Energia autônoma

O que é um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" ?

Por definição, é um sistema que gera energia independentemente das redes elétricas públicas. Interessa principalmente lugares fora do alcance das ditas redes (sítios afastados, fazendas, ilhas, etc.) ou com contatos episódicos com essas redes (veículos em geral) ou quando falha a alimentação elétrica normalmente oferecida pelas redes (sistemas de emergência ou de apoio).


Um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" inclui basicamente 4 elementos :



● uma fonte de energia

● um carregador que adapta a fonte às baterias

● uma reserva de energia (bateria de serviço)

● um conversor de energia (inversor)

A fonte de energia carrega a bateria de serviço através de um carregador que transforma a energia da fonte em corrente contínua apropriada à bateria. A bateria de serviço restitui a energia armazenada aos consumidores (aparelhos elétricos, essencialmente eletrodomésticos) através do inversor que transforma a corrente contínua da bateria em corrente alternada equivalente à da rede. O esquema geral de um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" é o seguinte :"Olha a imagem"

Qual é o papel de cada elemento ?
A fonte capta a energia do ambiente , seja do sol (módulos solares), do vento (catavento), da rocha (gerador Diesel ou de gasolina, centrais termoelétricas), da água ou do átomo (hidroelétricas, centrais nucleares).

O carregador transforma a corrente gerada pela fonte em corrente elétrica contínua de tensão e intensidade adequadas para carregar a bateria.

A energia da fonte geralmente tem a característica de não ser disponível de modo contínuo : o sol só é aproveitável algumas horas por dia, o vento sopra de modo aleatório, o gerador, por causa de poluições e custo, não pode funcionar o tempo todo, e as grandes redes sofrem panes imprevisíveis. Daí a necessidade de armazenar a energia para torná-la disponível a qualquer momento. O único meio prático, até hoje, nas potências que nos interessam, é a bateria tipo "reserva de energia".

A função do inversor é converter a corrente contínua 12, 24 ou 48V da bateria em corrente alternada 110V (ou 220V), utilizável pela maioria dos aparelhos domésticos usuais.

Como escolher os elementos de um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" ?
A escolha dos elementos depende de vários fatores :

- se a instalação é fixa ou móvel,
- a potência requerida,
- a autonomia desejada,
- as possibilidades de investimento inicial.


Por exemplo, uma fonte constituída por módulos solares convém tecnicamente para um sítio onde a superfície não é limitada. Já não pode ser a fonte principal num barco, e não teria uso num caminhão.



A potência requerida orienta a escolha da(s) fonte(s), tendo cada tipo seus limites. Por exemplo, num barco consumindo 150Ah/dia, não há espaço para alojar módulos solares em quantidade suficiente : é necessário aproveitar-se do motor de propulsão ou usar um gerador. Mas, se o objetivo for só compensar as perdas naturais da bateria (alguns Ah/mês), aí sim um ou dois pequenos módulos podem achar espaço.

A autonomia é o tempo durante o qual pode-se usar a bateria de serviço antes de carregá-la, ou : o tempo decorrendo entre duas operações de carga. Depende evidentemente do tipo da(s) fonte(s), da sua potência, e da capacidade da bateria.

O investimento inicial é também um fator importante. Por exemplo, uma instalação solar custa caro na compra mas nada para usá-la e mantê-la durante 20 anos. Acontece o contrário com o gerador, relativamente barato na compra mas caro na operação.

Como definir a potência de um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" ?

A potência é o parâmetro que condiciona todas as escolhas. O seu cálculo é simples. Basta fazer o seguinte :



Fazer a lista de todos os aparelhos que pretender alimentar com o seu sistema "ENERGIA AUTÔNOMA",

Anotar a potência (em Watt) de cada aparelho,

Estimar a duração de uso (em horas) de cada aparelho num dia,

Para cada aparelho, multiplicar a potência (em Watt) pela duração de uso (em horas). Obtém-se o consumo diário (ou a energia consumida num dia) em Wh (Watt-hora) para cada aparelho.

Somar todos os consumos diários calculados em 4).

Nessa altura, é necessário tomar em conta o rendimento da bateria (≈ 0,8) e do inversor (≈ 0,85) e, portanto, dividir o resultado de 5) por 0,7 ( 0,8 x 0,85 ≈ 0,7 ) : é o consumo diário total.



