Carregador de carro elétrico movido a energia solar: dimensionamento do painel, armazenamento da bateria e escolha do carregador

Um carro elétrico de 60 kWh estacionado próximo a um telhado de 6 kW parece a combinação perfeita. Na prática, a maioria dos proprietários ainda cobra da rede à noite porque a caixa de parede é dimensionada para o carro, não para o sistema solar. Um carregador de carro elétrico movido a energia solar é uma decisão do sistema, não uma compra de hardware : os painéis, a bateria de armazenamento e a potência de carregamento devem ser iguais. A lógica é simples o suficiente para ser verificada com alguns cálculos antes de gastar dinheiro, e este artigo aborda exatamente esses cálculos.

O que realmente é um carregador EV movido a energia solar

Um carregador de carro elétrico movido a energia solar não é um único aparelho. É uma cadeia de equipamentos: painéis fotovoltaicos geram eletricidade CC, um inversor solar a converte em CA doméstica, uma bateria doméstica armazena energia excedente e uma pilha de carregamento de VE fornece essa energia ao carro quando necessário. A unidade montada na parede é tecnicamente um EVSE (equipamento de alimentação para veículos elétricos) e não um carregador, porque a conversão CA para CC ocorre dentro do carregador de bordo do veículo. Essa distinção é importante quando você compara produtos: a especificação da pilha de carregamento é a parte menos interessante do sistema.

Existem carregadores solares portáteis, mas resolvem um problema diferente. Um painel dobrável de 200 W produz cerca de 1 kWh em um dia claro, o que equivale a cerca de 5 km de condução para um EV médio. A única maneira prática de operar um carro com energia solar é um conjunto fixo combinado com uma caixa de parede, portanto, o restante deste guia se concentra nessa configuração.

As duas primeiras arquiteturas oferecem controle direto sobre a parcela solar do seu carregamento. O terceiro é popular nos mercados de medição líquida, mas na verdade não alimenta o carro a partir dos painéis em tempo real.

Dimensionamento de painéis, armazenamento e taxa de carregamento para o mesmo objetivo

Comece pelo que o carro consome, não pelo carregador. Um VE típico consome cerca de 15 a 20 kWh por 100 km. Esse único número orienta todas as outras decisões do sistema.

• Para 15.000 km por ano a 18 kWh por 100 km, o carro precisa de cerca de 2.700 kWh por ano.
• No centro e norte da Europa, um kWp de energia fotovoltaica produz cerca de 900 a 1.100 kWh por ano, pelo que cerca de 3 kWp de painéis cobrem todo o consumo anual do automóvel.
• Se a casa já tem energia solar, resta saber quanto dessa produção coincide com o horário em que o carro está ligado.

As perdas de carga complicam um pouco essa aritmética. Uma sessão típica de carregamento AC perde 5 a 10 por cento da energia durante a conversão e aquecimento do cabo, pelo que o valor anual de 2.700 kWh se traduz em cerca de 2.900 a 3.000 kWh extraídos do sistema solar ou da rede. O dimensionamento do painel deve, portanto, incluir uma pequena margem de cerca de 10%.

Quanta bateria você realmente precisa

O armazenamento altera o cálculo. Uma bateria utilizável de 10 kWh cobre cerca de 50 a 70 km de carregamento noturno, o que é suficiente para a maioria dos deslocamentos diários. Sem armazenamento, uma caixa de parede só pode utilizar o excedente solar que existe no momento exacto do carregamento, pelo que um carro ligado às 18:00 quase certamente consumirá energia da rede mesmo depois de um dia ensolarado.

Para um pacote residencial completo, um sistema como o Kit fotovoltaico de 8 kW com armazenamento de 10 kWh cobre a geração e o buffer que uma configuração de carregamento de EV requer. O kit também alimenta as cargas domésticas, de modo que o carregador utiliza o excedente compartilhado em vez de precisar de seu próprio conjunto dedicado.

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Combinando o carregador com a capacidade de geração

A potência do carregador deve corresponder ao conjunto e à bateria, não à taxa máxima de aceitação do carro. Um carregador de 7,3 kW precisa do sistema para sustentar uma saída constante de 7,3 kW. Um conjunto de 5 kWp com uma bateria de 10 kWh esgota seu buffer em aproximadamente 80 minutos nessa taxa antes que a energia da rede assuma o controle. Isso é aceitável se você carregar durante os picos solares do meio-dia; torna-se uma falha de projeto se você espera que a caixa de parede funcione a toda velocidade a partir de um pequeno array.

