Vela

Instalando painéis solares no veleiro

por Green Brett
Postado em 08 de Fevereiro de 2018

A instalação de painéis solares é simples e pode garantir o funcionamento de equipamentos essenciais em travessias mais longas

Recentemente, instalei painéis solares a bordo de Toad, um veleiro de aço de 32 pés que estava sendo preparado pelo proprietário para realizar longos cruzeiros. 

O objetivo era projetar um sistema elétrico que fosse simples, autogerido e capaz de manter os sistemas essenciais a bordo funcionando indefinidamente. 

Como essenciais, foram definidos pelo proprietário o refrigerador, as luzes, ventiladores, o laptop e todo o sistema de navegação, incluindo-se aí o chartplotter. O motor auxiliar só deveria ser usado para carregar as baterias em casos extremos.

Comecei usando o indicador de carga de baterias de bordo para determinar o consumo de cada equipamento e qual a reserva necessária para o funcionamento em 24h. O refrigerador, por exemplo, puxa cerca de 4,5A, quando o compressor está funcionando. E estimamos que nas Bahamas ele iria trabalhar pelo menos 12h por dia. 

Após mapear todos os equipamentos, a estimativa era de que seriam usados entre 60 e 80 Ah (Ampère*hora) a cada 24 horas, quando o barco estivesse em uso e cerca de 15 a 20 Ah, apoitado, sem pessoal a bordo. Se o seu barco não possuir um indicador de carga, ainda assim é possível determinar as cargas de cada equipamento, através do uso de um amperímetro. Além disso, através dos dados publicados em seus manuais, também se podem obter esses dados.

Sendo Toad um veleiro relativamente pequeno, a única superfície disponível para a instalação dos painéis solares era aquela acima da capota do cockpit, e que permitiria a instalação de dois painéis  de 200W. E, como esse valor é nominal, ou seja, se consegue apenas em condições ideais, tivemos que estimar qual a energia que eles disponibilizaram no “mundo real”. A tensão média disponibilizada para carregar as baterias é de 13V. Para determinar qual a corrente máxima fornecida pelos painéis, dividimos os Watts pelos Volts, chegando ao resultado de 15,4 Ampères (200W/13V). 

Os painéis solares têm o seu pico de eficiência quando o sol incide perpendicularmente sobre eles, sem nenhuma porção sombreada. Do jeito que montamos os painéis, isso só aconteceria em algumas horas do dia. Para o resto do dia, tive que utilizar o método BEG (Best Educated Guess) ou “chute profissional”, para determinar que, em média, o sistema forneceria 77 Ah a cada 24h.

Também é fato que, dada a localização do painel solar, algumas células ficariam encobertas, estariam sombreadas, de tempos em tempos. 

Em um painel solar em que as células individuais estão ligadas em série, a tensão de saída depende muito de quantas delas estão na sombra. Se forem muitas, a tensão total cai abaixo da tensão de carga da bateria e, então, não há carga nenhuma. A saída para esse dilema foi ligar os dois painéis em série,  de forma que a tensão nominal do sistema fosse de 24V. Desse modo, quando algumas das células não estivesse fornecendo a sua energia máxima, ainda assim estaríamos com a tensão maior do que a das baterias. Para que essa combinação funcione corretamente, é necessário conectar um regulador de voltagem inteligente entre os painéis solares e as baterias. Como há perdas nesse tipo de configuração, ele só faz sentido se os painéis estiverem sujeitos a sombreamento. 

Painéis solares não devem nunca ser ligados diretamente a baterias, pois as sobrecargas a que ficariam sujeitas podem ocasionar falhas catastróficas nas baterias. No caso do Toad, o regulador de voltagem das baterias elimina o eventual excesso em forma de calor. 

(Fotos: Green Brett)

Escolhi o Solar Boost 3024 da Blue Sky, pois é de excelente qualidade. Ele aceita correntes de até 30 Ampères (podemos adicionar outras fontes de energia posteriormente), trabalha com tensões de entrada entre 12V e 24 V, ajustando-as para a saída desejada (no caso, 12V).

Os painéis que usamos são da Windy Nation, que possuem uma das melhores relações custo/benefício do mercado. Sem contar que já obtive excelentes resultados com eles anteriormente (em meu próprio veleiro, o Lyra, tenho instaladas duas unidades). Tanto os painéis quanto os acessórios para sua ligação foram adquiridos diretamente de seu website (veja a seção de links úteis ao fim do texto).

Apesar das cores dos cabos dos painéis não corresponderem exatamente à norma da ABYC, eles são de cobre estanhado e possuem capa com proteção UV.

Fiz o projeto do sistema de carga solar enquanto Jeff Serries da Island Marine Canvas, de Rhode Island, estava produzindo a capota. Foi ele que confeccionou o elegante suporte, que pode ser adaptado em uma grande variedade de capotas. Consiste em dois arcos feitos com tubos da aço inox, que acompanham o formato da capota e são acoplados à estrutura dela através de “T”s de ligação. Os painéis solares são fixados na estrutura através de parafusos passantes. 

Usamos conectores MC4 para ligar os dois painéis em série e toda a fiação foi conduzida através do tubo de suporte do radar até o regulador de voltagem Boost 3024i.  Conectamos o regulador diretamente ao borne positivo do banco de baterias, tomando o cuidado de proteger os fios com um disjuntor de 30 Ampères. Assim os painéis solares carregam as baterias, mesmo com a chave geral do barco desligada. Se, por algum motivo, quiser desligar os painéis solares, é só desativar os disjuntores.

O regulador de voltagem pode ser programado por meio de microchaves seletoras com o auxílio de um LED, permitindo que ele seja afinado com o seu sistema específico. As variáveis suportadas vão desde o tempo de carga até a tensão e tipo das baterias. No caso específico, as baterias usadas foram de ciclo profundo, seladas e com manta de gel (AGM) da West Marine. O banco de baterias consiste em 4 baterias de 90 Ah, totalizando 360 Ah. Para mais informações de como programar o regulador de voltagem, veja o manual do fabricante. 

Para testar se o sistema estava funcionando a contento, acionamos os disjuntores e verificamos, através do monitor de carga instalado no barco, que os painéis estavam produzindo corrente. Desconectando alternadamente um ou outro painel e observando a queda na corrente pelo monitor, nos certificamos que ambos estavam funcionando corretamente. 

Instalar um sistema de carregamento de baterias por energia solar é um projeto razoavelmente simples, podendo ser executado por proprietários de embarcações que tenham algum talento técnico.

Antes de escrever esse artigo, liguei para o proprietário do Toad , que estava curtindo um cruzeiro nas Bahamas. Tinham acabado de sair de George Town, em Exuma, e feito várias passagens desde que deixaram Rhode Island. Perguntei a eles como os painéis solares estavam se saindo e obtive a seguinte resposta: “os Painéis solares? Sei lá… na verdade, a gente nem se dá conta de que estão a bordo!”

Em minha modesta opinião, essa foi a melhor resposta que poderia escutar, pois indica que o sistema está funcionando exatamente da forma com que foi projetado.


Links úteis

Windy Nation
windynation.com
[email protected]
Dois painéis de 100W, medindo 670 mm x 1010 mm (US$ 125 cada)
Conectores MC4 para painéis solares (US$ 7)
Conectores MC4 tipo "T" (US$ 11)

Island Marina Canvas
islandmarinecanvasri.com
Suporte para painéis solares (US$ 350)

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