NOTA : quando se fala de baterias, é mais fácil usar outra unidade de energia : o Ah (Ampère-hora), já que a capacidade das baterias se mede nessa unidade. Para isso, é só dividir o consumo em Wh pela tensão das baterias (12, 24, 36 ou 48V).

Cálculo de um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA".

Exemplo :

Num sítio, queremos instalar um sistema "ENERGIA AUTÔNOMA" para alimentar em corrente 110V-60Hz uma bomba e 2 lâmpadas PL de 11W cada uma. A potência indicada na bomba pelo fabricante é 400W. Estimamos que a bomba ficará ligada 2 horas cada dia para encher a caixa d'água e que as lâmpadas ficarão acesas uma média de 4 horas cada uma por dia. Prevê-se também carregar as baterias uma vez por dia.



Cálculo do consumo diário :

Para a bomba : 400W x 2h = 800Wh

Para as lâmpadas : 11W x 2 x 4h = 88Wh

Total...................888Wh

ou, em Ah, sendo usadas baterias 12V : 888Wh ÷ 12V ≈ 74Ah

Tomando em conta o rendimento do sistema (~70%) : 74 Ah ÷ 0,7 ≈ 106 Ah



O consumo é 106 Ah por dia.



Determinação da capacidade da bateria : segundo uma regra comumente admitida, só se pode utilizar aprox. um terço da capacidade nominal da uma bateria sem prejudicar a sua vida. Por conseguinte, no nosso caso, deveremos escolher baterias para um total de :



106 Ah x 3 = 318 Ah



sejam 3 baterias cicláveis de 115Ah cada uma. Teremos assim a reserva de energia necessária para 1 dia.



Determinação do inversor : a potência do inversor (em Watt) é calculada pela potência instantânea dos aparelhos que deve alimentar. Basta somar as potências da bomba e das lâmpadas :



400W + (11W x 2) = 422W



Será necessário um inversor de 500 ou 600W.

Determinação do meio de carregar as baterias : devemos repor 106 Ah/dia nas baterias. Num sítio isolado, há somente dois meios práticos para carregar baterias : módulos solares ou gerador+ carregador.

1) Módulos solares : geram corrente contínua 12V nominal apropriada para carregar baterias através de um regulador de tensão (carregador solar). Atualmente, os mais potentes módulos solares para uso doméstico geram 36Ah/dia. Por conseguinte, serão necessários 3 módulos.

2) Gerador : gera corrente alternada 110 ou 220V; por conseguinte é necessário usar um carregador que transforma essa corrente alternada em corrente contínua 12V adequada para carregar as baterias. Para carregar em 3 horas, por exemplo, o carregador deverá gerar uma corrente média (para a tensão de 12V) de :

106 Ah ÷ 3h ≈ 35 A

A título indicativo, a potência do gerador deverá ser no mínimo igual à potência consumida ( 422W ) dividida pelo rendimento do próprio gerador ( aprox. 0,5 ). Temos : P = 422W ÷ 0,5 = 844W. Sabendo que 1HP=736W, podemos concluir que um gerador de 1,5HP já será suficiente.

Alimentação a partir de painéis solares

Nos lugares isolados sem fonte de energia permanente, o que mais faz falta é um refrigerador elétrico comum, daqueles que mantém uma temperatura baixa própria para conservar alimentos sem dar a mínima preocupação, o mínimo trabalho. Os avanços da tecnologia solar agora permitem manter um refrigerador funcionando o tempo todo.

O sistema para alimentar um refrigerador a partir da energia solar inclui basicamente o seguinte :
· 1 refrigerador comum com compressor hermético, moderno, de baixo consumo,

