Energia Solar com capacitores – Como funciona?
Quando falamos de energia solar com capacitores, é natural ficar em dúvida sobre como eles funcionam, se é uma opção viável e etc. Em primeiro lugar, podemos considerá-los como uma forma complementar às soluções modernas de armazenamento. Ou seja, existe a possibilidade de integração entre capacitores e bateria para gerarem uma maior duração, além de serem recarregados rapidamente.
Neste texto do blog, você aprenderá o que são capacitores, como os supercapacitores funcionam e qual a sua utilidade na energia solar. Além disso, vamos explicar como dimensionar um banco de ultracapacitores e suas recomendações.
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O que são capacitores?
Formados por duas placas metálicas separadas por um material isolante (dielétrico), os capacitores estão aptos a armazenar energia eletroestática pela passagem de corrente no acúmulo de cargas elétricas. Entretanto, sua capacitância depende da superfície das placas de metal, da espessura do dielétrico e de seu material constituinte através da constante dielétrica.
Neste sentido, é possível descrever um capacitor como um acumulador de cargas elétricas em um circuito com a finalidade de descarregar as mesmas cargas posteriormente. Logo, seu funcionamento ocorre quando uma tensão elétrica sobrepõe-se às suas placas condutoras, armazenando, assim, cargas positivas e negativas.
Como os supercapacitores funcionam?
Sua principal característica é a capacidade de armazenar muita energia, ou seja, supercapacitores fornecem toda a energia necessária de forma rápida e eficiente. Logo, é possível recarregá-los totalmente em um curto período de tempo.
Pensando sobre essa facilidade, podemos dizer que ele também pode ser totalmente descarregado sem comprometer seu sistema. Porém, eles possuem uma tensão de carga e trabalho de 2,7 volts, o que significa que não suportam mais do que 10% de tensão na carga.
Ainda assim, é válido ressaltar que sua capacidade se compara a de uma bateria de chumbo-ácido, armazenando até 42 Wh de energia. Além disso, os supercapacitores possuem uma vida útil de 10 mil ciclos de recarga, em que é possível gerar energia solar no dia a dia, manter a carga e fornecer energia para luzes de LED à noite.
Para que servem os capacitores na energia solar?
Os capacitores possuem um papel fundamental na geração de energia solar, uma vez que o armazenamento ajuda a manter o funcionamento de seu sistema. Desta forma, em um sistema de energia solar, podem ocorrer casos de geração sem necessidade, que ocasionam a falta de suprimento de demanda. Assim, os capacitores tornam-se indispensáveis para o armazenamento de energia em concessionárias, evitando o preço negativo de energia.
Como dimensionar um banco de ultracapacitores?
O dimensionamento em um banco de ultracapacitores pode ser feito de forma simples, basta saber o pico máximo que o sistema terá. Além disso, a tensão do banco de baterias também será considerada para realizar uma associação em série de outros ultracapacitores a fim de obter a tensão desejada.
Veja como calcular:
Em um banco de baterias de 12 volts, cada ultracapacitor possui 2,7 volts, ou seja:
12 volts / 2,7 volts = 4,44 ultracapacitores em série.
Desta forma, arredondando a quantidade de ultracapacitores em série para 5, podemos dividi-lo pela sua capacitância. Neste caso, em vez de usarmos um ultracapacitor de 100 farad e 2,7 volts, usaremos um de 20 farad e 13,5 volts para dimensionar.
Porém, tudo depende do seu pico, já que precisamos ligar mais ultracapacitores em série e em paralelo para obtermos a tensão nominal de 12 volts e 20 farad. Assim, após associarmos mais 5 em série, teremos um conjunto em paralelo ao primeiro com uma tensão nominal de 12 volts e 40 farad.
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Recomendações
A eficiência dos capacitores é indiscutível. Na maioria dos casos, sua utilização não traz nenhum risco, embora precise ser dimensionado de forma correta. Ou seja, é preciso ter cuidado com a tensão de trabalho e com a tensão máxima que o aparelho suporta.
Além disso, recomendamos que placas de controle sejam utilizadas a fim de prevenir sobrecargas e acidentes graves, que raramente ocorrem, como explosões.
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