Guia Básico para Elaborar um Sistema Fotovoltaico para o Seu Veleiro

Projetar um sistema fotovoltaico para um veleiro pode parecer um desafio, mas com planejamento e algum conhecimento técnico, você terá uma fonte de energia confiável e sustentável a bordo. Neste guia, você aprenderá os fundamentos necessários para montar um sistema básico, eficiente e seguro para a sua embarcação, conhecendo (até mesmo) os limites desse tipo de sistema.

1. O que é um sistema fotovoltaico e como ele funciona?

O sistema fotovoltaico converte a luz do sol em eletricidade para alimentar os equipamentos elétricos do seu veleiro. Ele é composto, basicamente, por:

a) Painéis solares: Captam a energia do sol e convertem em eletricidade.

b) Controlador de carga: Regula e adequa a carga que vai para as baterias.

c) Baterias: Armazenam a energia para serem utilizadas quando não houver sol.

d) Inversor (opcional): Converte a energia de corrente contínua (CC) das baterias em corrente alternada (CA), permitindo o uso de equipamentos de tensão 110V ou 220V.

e) Insumos elétricos: Cabos elétricos, eletrodutos, conectores, terminais, dispositivos de proteção e afins.

2. Dimensionamento do Sistema Fotovoltaico num Veleiro 

Antes de comprar qualquer equipamento, você precisa calcular a demanda energética do seu veleiro. Ou seja, você deve ter uma ideia de quanta energia elétrica o contexto do seu veleiro vai requerer. A ideia é encontrar uma estimativa o mais próxima da sua realidade para termos noção da ordem de grandeza do sistema para o seu contexto.

Lembre-se, a geração de energia num sistema fotovoltaico não é constante (como tende a ser a energia fornecida por uma concessionária em terra). Existe a passagem de nuvens, o posicionamento do barco que muda constantemente, e até a influência das estações do ano (que no inverno tende a ter menos sol do que no verão).

Por isso, mesmo que todos os cálculos sejam bem feitos, sejam coerentes, ainda assim, é possível que tenhamos a convivência com restrições de algum tipo.

2.1. Levantamento da Carga Elétrica a ser usada no veleiro

Liste todos os equipamentos elétricos a bordo, identifique a potência de cada um (em W), faça uma estimativa de quantas horas cada equipamento deverá permanecer ligado por dia. Então, some o consumo diário (em Wh) de cada um deles. Exemplo:

2.2. Cálculo dos Painéis Solares

Para gerar energia suficiente, precisamos calcular a potência dos painéis solares que suprirá a demanda estimada acima.

Fórmula básica:

Se você estiver em uma região com 5 horas de sol pleno por dia :

Ou seja, um painel solar de 126 W já poderia atender sua demanda mínima. Mas não existem painéis dessa potência disponíveis no mercado, e como é sempre bom incluir uma margem de segurança, então seria recomendado instalar pelo menos 150 W em painéis.

Observe que essa potência, em tese, supriria a demanda energética dos equipamentos elétricos do veleiro, e tão somente nas condições da tabela. Não contempla a chegada de um possível novo equipamento elétrico no futuro. Também não contempla a energia que vamos precisar para carregar as baterias. E não contempla as perdas pelos cabos, consumo em vazio, aquecimento das placas solares (acredite, os painéis solares, a partir de uma certa temperatura, perdem rendimento). Também considera a luminosidade constante durante as 5h de sol (o que certamente não acontecerá).

Na prática, se o consumo previsto for "x", pode-se pensar em aplicar mais 100% para carregar as baterias, uns 20% por causa das perdas inerentes do sistema, e mais uns 30% considerando a aquisição de algum equipamento elétrico futuro ou pelas possíveis variações de luminosidade. Então, teríamos "x + 150% de x". No caso, seria 150W + 225W = 375W, ou mais.

Mesmo assim, se você pegar uma sequência de dias nublados, pode ficar sem energia. E é assim mesmo. No mar, o segredo não é sobre quantos painéis solares conseguimos ter no barco, mas com quão pouca energia conseguimos viver felizes.