· 1 inversor,

· baterias tipo ciclável,

· painéis solares,

· 1 controlador de carga

Como funciona : os painéis solares geram uma corrente contínua de tensão variável até 17Vcc, que não é apropriada para carregar diretamente as baterias. É necessário "domesticar" essa corrente através de um controlador de carga para carregar as baterias. Por sua vez, a corrente 12V das baterias não pode alimentar diretamente o refrigerador : é preciso introduzir um inversor entre as baterias e o refrigerador para transformar a corrente contínua 12Vcc em corrente alternada 110Vca adequada para acionar o refrigerador.
O dimensionamento dos painéis, do controlador de carga, das baterias e do inversor depende direta- mente do consumo do refrigerador. Por isso, é importante escolher um aparelho de consumo Classe A. Cada sistema deve ser estudado com cuidado para constituir um conjunto coerente, sem custos inúteis e que não gere decepções.
É interessante observar que o inversor é necessariamente dimensionado pelo pico de partida do refrigerador ( ref. "aplicações : um frigobar" ) de modo que sobra potência para ligar outros aparelhos de baixo consumo tais como rádio, TV, computador, até uma lâmpada PL. Baterias e painéis solares são calculados com uma folga suficiente para alimentar esses pequenos consumidores fora dos dias nublados.
Um sistema solar é relativamente caro na instalação mas não gera mais gastos durante anos. É um investimento que dá um retorno significativo na forma de conforto e de economia de alimentos para toda a família. O único cuidado fica com as baterias que devem ser do tipo "ciclável" ( ou "de descarga semi-profunda" ou "de reserva de energia" ou "estacionária") mantidas em bom estado.

Transforme a energia do sol em eletricidade

A Energia Solar Fotovoltaica não substitui a energia convencional, é uma alternativa viável principalmente para locais onde não há energia elétrica convencional ou o custo para acesso é muito caro. Portanto, para locais onde há energia convencional, o sistema fotovoltaico torna-se inviável.
Aplicações
• Bombeamento de água;
• Carregamento de baterias (barcos e veículos em geral);
• Cerca elétrica;
• Eletrificação de comunidades em áreas remotas;
• Eletrificação rural;
• Estações de repetidoras e rádios;
• Iluminação pública, decorativa e residencial;
• Informática (computadores e internet);
• Luzes de obstrução aérea;
• Monitoramento de sistemas: qualidade de água, meio-ambiente, gasoduto, etc;
• Náutica e embarcações;
• Rádio, TV, antena parabólica, SKY, vídeo e DVD;
• Refrigeração doméstica;
• Sinalização;
• Sistemas conectados à rede;
• Sistemas de emergência;
• Sistemas de monitoramento e alarme;
• Sistemas de proteção catódica;
• Sistemas de purificação de água;
• Telecomunicações, transmissão de dados, sinais;
• Telefone via satélite e emergência;
• Telefonia rural, fixa e celular.

Problemas em Instalações Telefônicas

Por:Evandro Silverio Beraldo

As interferências na linha telefônica, tais como, ruídos, transmissão de rádio, zumbido, semelhante a um motor trabalhando, chiados, linha cruzada, etc, origem de muitos problemas com modems, com certa freqüência, estão associados a uma instalação interna problemática, tendo como agentes infiltrações, tomadas de má qualidade, cabos impróprios, quebradiços ou oxidados, parafusos soltos, provocando mau contato nos conectores e terminais, entre outros.
A origem de algumas interferências pode estar relacionada também com causas externas e com a qualidade da linha da operadora.
Acesso que congela poucos minutos após a conexão ter sido estabelecida, baixa velocidade de transferência ou cai-cai freqüentes, podem ter a sua origem em interferências provocadas por uma instalação deficiente.
Ao nos depararmos com algum inusitado problema de conexão, uma inspeção visual criteriosa na instalação, acompanhada de testes simples, podem nos poupar algumas horas de trabalho inútil e nos livrar de um diagnóstico incorreto.
O usuário, de maneira geral, costuma dar pouca importância à instalação da rede telefônica, preferindo, quase sempre, ele mesmo executar tal instalação ao invés de requisitar os serviços de um instalador profissional. Não raro também, o cliente acaba sendo vítima de instaladores sem qualquer preparo, construindo redes que resultarão em potenciais focos de problemas para o uso da Internet.
As redes internas, para fazer a ligação dos terminais telefônicos, precisam satisfazer a algumas exigências que são mormatizadas pela ABNT e homologadas pela ANATEL.
Normalmente, cada operadora disponibiliza um manual com informações detalhadas para orientar os projetistas e instaladores, fornecendo um roteiro seguro para uma boa instalação, reduzindo os potencias problemas para quem utiliza uma conexão com a Internet.
Abaixo passaremos a listar alguns problemas potenciais em redes internas de telefonia, bem como, certas interferências motivadas por agentes externos.

