Exploitation des donn´ ees

Na presente secção é projetado o sistema de alimentação da câmara, onde são dimen- sionados e selecionados todos os componentes que o constituem.

A alimentação da câmara é realizada através de um sistema de baterias e inversor, que satisfaz as necessidades energéticas da câmara para o período de tempo do seu funcionamento.

As baterias selecionadas são do tipo chumbo-ácido, devido à sua melhor aplicabili- dade em sistemas alimentados por painéis PV e ao seu custo bastante inferior, quando comparado com as baterias de lítio.

O esquema da alimentação energética da câmara projetada está representado na figura 4.10.

Figura 4.10: Sistema de alimentação da câmara.

4.3.1 Dimensionamento do sistema de baterias

Nesta subsecção é dimensionado o sistema de baterias que pode ser constituído por uma ou múltiplas baterias, juntamente com um ou múltiplos inversores de corrente, segundo a subsecção 2.6.2.

Dimensionamento do inversor

Primeiro, começa-se por dimensionar o inversor. Para isso recorreu-se ao catálogo da empresa Mercury para consultar as suas características. Através deste catálogo sabe-se que a eficiência deste aparelho é de 90% e, assim, ηinversor = 0, 9. A potência de consumo do sistema de refrigeração AC PACcorresponde à potência do compressor selecionado na subsecção 4.2.3, portanto, PAC = 181W. Por fim, através da equação 2.76, determina-se a potência do inversor, Pinversor = 200W.

Pelos motivos apresentados anteriormente, e tendo em conta que a potência do in- versor deve ser superior à dimensionada, com o intuito de evitar sobrecargas e picos de corrente, o equipamento selecionado é o Inversor 300W 12Vdc 230Vac Soft Start, da Mer- cury, cujas características principais e imagem se encontram representados na tabela 4.31 e figura 4.11, respetivamente. Optou-se pelo inversor de 300 W, para evitar sobrecarga no inversor em situações de pico.

Tabela 4.31: Características principais do inversor de corrente selecionado. Modelo Inversor 300W 12Vdc 230Vac Soft Start

Fabricante Mercury Potência 300W Eficiência 90% Voltagem DC 12 V Voltagem AC 220 V

Figura 4.11: Inversor 300W 12Vdc 220Vac Soft Start, da Mercury.

Conhecendo a potência do inversor, procede-se ao dimensionamento das baterias. As baterias são projetadas para funcionarem durante 8 horas por dia, período de funcio- namento da câmara frigorífica, e pretende-se que tenham uma autonomia para apenas um dia. Assim, sabe-se que tf uncionamento = 8 horas e nautonomia = 1. Portanto, pela equação 2.77, obtém-se o consumo útil das baterias, que corresponde a Putil = 1600W h. Através das características do inversor escolhido, listadas na tabela 4.31, sabe-se a diferença de potencial da bateria, Ubateria = 12V. Pela equação 2.79, determina-se a capacidade total do sistema de baterias, que é Ctotal = 185Ah.

Através do catálogo da empresa AlcoaSport, consultou-se as características das ba- terias. Como Ctotal = 185Ah, recorrendo à equação 2.81, o sistema dimensionado e composto por duas baterias de 100Ah.

Assim sendo, as baterias selecionadas são da empresa AlcoaSport, modelo 12V 100Ah e as suas características principais e imagem estão representadas na tabela 4.32 e figura 4.12, respetivamente.

Tabela 4.32: Características principais das baterias selecionadas. Modelo Bateria 12V 100 Ah

Fabricante AlcoaSport Capacidade 100Ah Eficiência 90% Voltagem DC 12 V

4.Dimensionamento da câmara frigorífica 83

Figura 4.12: Bateria 12V 100Ah, da AlcoaSport.

Sabendo que o sistema de baterias é composto por duas baterias de 100Ah, perfazendo um total de 200Ah. Determina-se o consumo real para este sistema, através da equação 2.79, e obtém-se um consumo real das baterias de 2400W h. Este valor é importante, pois corresponde à potência que os painéis fotovoltaicos devem fornecer às baterias, para estas carregarem completamente.

4.3.2 Dimensionamento do sistema de painéis PV

Nesta subsecção é descrito e dimensionado o sistema de painéis PV que alimenta o sistema de baterias, de acordo com as subsecções 2.4.4 e 2.6.1.

