demanda energética do local, e a capacidade de armazenamento de energia do banco de baterias para atender a máxima corrente atingida pelas cargas, além da manutenção da energia no período sem sol.
Posteriormente, será definido o inversor correto para a potência da planta fotovoltaica, e o controlador de carga adequado.
Normalmente, calcula-se que o sistema deve prover energia o equipamentos por dois dias completos, sem que falte energia, mesmo que com tempo nublado ou chuvoso.
Principais componentes do sistema off-grid
O sistema fotovoltaico off-grid autônomo é composto por:
a) Módulo fotovoltaico: Responsável por captar a radiação solar e a converter em energia elétrica.
b) Controlador de carga: Responsável por gerenciar os níveis de tensão e corrente que serão direcionadas a bateria ou a carga diretamente, dependendo da necessidade naquele instante.