Caso prático

Controlador integrado ou variador solar?
250 m³/dia na Andaluzia

No vale do Guadalquivir, um pomar regado gota a gota tira a sua água de um furo de 120 m e enche um tanque elevado. A ponta de necessidade é de 250 m³ por dia, não há linha elétrica na parcela e o agricultor não a quer. O LE LAB propõe duas soluções neste ponto de funcionamento: um controlador LORENTZ PSk2 e um motor de ímanes permanentes GRUNDFOS SPE com variador RSI. Eis como o LE LAB as separa, e porque é que uma função do variador, ainda que real, não pesa nada aqui.

Córdova · Espanha Necessidade: 250 m³/dia Furo de 120 m Tanque elevado 5 m 150 m de conduta Sem apoio elétrico
O projeto

Um pomar, um tanque, nem uma tomada de corrente

O esquema é o de milhares de parcelas andaluzas: um furo, uma conduta que sobe até um tanque de rega, e a gota a gota que parte do tanque por gravidade. A bomba não tem portanto de seguir a procura dos gotejadores, tem uma única missão, encher o tanque durante o dia. A ligação à rede não é considerada: o posto está longe, e o solar ao ritmo do sol convém exatamente a este tipo de enchimento.

250 m³/da ponta da campanha de rega, a encher durante o dia
120 ma profundidade da água, mais 5 m de elevação até ao tanque e 150 m de conduta
132 ma altura manométrica total calculada pelo LE LAB, perdas de carga incluídas
Sem apoionem rede nem grupo eletrogéneo: a questão da entrada em corrente alterna não se coloca
Etapa 1

Os dados de entrada

Bastam sete respostas. A cidade de referência de irradiação é Córdova, a profundidade da água 120 m, a elevação até ao tanque 5 m, a conduta 150 m. O LE LAB calcula sozinho a altura manométrica total, 132 m, somando as perdas de carga ao desnível. A caixa de apoio elétrico fica em não, e é uma resposta que conta tanto como as outras.

Resumo do estudo LE LAB: Córdova em Espanha, 250 m³ por dia, profundidade 120 m, elevação 5 m, 150 m de conduta, altura manométrica total calculada 132 m, sem apoio elétrico

O resumo antes do cálculo. A altura manométrica total é calculada por si, não é para introduzir.

Etapa 2

A solução escolhida: um controlador integrado

O LE LAB escolhe uma LORENTZ PSk2-40 equipada com o corpo C-SJ42-19, um conjunto de 6 polegadas que aceita até 62 m³/h e 200 m de altura. O campo conta 76 painéis de 515 Wp, ou seja 39 140 Wp, cablados em quatro fileiras paralelas de dezanove painéis em série. A produção média fixa-se em 276,4 m³ por dia para 250 pedidos.

Solução escolhida pelo LE LAB: bomba LORENTZ PSK2-40 C-SJ42-19, campo solar de 39 140 Wp em 76 painéis de 515 Wp, produção média 276,4 m³ por dia

A solução num relance: a bomba, o campo e a produção média, com a amplitude sazonal anunciada sem rodeios.

O que muda realmente um controlador integrado. O controlador PSk2 é o órgão de potência da bomba: leva a procura do ponto de potência máxima, a proteção do motor e a gestão do enchimento, e é emparelhado com o seu corpo hidráulico pelo fabricante. Não há portanto variador para dimensionar à parte, nem emparelhamento a verificar entre um motor e um quadro de outra referência.
Etapa 3

As duas soluções no mesmo ponto de funcionamento

O LE LAB não mostra uma só resposta. A 250 m³ por dia e 132 m de altura, propõe duas soluções, uma por família de comando, ordenadas pelo tamanho do campo fotovoltaico que exigem.