Inicialmente surgiu a ideia de colocar os painéis na parte superior do veículo de venda de gelados, podendo criar sombra sobre o vendedor que o manobra. No entanto, devido ao peso substancial dos painéis, esta solução não é a mais viável, uma vez que reduz a manobrabilidade do veículo.

Assim sendo, a solução proposta para a integração dos painéis PV como fonte ener- gética do sistema centra-se na criação de um posto fixo de abastecimento das baterias, que poderá ser integrado num estabelecimento fixo de venda de gelados. Poderá ainda incorporar outras funções, tais como o carregamento de telemóveis e outros equipamen- tos, atraindo um maior número de pessoas e, consequentemente, aumentar a venda de gelados.

A principal função do posto de abastecimento é o carregamento das duas baterias necessárias para o funcionamento do sistema de refrigeração projetado, de acordo com as condições pretendidas para o projeto, referidas no capítulo 3. Estando as baterias carregadas, estas serão substituídas pelas baterias usadas pelo veículo, no dia anterior. Pretende-se que o posto de carregamento esteja conectado à rede elétrica, para que o carregamento das baterias não seja comprometido em situações meteorológicas desfavo- ráveis, como a ausência de radiação solar.

Através da consulta de um catálogo de painéis solares, da empresa Canadian So- lar, são conhecidas algumas características dos painéis PV. Essas características estão enumeradas na tabela 4.33.

Com a finalidade de determinar a incidência de irradiação solar GP V, recorre-se à subsecção 2.4.4. O ângulo ideal dos painéis βP V corresponde ao ângulo de inclinação do plano em que se verificam maiores ganhos solares, que ocorre quando θ = 0◦_{, ao meio} dia solar. Assim, através da equação 2.47 e sabendo que γ = 0◦ _{para uma orientação a} sul, sabe-se que βP V = 22◦, para o período entre 1 de junho e 31 de setembro.

Compararam-se os ganhos de radiação solar entre a inclinação ideal e o posicio- namento horizontal dos painéis, valor determinado na subsecção 4.1.4. Através desta Jorge Tiago Alves Ferreira Tavares Dissertação de Mestrado

Tabela 4.33: Caracateristicas principais do painel PV selecionado.

Modelo CS6K 285FM-G

Fabricante Canadian Solar

Eficiência 17, 33%

Potência nominal máxima 285W

Dimensões 1658 ∗ 992 ∗ 5, 8(mm)

Área do painel PV 1, 644m2

Peso 23 kg

análise, concluiu-se que a diferença de ganhos solares entre as duas situações não é signi- ficativa. Assim sendo, optou-se por posicionar os painéis PV com uma ligeira inclinação de 10◦_{, para que possa facilitar o escoamento da água, em dias de chuva. No caso de ser} necessário mais que um painel, um deverá ter orientação para sul e o outro para norte, para que independentemente da zona de instalação, se possam otimizar os ganhos de radiação.

O valor de GP V durante as 8 horas de funcionamento, é determinado através das equações 2.54 e 2.47, para a inclinação β = 10◦_{. Os valores dos ângulos solares corres-} pondentes ao dia 21 de junho, calculados na subsecção 4.1.4, encontram-se nas tabelas 4.7 e 4.6. A variação horária de GP V está representada na figura 4.13, perfazendo um total de 6679W h/m2_.

Figura 4.13: Irradiação solar incidente no sistema de painéis PV, durante as 8 horas de funcionamento.

Recorrendo à equação 2.75, da subsecção 2.6.1, obtém-se AP V = 3, 11m2. Através da tabela 4.33, verifica-se que são necessários dois painéis para satisfazer carregar comple- tamente as duas baterias e, por isso a área dos dois painéis selecionados é de 3, 29m2_.

Para o sistema PV selecionou-se ainda o controlador de carga MPPT Epsolar Tracer- 4210A 40A 12/24V, da empresa Sunsolar, tendo em consideração que dever suportar

4.Dimensionamento da câmara frigorífica 85

Figura 4.14: Controlador de carga selecionado.

tão, sendo comercializado em conjunto com os 2 painéis solares pretendidos a um custo inferior.