- Tomada de parede padrão Telebrás e adaptador de plugue americano padrão RJ 11 de má qualidade ou frouxo, ocasionando mau contato, com a conseqüente atenuação do sinal telefônico. Não raro também, por mera distração, o cabo RJ 11 do modem está conectado no lugar da extensão telefônica (PHONE), ao invés de estar conectado na entrada de linha (LINE, TELCO ou WALL).Como certos modems costumam bloquear a saída PHONE, enquanto discam, o modem responde com a mensagem “Não há sinal de linha”, deixando o usuário atônito.

- As emendas nos cabos telefônicos devem merecer atenção especial. Quando nos depararmos com emendas, devemos fazer uma vistoria criteriosa nelas. Emendas mau feitas provocam atenuação do sinal telefônico, pois, na verdade, naquele ponto do circuito, passam a funcionar como uma resistência. Emendas diretas podem ser substituídas por terminadores para telefonia;

- A umidade, principalmente em emendas, e a deterioração da rede interna com o passar dos anos, pela oxidação dos cabos e terminai,s constitui outro potencial foco de problemas para quem usa Internet.

- Quando os cabos telefônicos são instalados no mesmo conduíte por onde circulam os cabos elétricos, o sinal da linha telefônica é submetido à indução magnética. A indução provoca o “ruído”. Dependendo da intensidade do campo indutivo, o modem poderá enfrentar problemas para estabelecer uma conexão. Outra fonte de ruídos, com conseqüências perversas para o modem, é quando a ligação telefônica que serve a residência sai de um poste onde existe um transformador da rede de distribuição elétrica. O arco voltaico formado pela elevada tensão acumulada no transformador passa, por indução, para o cabo telefônico, gerando ruído na linha do assinante. Cabos de alta tensão e motores elétricos também desencadeiam as mesmas anomalias.

- Quanto maior for o cabo que vai do modem à tomada telefônica (cabo RJ 11), maior a probabilidade de ruído interferindo com o sinal. É bem conhecido o fenômeno de atenuação elétrica quando a distância a ser cumprida é grande. O ideal é que a rede telefônica sirva primeiro o ponto do modem e, a partir daí, distribuam-se as extensões para servir à residência.

- Com a chegada da tecnologia V.90, os sinais transitam diretamente da tomada telefônica para o ISP. Uma linha isenta de ruídos é fundamental. Uma avaliação do nível de ruídos na linha pode ser executada ao se elevar o volume do modem. Se a negociação entre os dois modems resultar muito demorada, é possível que o nível de ruídos da linha seja elevado. Uma inspeção cuidadosa nos cabos, tomadas e conectores, podem ajudar a minorar o problema.

- Um outro fenômeno freqüente é o de “linha aterrada”. Ocorre quando um condutor exposto se encosta, por exemplo, na ferragem da caixa de passagem, num prego, num parafuso, num grampo, num elemento qualquer que conduza ao potencial de terra. Esse defeito provoca sintomas que interferem no desempenho ou dificultam a conexão com a Internet. A excessiva umidade pode desencadear o aterramento de um condutor telefônico dentro de uma tubulação ou caixa de passagem. Entre os sintomas mais comuns produzidos pelo fenômeno de “linha aterrada”, temos:

- Transmissão baixa, com um forte zumbido;

- O tom de discagem não é interrompido quando a discagem é iniciada;

- Curto. Ocorre quando dois condutores expostos, de uma linha ou ramal telefônico encostam um no outro. Este defeito provoca sinal de ocupado na linha, que não pode ser cortado e, em seguida, deixa o telefone mudo.

- Descontinuidade em um condutor. Quando, por qualquer motivo, um condutor se rompe, não há qualquer sinal de linha.

Corrigindo problemas

- A primeira providência a tomar, depois de se ter checado todo o hardware e o sistema é a verificação completa da instalação interna e a procura de fontes de interferência e amplificação de ruídos nas adjacências. A verificação não deve se limitar apenas ao ramal do modem, mas a todos os demais ramais da residência. Como os ramais estão interligados uns aos outros, a interferência verificada em um deles pode se manifestar nos demais;

- Em certas ocasiões, o usuário realiza testes exaustivos, chegando inclusive a testar o equipamento em outra residência, obtendo excelentes resultados. Ao chegar na sua casa, tudo dá errado. Sente vontade de triturar o modem a marteladas. Ele Ignora, por exemplo, que a causa muito bem pode estar sobre a sua cabeça, representada por um reator com mau funcionamento, na luminária do ambiente. Técnicos com formação deficiente podem sentir-se inclinados a sugerir a troca do modem (que não solucionará o problema), ou a condenar a linha.