SoluçãoCampo fotovoltaicoProdução médiaEquipamento
LORENTZ PSk2-40 C-SJ42-1939 140 Wp · 76 × 515 Wp276,4 m³/dcontrolador PSk2-40 integrado
GRUNDFOS SPE 32-1939 200 Wp · 80 × 490 Wp280,0 m³/dvariador RSI 30 kW, filtro sinusoidal, sonda de temperatura

Os dois campos são praticamente do mesmo tamanho: 39 140 Wp contra 39 200 Wp, ou seja 60 Wp de diferença, e 76 painéis contra 80. Neste ponto de funcionamento o controlador integrado não faz ganhar potência instalada, e a SPE produz mesmo um pouco mais em média, 280,0 m³/d contra 276,4. O que separa as duas soluções joga-se noutro lado, na aparelhagem a prever. A escolha entre os dois motores Grundfos com variador é tratada à parte, na página SP ou SPE.

Etapa 4

A produção, mês a mês

Sobre a histórico de irradiação PVGIS da região, a produção vai de 206,6 m³ por dia em dezembro a 347,0 em julho. O dimensionamento faz-se sobre o mês médio, e a amplitude é mostrada tal como é: os meses de inverno descem abaixo dos 250 m³ pedidos. Para um pomar é o bom compromisso, já que a ponta de rega cai precisamente quando o sol está lá. Quem precisasse dos 250 m³ em dezembro leria este gráfico e dimensionaria sobre o mês mais desfavorável, opção que a aplicação propõe.

Produção mensal estimada face à necessidade de 250 m³ por dia em Córdova: de 206,6 m³ por dia em dezembro a 347,0 em julho, com a pluviometria mensal

A produção mensal estimada, face à linha da necessidade. A curva azul é a pluviometria, diz a campanha de rega melhor do que um calendário.

O ponto técnico

A entrada em corrente alterna do RSI, e porque não pesa nada aqui

O variador solar GRUNDFOS RSI tem uma função que o controlador PSk2 não traz de série: aceita a corrente alterna. O campo fotovoltaico e uma alimentação trifásica ligam-se aos mesmos bornes de entrada do variador, através de um comutador de fontes que impede que estejam ligadas ao mesmo tempo, e o fabricante apresenta esta alimentação como socorro em caso de interrupção do campo solar. É uma vantagem real, desde que dela se precise.

Uma entrada em corrente alterna não é um funcionamento híbrido. O manual do RSI é explícito: o conversor não deve ser alimentado em simultâneo em corrente alterna e em corrente contínua, e é recomendado um dispositivo de encravamento. Trabalha-se portanto com uma fonte de cada vez, com uma comutação, e não com uma mistura das duas energias. Do lado LORENTZ, a PSk2 só recebe a rede através de um conversor separado, o SmartPSUk2, pelo qual passa então a totalidade do campo solar; em contrapartida, esse conversor mistura as duas fontes em contínuo em vez de comutar. Duas filosofias, duas cablagens, e um mesmo requisito: que o cliente peça um apoio.

Neste pomar ninguém o pede. O critério não separa portanto nada. A classificação faz-se pelo tamanho do campo, e aqui os dois campos estão a 60 Wp um do outro: o que verdadeiramente os separa é a aparelhagem, um controlador emparelhado de um lado, um variador e o seu filtro sinusoidal do outro. Num país vizinho, sobre um furo bem mais profundo e com a rede no posto, a mesma pergunta dá a resposta inversa, e por boas razões.

O que este caso mostra

Dois campos do mesmo tamanho, duas aparelhagens diferentes

39 140 Wpo campo escolhido, contra 39 200 Wp para a SPE no mesmo ponto de funcionamento, ou seja 76 painéis contra 80
Nenhum variador à parteo controlador PSk2 é emparelhado com a sua bomba pelo fabricante: nenhum variador a dimensionar ao lado
Uma fontea entrada em corrente alterna do RSI é uma comutação, não uma mistura: o manual proíbe a alimentação simultânea
132 ma altura manométrica total, calculada pela aplicação a partir do furo, da elevação e da conduta
Para ir mais longe: a matriz de cobertura dá, para cada par de altura e caudal, a potência do menor controlador do catálogo; a página SP ou SPE detalha os dois motores Grundfos com variador, e a página variador solar RSI as suas regras de dimensionamento.

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