Você pode operar um ar condicionado com painéis solares? Guia de dimensionamento e sistema

Sim, você pode ligar um ar condicionado com painéis solares. Se o sistema é prático para sua casa ou empresa depende de três coisas: o consumo de energia do ar condicionado, a produção do painel solar e a quantidade de bateria ou rede reserva que você inclui. Um ar condicionado solar dedicado com um inversor CC interno normalmente precisa de menos painéis e sofre menos perda de conversão do que um CA convencional emparelhado com um inversor solar separado.

Como realmente funciona um ar condicionado movido a energia solar

Um ar condicionado convencional converte internamente a alimentação CA em energia CC e, em seguida, usa uma placa inversora para acionar um compressor de velocidade variável. Um ar condicionado solar muda o lado de entrada: em vez de aceitar apenas a rede AC, ele retira eletricidade DC diretamente dos painéis fotovoltaicos. O compressor ainda funciona em CC, mas a fonte dessa energia passa a ser o painel solar, e não a rede.

Deye aborda isso com um controlador inversor CC de onda senoidal de 180 graus, uma tecnologia que a empresa aprimorou desde 2007. Esse controlador permite que o compressor dê partida suavemente e module em uma ampla faixa de velocidade, que é exatamente o que faz uma unidade movida a energia solar funcionar suavemente quando a irradiância muda conforme as nuvens passam acima.

Na prática você encontrará três arranjos principais:

• ACDC híbrido: a unidade usa energia solar DC primeiro e, em seguida, extrai CA de backup da rede automaticamente quando a saída fotovoltaica é insuficiente. Esta é a escolha mais comum para instalações residenciais e comerciais leves.
• DC 48V fora da rede: o ar condicionado funciona com um banco de baterias de 48V carregado por painéis solares. Nenhuma conexão à rede é necessária, tornando-o o padrão para canteiros de obras, fazendas e cabanas remotas.
• Energia solar para toda a casa ligada à rede: uma matriz convencional no telhado alimenta todos os aparelhos através de um inversor solar, e a CA consome eletricidade solar como qualquer outra carga. Isso funciona, mas é menos eficiente para operar uma grande carga CA do que uma unidade construída para entrada fotovoltaica direta.

A distinção é importante porque um ar condicionado solar híbrido ACDC elimina a dupla conversão: a CC solar vai direto para o driver do compressor em vez de ser invertida para CA e depois convertida novamente para CC. Menos conversão significa mais resfriamento na mesma área do painel.

Quantos painéis solares você precisa para ligar um ar condicionado?

Comece com a potência nominal de funcionamento do ar condicionado, não com sua capacidade de resfriamento. Uma unidade de 1 tonelada pode produzir 3,5 kW de resfriamento enquanto consome apenas 700-900 W de eletricidade. Multiplique os watts de funcionamento pelas horas de operação diária e, em seguida, divida pelo número de horas de pico de sol no seu local e por um fator de eficiência do sistema de cerca de 0,8.

Watts fotovoltaicos necessários = (watts de funcionamento CA × horas de funcionamento diárias) ÷ (horas de pico de sol × 0,8)

Para um inversor CA de 1,5 tonelada que consome 1.400 W e funciona 6 horas por dia, com 5 horas de pico de sol, o resultado é (1.400 × 6) ÷ (5 × 0,8) = 2.100 W de capacidade fotovoltaica. Usando painéis de 400 W, são 5-6 painéis apenas para o ar condicionado. Se você adicionar uma bateria para funcionamento noturno, multiplique o tamanho da bateria pela mesma lógica.

O gráfico abaixo compara a capacidade fotovoltaica média necessária para cada categoria para que você possa estimar o tamanho da área do telhado e o orçamento do inversor antes de entrar em contato com um fornecedor.

Os números acima são guias de planejamento e não garantias. Os números reais mudam de acordo com a temperatura nominal interna, a temperatura externa, a qualidade do isolamento e a classificação de eficiência energética da unidade. Um AC solar híbrido com um compressor DC de alta eficiência geralmente fica na extremidade inferior dessas faixas.

ACDC híbrido, CC fora da rede ou conectado à rede: qual sistema se adapta à sua situação?

Cada arquitetura resolve um problema diferente. Escolha com base na confiabilidade da rede, no orçamento de instalação e se você planeja ligar o AC após o pôr do sol.

O que afeta o desempenho da CA solar no mundo real?

A média diária de watts-hora de uma planilha de dados não corresponderá ao que você experimenta em seu telhado. Essas variáveis ​​são mais importantes do que apenas a potência do painel:

• As horas de pico do sol variam de 3,5 em climas nublados a 6,5 em regiões desérticas. Projete para o pior mês, não para a média anual.
• Orientação e sombreamento do painel. Obstruções nos telhados, sujeira e altas temperaturas podem reduzir a produção fotovoltaica em 10-25%.
• Surto de inicialização do compressor. Mesmo com a tecnologia de inversor de arranque suave, um compressor consome 1,5-2 vezes a sua potência de funcionamento por um momento no arranque. Os sistemas híbridos com backup de rede cobrem isso automaticamente.
• Escolha de refrigerante. As unidades que utilizam R32 operam com melhor eficiência energética do que os designs mais antigos do R410A, especialmente em altas temperaturas ambientes.
• Carga de resfriamento. Uma sala sombreada e bem isolada precisa de muito menos energia de resfriamento do que um espaço com paredes de vidro e janelas voltadas para o oeste.
• Eficiência do inversor. Um controlador de onda senoidal de 180 graus evita a ondulação de torque encontrada em unidades de onda quadrada mais antigas, reduzindo a perda elétrica durante carga parcial.
• Poeira e manutenção. Serpentinas do condensador sujas e filtros entupidos podem aumentar o consumo de energia CA em 10-15% em uma única estação.