Já nos deparamos com o problema de um modem que durante o dia trabalhava maravilhosamente mas, durante a noite, não se conectava de forma alguma. Chamou-nos imediatamente a atenção, uma antena de rádio amador na residência contígua. O vizinho, ao retornar do trabalho à noite, ligava o seu transmissor e estendia-se até a madrugada modulando com os colegas.
O receptor estava praticamente lado a lado com o modem, tendo a separá-los uma distância de pouco mais de dois metros, por um pequeno muro. Verificamos que tanto a antena como o transmissor, estavam incorretamente instalados, funcionando como uma espécie de amplificador de ruídos na linha telefônica. Foi executado um aterramento rigoroso na antena e no transmissor, adicionando-se também um pequeno filtro de RF no circuito telefônico que atendia o modem, resolvendo satisfatoriamente o problema.

Principais verificações:

a) Investigue a presença de umidade e sinais de oxidação nos cabos, plugues e conectores. Qualquer plugue ou conector que apresente sinais de oxidação devem ser trocados;

b) Identifique emendas problemáticas e as refaça. Isole condutores expostos e dê um aperto geral em parafusos e conectores;

c) Examine cuidadosamente as tomadas, adaptadores e o cabo RJ 11. Tomadas quebradas, com problemas de encaixe e frouxas, cabo RJ 11 muito longo ou com a presilha de fixação quebrada, devem ser descartados. Prefira sempre materiais de boa qualidade;

d) Evite “gambiarras”, aparelho de bina, telefone sem fio ou secretária eletrônica, ligados no mesmo ponto do modem;

e) Examine o cabeamento. Verifique se está em conformidade com o especificado nas normas para projeto de instalações telefônicas internas da operadora. Caso observe incompatibilidades, não exite em sugerir a troca do cabeamento;

f) Alguns equipamentos elétricos próximos ao modem ou a pontos telefônicos podem se constituir em focos de interferência, degradando o sinal telefônico ou funcionando como uma fonte amplificadora de ruídos, comprometendo o desempenho e a estabilidade da conexão. Entre eles, citamos:

- Luminária florescente com reator defeituoso;

- Aparelho de televisor;

- Caixas de som;

- Antena parabólica e receptor de satélite;

- Motor elétrico;

- Transformador da rede de distribuição elétrica;

- Transmissores e antenas de rádio, televisão ou de telefonia celular;

- Equipamento Aeronáutico de rádio transmissão;

- Equipamento e antena de rádio amador.

Quando o problema está relacionado com uma interferência externa, é necessária uma investigação pormenorizada para identificar a origem da fonte emissora. Nestes casos, pequenos procedimentos para bloquear a interferência ou a utilização de filtros especiais podem solucionar o problema satisfatoriamente.
O problema pode residir também na instalação externa, entre a casa do assinante e a rede da operadora, ou na própria linha, em decorrência de problemas de Carrier, Multiplexador, ou na própria central a qual a linha está conectada. É possível que ainda em algumas cidades, por este Brasil a fora, algumas centrais ainda sejam do tipo eletromecânica, propagadora de ruídos. Nestes casos, o usuário deve solicitar uma vistoria, por parte da operadora, enfatizando que a linha é usada para Internet.

Este procedimento nem sempre traz uma solução rápida.

Algumas operadoras simplesmente se recusam a realizar testes de transmissão de dados, realizando somente testes de voz.
As comunicações de voz e dados, antes de serem transmitidas, usando um único canal, sofrem uma preparação para que não percam as suas características individuais. Esta junção de voz e dados é executada através de um equipamento chamado Multiplexador. O Multiplexador não é o responsável pela transmissão. Para a transmissão efetivamente, são necessários outros equipamentos, como rádios transmissores ou equipamentos que utilizem condutores metálicos de telefonia ou cabos ópticos. A união desse conjunto constitui o que é denominado de “Carrier”.
Mediante este processo, as companhias telefônicas, usando um único par telefônico, podem atender, simultaneamente, quatro a oito usuários. Em alguns casos chegam a atender até doze usuários.
A utilização, nesses casos, para voz, oferece resultados aceitáveis, enquanto que, para o uso de modems, para conexão com a Internet, o resultado apresenta-se risível.