Onde vais? Tem energia?

Um dos principais problemas enfrentados por aqueles que gostam de aventuras é, sem dúvida, a necessidade de se manter conectado com o mundo. Carregar um celular, ter as baterias da câmara fotográfica sempre em dia, manter o GPS funcionando, ter uma lantarna carregada para a noite, enfim levar um mínimo de conforto que a energia dá para um lugar inóspito. Isto é energia para acampamento.

Desde uma excurção pelo Rio dos Sinos onde no final do dia tive que fazer as últimas fotos com a câmara de reserva, evidentemente sem a qualidade que eu queria, passei a me pereocupar com a portabilidade da energia. primeiro veio a ideia da fotovoltaica que é excelente e prática, mas depende do sol, imediatamente me ocorreu que a eólica, microeólica, seria um complemento indispensável e finalmente quando falharem as duas... exatamente isso a força física humana. Mas isto é para a próxima exposição, atualmente vocês podem ver a praticidade das duas primeiras.

O kit kit eólico e o fotovoltaico para acampamento.

Kit eólico de 5W Clique aqui para baixar o passo a passo
Este conjunto é do tipo faça você mesmo de sucata. O gerador é um motor de passo de impressora, o corpo feito de restos de cano de PVC e a carenagem de garrafa PET.

A hélice foi feita de madeira seguindo o desenho de asa de avião para melhorar o rendimento. A produção de energia é de 12V 500mA a partir de ventos de 5m/s. O módulo de carga tem capacidade para armezenar 85W.

O módulo de controle tem três saidas padrão 12v e uma tipo de automóvel, para carregamento de dispositivos é necessário um modulo externo de conversão para 5V.

O qure dá para fazer com ele: Manter uma lâmpada de LED 5W ligada pelo mesmo tempo que tiver vento acima de 5m/s e com a sobra carregar celular.

Kit fotovoltaico para acampamento
Este kit tem uma capacidade de geração diária de aproximadamente 100 wats e uma capacidade de armazenamento de 240W. Se compõe de um painel (podem ser dois)

de capacidade nominal de 10W e um módulo de controle e armazenamento (maleta) com bateria e sistema de controle.

Tem duas saidas padrão 12V e uma tipo saida de automóvel com capacidade para 10A e duas tomadas USB para carregamento de dispositivos

O que dá para fazer com ele diariamente: Em dia ensolarado, usar duas lâmpadas de LED 5W (equivalente em produção luminosa a uma convencional de 60W) por quatro horas e carregar quatro celulares. A energia de sobra será reservada para dias sem sol

Economia, ecologia, segurança e liberdade

Confesso que jamais me passou pela cabeça tomar uma decisão apenas baseado nas necessidades de conforto e segurança, mas foi exatamente o que fiz quando adquiri meu primeiro sistema de energia fotovoltaica. Para isso precisamos retornar no tempo mais ou menos uns cinquenta e cinco anos. Na época eu era um garotinho de sete anos que morava num pequeno povoado do interior de Palmeira das Missões onde tinha energia elétrica. Com esta idade nos mudamos para uma casa, um pouco afastada, onde a iluminação era feita com lamparina. Assim descobri o conforto que a energia elétrica pode nos proporcionar. Outro episódio é bem recente, foi no ano passado, ao chegar em casa acionei o controle remoto do portão e ele não abriu. - Que droga de controle deve estar com a pilha fraca. Buzinei e apareceu minha esposa com uma lanterna, guarda-chuva, chaves e ferramentas, era preciso acionar manualmente o portão, pois não tinha energia, assim descobri o conforto e a segurança que a energia elétrica nos proporciona.