Opções de ar condicionado com energia solar a serem consideradas

A Deye fabrica uma linha de condicionadores de ar solares com controladores MPPT integrados que aceitam entrada fotovoltaica diretamente. Aqui estão três configurações que correspondem aos cenários de dimensionamento acima.

Ar condicionado solar híbrido ACDC montado na parede Deye Esta unidade híbrida montada na parede aceita entrada fotovoltaica direta através de um controlador MPPT integrado e oferece backup de rede, tornando-a uma escolha prática para usuários residenciais que buscam custos de instalação mais baixos e resfriamento confiável. Ver Produto →

Ar condicionado solar Deye montado na parede fora da rede DC 48V Projetada para edifícios remotos e resfriamento de emergência, esta unidade DC 48V fora da rede funciona com um banco de baterias em vez da rede, adequando-se a locais onde a energia da rede não está disponível ou não é confiável. Ver Produto →

Ar condicionado solar tipo cassete comercial Deye Light Este tipo de cassete montado no teto fornece distribuição de ar uniforme em quatro direções para pequenos escritórios e lojas, operando no modo híbrido solar mais rede sem a necessidade de inversores ou baterias extras. Ver Produto →

O modelo ACDC híbrido montado na parede é a solução ideal para usuários residenciais que desejam backup da rede e baixo custo de instalação. A versão DC 48V fora da rede substitui a rede por um banco de baterias, tornando-a adequada para edifícios remotos e resfriamento de emergência. Para pequenos escritórios, lojas e espaços com vários ambientes, o tipo cassete comercial leve fornece resfriamento montado no teto com a mesma lógica ACDC híbrida.

E quanto às baterias e ao resfriamento noturno?

Um painel solar sem baterias não pode operar um ar condicionado à noite. Se você espera resfriamento após o pôr do sol, você precisa de um sistema ACDC híbrido com backup de rede ou de um sistema fora da rede com armazenamento de bateria.

Para dimensionar uma bateria, multiplique a potência de funcionamento do AC pelas horas noturnas que você precisa cobrir. Uma unidade montada na parede de 1,5 tonelada que consome 1.400 W por 5 horas precisa de cerca de 7 kWh de capacidade útil da bateria. Como as baterias não devem ser descarregadas abaixo de 20% da capacidade nominal, o banco de baterias instalado deve ser de aproximadamente 8,5-9 kWh para um modelo de lítio, ou maior para produtos químicos selados de chumbo-ácido.

Os sistemas híbridos oferecem a liberdade de funcionar com energia solar durante o dia e consumir eletricidade da rede à noite, evitando totalmente o custo da bateria. Os utilizadores fora da rede, por outro lado, devem tratar o banco de baterias como um custo operacional central, comparável ao próprio ar condicionado. Em ambos os casos, um controlador MPPT que rastreia o ponto de potência máxima do arranjo fotovoltaico recuperará 10-20% mais energia do que um simples regulador PWM.

Considerações sobre custo e retorno

A decisão de instalar um ar condicionado solar deve ser orientada pelas tarifas locais de eletricidade, pela disponibilidade de luz solar e pelo preço de um AC padrão comparável mais uma instalação solar separada.

• Um AC solar ACDC híbrido normalmente custa 30-50% mais do que um inversor AC convencional de igual capacidade de resfriamento.
• Adicionar um conjunto fotovoltaico dedicado de 2 a 4 kW custa vários milhares de dólares, dependendo da região, da complexidade da montagem e do custo do rack.
• As instalações fora da rede aumentam o custo da bateria, o que pode duplicar o investimento total em comparação com um sistema híbrido.
• Os períodos de retorno do investimento em regiões de elevada insolação e com preços de electricidade elevados são normalmente entre três e seis anos. Em áreas com sol inferior ou tarifas baixas, o retorno do investimento estende-se para além de sete anos e pode não justificar o prémio.

A Deye começou a enviar condicionadores de ar solares no início de 2010 e, em 2020, as unidades de quarta geração foram vendidas para mais de 20 países, incluindo Estados Unidos, Austrália, Paquistão, Índia, Filipinas e mercados em todo o Oriente Médio, Sul da Ásia e Europa. Essa história de campo é importante: uma CA solar não é uma experiência de nicho quando programas solares em escala de utilidade pública e projetos de eletrificação fora da rede continuam a selecionar a mesma tecnologia geração após geração.

Perguntas frequentes sobre ar condicionado movido a energia solar

O resultado final

Operar um ar condicionado com painéis solares não é apenas possível, mas muitas vezes é a solução certa quando os preços da eletricidade são altos e a luz solar é abundante. O segredo é escolher um AC projetado para entrada fotovoltaica direta, dimensionar o conjunto para a estação com menos luz solar e ser honesto sobre se você precisa de resfriamento noturno e, portanto, de bateria ou rede reserva.

Os modelos ACDC híbridos oferecem o melhor equilíbrio para a maioria das instalações residenciais e comerciais leves, porque a rede lida com correntes de surto e cargas noturnas, enquanto a energia solar cobre o principal custo de resfriamento. Para locais completamente fora da rede, um sistema de 48 Vcc é a solução comprovada. Verifique as especificações do AC pronto para energia solar antes de comprar, confirme a potência de funcionamento e a faixa de tensão MPPT com seu instalador, e a matemática dirá exatamente quantos painéis e baterias você precisa.