Para um passo a passo detalhado com exemplos práticos para diferentes tamanhos de carros e quilometragem anual, consulte nosso guia em quantos painéis solares você precisa para carregar EV .

Escolhendo o carregador EV: níveis de potência CA e opções de conector

As instalações solares domésticas usam pilhas de carregamento CA, não carregadores rápidos CC. As opções práticas são 7,3 kW em ligação monofásica e 11 kW ou 22 kW em ligação trifásica. As pilhas CC de 30 kW ou mais pertencem a estações públicas e depósitos comerciais; conectar um em uma casa aumenta as perdas e custos de conversão e raramente faz o carro carregar mais rápido porque o carregador integrado define o limite de qualquer maneira.

No carregamento AC, a distinção entre plugue e soquete é mais importante do que a maioria dos compradores espera. Uma versão plug mantém um cabo amarrado preso à pilha, de forma que o motorista conecte apenas uma extremidade ao carro. Uma versão com soquete exige que o motorista carregue seu próprio cabo, o que é adequado para residências com dois carros e usando padrões de conector diferentes.

Para uma família típica com apenas um carro, o Carregador EV doméstico de 7,3 kW com ficha de carregamento cobre a grande maioria dos cenários noturnos e do meio-dia e funciona na maioria das conexões monofásicas existentes. Se a casa já tem alimentação trifásica e o painel solar exporta regularmente o excedente durante o dia, o Carregador EV de 11 kW com ficha Tipo 2 reduz o tempo de carregamento em um terço e aproveita melhor os picos de luz do dia.

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Para uma residência com dois carros, uma pilha de saída dupla de 22 kW evita o custo de uma segunda caixa de parede, mas apenas se a conexão trifásica e o conjunto puderem realmente alimentá-la. Caso contrário, você estará comprando uma capacidade de carga que o sistema solar não pode fornecer. As compensações técnicas entre carregamento CA mais lento e carregamento CC mais rápido são explicadas em nossa comparação de Carregamento CA versus CC , que vale a pena ler antes de decidir entre os tipos de pilha.

Verificações práticas antes de instalar

A maioria dos problemas de instalação remonta a três pontos verificáveis:

1. Verifique o fornecimento de entrada do edifício. O carregamento de 11 kW e 22 kW requer uma ligação trifásica; um carregador monofásico de 7,3 kW é o padrão seguro para residências mais antigas.
2. Verifique o limite do carregador integrado do carro. Muitos EVs aceitam apenas 7,3 kW ou 11 kW CA, portanto, uma pilha de 22 kW ainda os carrega em seu limite interno inferior.
3. Verifique a gestão de excedentes. A pilha de carregamento deve ser capaz de aumentar a potência de acordo com o excedente solar, caso contrário, a bateria doméstica descarrega antes do pico da noite.

A compatibilidade do conector merece atenção antes de fazer o pedido. A maioria dos EVs europeus usa o Tipo 2 para carregamento CA, mas a disposição dos cabos e a posição da porta de carregamento no carro podem alterar a versão de pilha que melhor se adapta. Verifique a localização da porta em relação à posição proposta da estaca antes da montagem, especialmente em garagens estreitas ou vagas de estacionamento compartilhadas.

A classificação do gabinete é a próxima consideração prática. Uma pilha de carregamento com classificação IP65 ou superior pode ser montada ao ar livre próximo ao local de estacionamento, o que evita longos cabos pela casa. A instalação interna mantém a unidade protegida das intempéries, mas aumenta o custo de fiação se a área de estacionamento ficar longe do painel elétrico.

As instalações reais raramente são tão limpas quanto o diagrama de fiação. Documentamos um concluído Caso de instalação de pilha de carregamento EV que mostra como o equipamento, a conexão elétrica e as condições físicas do local se combinam na prática.

A conclusão é consistente em todos os projetos: comprar um carregador elétrico para carro movido a energia solar não é uma questão de caixa de parede. Trata-se de saber se o conjunto, a bateria de armazenamento e o ponto de carregamento são dimensionados para a mesma quilometragem anual e a mesma programação diária. Se forem, mesmo uma modesta pilha de 7,3 kW proporciona uma quilometragem real impulsionada pela luz do sol. Se não forem, nenhum carregador, por mais poderoso que seja, pode mudar a origem dos elétrons .