No momento tinha duas razões para começar um sistema fotovoltaico: conforto e segurança. Não pensei em mais nada e comecei a calcular o que precisava para ter estes dois sistemas vitais independentes em minha casa. Precisei estudar como funciona, que equipamentos comprar, como calcular o consumo, etc. entre outros detalhes descobri a utilidade da matemática, da física do segundo grau, das técnicas de trabalhos manuais etc. etc. Vamos ao que interessa didaticamente:
Unidades e grandezas em eletricidade:
Tensão, é a diferença de potencial, comparada a água é como a altura de uma cascata ou velocidade da correnteza, medida em Volts (abreviatura V), por exemplo uma pilha comum 1,5V, bateria do carro 12V, rede de distribuição residencial 110 ou 220V, rede de alta tensão 13.800V e outras tensões intermediarias, abaixo ou superiores, dependendo do uso, por exemplo: o cérebro humano, alguns milivolts.
Corrente, é a quantidade de energia disponível, comparada a água é como a calha do rio, medida em Amperes (abreviatura A). Esta disponibilidade sempre é dada para uma hora, por exemplo: pilha comum 0,5A, pilha recarregável 1,2 ou 2,5A, bateria de carro 60A, de caminhão 200A e assim por diante.
Potência, é a quantidade de energia (trabalho) produzida ou consumida em uma hora, comparada a água seria quantos litros, é medida em Watts (abreviatura W), é a resultante da multiplicação entre a tensão e a corrente, assim W=V x A . Frequência, é a quantidade de vezes que a corrente e tensão mudam de direção de positivo para negativo e vice versa, por segundo. A medida é dada em Hertz (símbolo Hz), a nossa energia, corrente alternada, é distribuída em 60Hz, na Europa se usa 50 Hz, a frequência das ondas de rádio é medida em KHz kilohertz = 1000Hz e MHz megahertz 1 milhão de hertz. A corrente da bateria tem frequência igual a zero = corrente contínua. Em termos práticos uma bateria de caminhão pode fornecer 200A durante uma hora ou uma de carro pode fornecer os mesmos 200A, mas por apenas vinte minutos. Em termos de trabalho (W) a bateria do caminhão forneceria 2.400W enquanto a do carro apenas 720W. Se fossemos produzir o mesmo efeito (trabalho) duma bateria de caminhão em 220V precisaríamos 10,9A, o consumo de um chuveiro na temperatura média.
Ainda temos tipos de baterias: de chumbo-ácido, alcalinas, de níquel-cadmio, de íons de lítio e algumas versões experimentais. Todas podes ser fornecidas em duas versões: de capacidade instantânea e estacionárias, as primeiras podem fornecer grande corrente por pouco tempo as segundas fornecem menos corrente por períodos mais longos e suportam muito mais ciclos de carga-descarga.
A partir de agora só vou falar de corrente contínua e sistemas baseados em 12V e tensões próximas, o meu equipamento atual. Adquiri, pela internet, duas placas fotovoltaicas de 17V 7,5A, esta é a capacidade de produção de energia em pleno sol das 10 às 16 horas. Para cálculos de equipamento e demanda se usa, no Rio Grande do Sul, a media diária de 4 horas. Temos que lembrar que as placas produzem os 17V, mas com menos corrente, desde o amanhecer e em dias nublados. Um controlador de carga e de saída para 12 ou 24V até 20A, este dispositivo regula a tensão que vem das placas para a suportada pela bateria, controla o carregamento da mesma e evita a sobrecarga e finalmente controla a saída para evitar que o descarregamento esgote a bateria quando ela chega ao fim da carga útil. Uma bateria do tipo chumbo-ácido de 180 Ah do tipo estacionária. Vamos a um pouco de matemática: meu sistema é todo de 12V, mesmo os 17V da placa são rebaixados para 13,8V, compatível com a carga máxima da bateria de 12V, por isso a partir de agora tudo será calculado como 12V.
1 dia ensolarado, 6 horas de sol, vezes duas (2) placas de 7,5A 6X2X7,5=90Ah por dia isto significa que para uma carga total da bateria são necessários dois dias de sol. Mais meio dia para uma bateria auxiliar de 60A para o movimentador do portão, este calculo será separado pois o uso é eventual.
Equipamento de uso contínuo: DVR, gravador reprodutor de vídeo de segurança - consumo (2A escrito no aparelho) real 1,2A. 4 câmaras com infravermelho - consumo 240mA (miliamperes) = 0,24A. 2 mini-câmaras - consumo 100mA. Modem roteador com WiFi - consumo (2,5A escrito no aparelho) real 890mA. Central de alarme consumo máximo dependendo dos setores abertos 230mA. Monitor de vídeo - consumo 790 a 810mA, como seu uso é eventual o cálculo será separado. 1,2+(4x0,24)+(2x0,1)+0,98+0,23=3,48Ah consumo permanente 24h/dia. Consumo total/dia = 83,52Ah/dia
Como o dia padrão produz 90Ah e o consumo nominal é 83,52Ah parece que vai sobrar apenas 6,48Ah/dia.
1- na prática o cálculo considera apenas as horas de sol pleno. Nas outras horas do dia também se gera energia.
2- de dia o consumo das câmaras com infravermelho cai para 110mA.
3- desta forma em dias ensolarados entre 9h30min e 10h já foi reposta a carga da bateria consumida durante a noite e o sistema começa a carregar a bateria auxiliar, logo o portão tem autonomia com a sobra.
4- do clarear do dia até o anoitecer, e em dias nublados gera-se pouca energia, mas quase o suficiente para suportar os equipamentos vitais (ligados permanentemente).

Conclusões O sistema acima descrito suportou o equipamento permanente até cinco dias sem sol (totalmente nublado) tendo chegado próximo ao nível crítico de descarga sendo que não há retorno da bateria auxiliar para o sistema principal. Ainda faltam alguns cálculos e mais capacidade de armazenamento visto que das 10 às 17 horas há sobra de energia produzida pelos painéis. Considerando o consumo do equipamento permanente temos: 83,52A, em 12V, 30 dias no mês 83,52A x 12V = 1.002,24W= 1,002KW/dia ou 30,06KW/mês. Na minha conta o KW com impostos custa R$ 0,79, isto representa neste mês R$ 23,70 de economia. O equipamento acima descrito, se comprado hoje pela internet, custa R$ 1.970,00, se paga em aproximadamente 7 anos se os preços da energia não subirem. Mas não foi por isso que eu optei por esta solução. É energia limpa, não poluente, amiga da natureza, mas também não foi por isso que escolhi. Me garante que vou poder abrir o portão, ligar a luz, ter internet, alarme e segurança, independente do fornecimento da companhia distribuidora. Isto é a segurança, o conforto e a liberdade, isso não tem preço e foi por isso que escolhi.

Liceo Piovesan