Rodar um ar-condicionado apenas com energia solar é um projeto possível, mas que exige planejamento técnico e cálculos cuidadosos. Considerando um uso diário de 12 horas, o sistema fotovoltaico precisa suprir não apenas o consumo durante o dia, mas também garantir energia suficiente para o funcionamento noturno, via baterias ou mesmo injetando excedente na rede elétrica para usar créditos posteriormente.
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A seguir, explicamos como estimar o número de placas solares necessárias para neutralizar o consumo de energia de um ar-condicionado de 9.000 BTUs, com base na realidade de cinco cidades brasileiras, as maiores de cada região: São Paulo, Fortaleza, Brasília, Manaus e Curitiba.
Em conversa com o Canaltech, o engenheiro Rogers Demonti explica os números por trás dos cálculos. Confira:
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Entendendo o consumo e as premissas básicas
Um ar-condicionado de 9.000 BTU/h tem capacidade de refrigeração de aproximadamente 2,64 kW térmicos, mas o consumo elétrico efetivo gira em torno de 1,0 kW, variando conforme o modelo e a tecnologia, especialmente se for um inverter, que é mais eficiente. Assim, funcionando por 12 horas diárias, o consumo total é de 12 kWh por dia.
Nesse cenário, vamos considerar que o aparelho funcione metade do tempo (6 horas) enquanto há sol, com energia direta dos painéis, e as outras 6 horas à noite, a partir de energia armazenada em baterias.
“O consumo para produzir frio é alto. O ambiente tem muita energia térmica entrando o tempo todo. Mesmo sendo eficiente, o ar-condicionado precisa trabalhar continuamente; vamos pensar que essa energia precisa ser guardada. Talvez na rede, talvez em baterias, mas ela precisa ser armazenada porque você tem que ter excedente para garantir as 12 horas de ar-condicionado” explica Rogers.
Para as estimativas, utilizamos painéis de 400 Wp, fator de desempenho médio do sistema de 0,75 (compensando perdas por temperatura, sujeira e eficiência do inversor) e eficiência de bateria de 85%, com profundidade de descarga de 80%.
Se você pretende injetar energia excedente na rede elétrica para utilizar créditos durante a noite, a conta é praticamente a mesma. Só é necessário descobrir com a sua distribuidora quanto por cento de cada kWh injetado na rede você recebe de volta.
O valor das chamadas horas-pico de sol (PSH) varia de acordo com a cidade e influencia diretamente na quantidade de energia gerada. As médias anuais aproximadas são:
- Fortaleza (5,5 h/dia);
- Brasília (5,0 h/dia);
- Manaus (4,5 h/dia);
- São Paulo (4,0 h/dia);
- Curitiba (3,5 h/dia).
Dimensionamento da geração solar
Para atender o consumo total, o sistema deve gerar cerca de 13,06 kWh por dia, considerando a energia necessária para o consumo direto e para recarregar as baterias (que têm perdas no processo). O cálculo da potência instalada necessária é obtido dividindo essa energia total pelas horas-pico multiplicadas pelo fator de desempenho.
- Em Fortaleza, com maior incidência solar, o sistema ideal teria potência aproximada de 3,2 kWp, equivalente a cerca de 8 painéis de 400 Wp.
- Em Brasília, seriam necessários 3,5 kWp, ou 9 painéis.
- Manaus, com média solar um pouco inferior, exigiria 3,9 kWp, correspondendo a 10 painéis.
- Já em São Paulo, o sistema precisaria de 4,3 kWp, o que equivale a 11 painéis,
- Em Curitiba, com menor radiação, demandaria 5,0 kWp, ou cerca de 13 painéis.
Esses números são estimativas médias e podem variar conforme o consumo real do ar-condicionado, a estação do ano e as perdas do sistema. Em locais com longos períodos de chuva ou inverno rigoroso, o ideal é adicionar uma margem de 10% a 20% de potência instalada.
Capacidade das baterias e do inversor
Para armazenar a energia necessária para o uso noturno de seis horas, o sistema precisa garantir cerca de 6 kWh úteis por noite.
Considerando perdas e limites de descarga, a bateria deve ter capacidade bruta de aproximadamente 9 kWh, o que se enquadra em modelos residenciais disponíveis no mercado, geralmente com módulos de 10 kWh. Se você quiser fazer um sistema conectado à rede da rua, esse custo de instalação pode ser ignorado.
Já o inversor solar híbrido, responsável por converter a energia e alimentar o ar-condicionado, precisa suportar uma carga contínua de ao menos 1,5 kW, com picos de potência maiores para o momento de partida do compressor.
Fatores práticos e considerações finais
Embora tecnicamente viável, operar um ar-condicionado de 9.000 BTU de forma totalmente independente da rede elétrica requer um investimento considerável. Contudo, geralmente é mais interessante pensar no consumo total da sua casa e não apenas de um aparelho para fazer o dimensionamento.
A instalação de 8 a 13 painéis solares, somada a uma bateria de 9 kWh e um inversor híbrido adequado, representa um sistema robusto, especialmente se o objetivo for manter o aparelho funcionando todos os dias do ano.
“Às vezes o resultado assusta porque dá muitos painéis, mas ele está correto: é um consumo muito alto e os painéis não têm uma eficiência tão grande assim” explica Rogers.
Além disso, o desempenho do sistema depende de fatores como orientação e inclinação dos painéis, sombreamento, manutenção e até mesmo o tipo de equipamento utilizado.
Modelos inverter e com eficiência energética A reduzem significativamente o consumo, diminuindo também o número de placas necessárias.
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