Tudo o que não usa eletricidade é bem vindo no barco. Parece um absurdo, mas é algo que talvez precisemos considerar.

2.3. Dimensionamento do Banco de Baterias do Veleiro

As baterias armazenam energia gerada para os momentos noturnos ou para dias de pouco sol. O cálculo pode ser feito assim:

Se seu sistema for 12V :

Portanto, considerando as de chumbo-ácido, uma bateria de 100 Ah seria recomendada, pois não deve ser descarregada completamente, ou sofrem em demasia com descargas muito profundas. Melhor ainda se for de LiFePO4.

Apesar de terem sido usadas durante dezenas de anos, e ainda estão no mercado, as baterias de chumbo-ácido requerem muitos cuidados e cenários específicos para funcionarem a contento. As de lítio são muito mais leves, rendem muito mais, menores, mais duráveis, e de preço próximo às baterias de chumbo frente aos benefícios. Mas esse é um assunto para um artigo específico.

3. Escolha dos Componentes do Sistema Fotovoltaico para o Veleiro

Agora que sabemos o tamanho do sistema, vamos escolher os componentes adequados.

3.1. Painéis Solares

Opte por painéis monocristalinos, pois são mais eficientes em espaços pequenos. Ou seja, estamos considerando fortemente as dimensões do painel. Os policristalinos são excelentes também, mas normalmente são um pouco maiores para uma mesma potência. 

3.2. Controlador de Carga

PWM (mais barato, indicado talvez para sistemas muito pequenos, mas não conseguem aproveitar toda a potência que dos painéis solares).

MPPT (mais eficiente, recomendado para otimizar a captação de energia).

3.3. Baterias

Baterias estacionárias de chumbo-ácido (mais pesadas, precisam de três estágios para carregamento adequado,  vida útil mais curta em relação às de lítio).

Baterias de lítio (são mais leves, mais eficientes, vida útil maior do que as de chumbo-ácido).

3.4. Inversor (Opcional)

Se precisar de energia em 220V ou 110V, escolha um inversor de onda senoidal pura.

3.5. Insumos elétricos para o barco

Boa parte do seu investimento vai para esse item. Há, por exemplo, cabos elétricos específicos para corrente contínua, e eles são mais caros. Também os disjuntores são específicos. Busque terminais de cobre eletrolítico. E não se esqueça dos eletrodutos, fitas isolantes, e várias ferramentas. É uma gama de elementos quase infinita.

4. Instalação do Sistema

4.1. Localização dos Painéis Solares no Veleiro

Os painéis devem ser instalados em um local com exposição solar máxima, evitando sombras de mastreação e velas.

4.2. Ligação dos Componentes

A ordem de conexão deve ser:

1) Conecte o controlador de carga às baterias.

2) Conectar os painéis solares ao controlador de carga.

3) Ligar os equipamentos elétricos do barco ao sistema por meio da bateria.

Utilize cabos náuticos adequados para minimizar corrosão por oxidação e curtos-circuitos.

5. Segurança e Manutenção da parte elétrica em um veleiro

Utilize fusíveis ou disjuntores para proteção do sistema.

No canal do YouTube "Elétrica para Motorhomes e barcos" você poderá encontrar detalhes sobre como e onde empregar esses dispositivos de segurança. Dê uma olhada lá depois.

Faça inspeções periódicas nos cabos, conexões e estado das baterias.

Limpe os painéis regularmente para manter a eficiência.

Conclusão

Projetar e instalar seu próprio sistema fotovoltaico pode parecer complexo no início mas, com paciência e dedicação, você terá um veleiro autossuficiente em energia. Além da economia, você ganha independência, reduz o impacto ambiental e navega com mais conforto.

Cada dificuldade que surgir será um aprendizado valioso para o seu crescimento no mundo da elétrica náutica. Mãos à obra e bons ventos!

Ferramentas Mínimas Recomendadas para Instalar o Sistema Fotovoltaico no Veleiro

Multímetro (para medições elétricas básicas).

Alicate amperímetro DC e AC (para medir corrente).

Chave de fenda e Philips (para fixação dos componentes). Melhor que sejam chaves isoladas eletricamente.

Alicate de corte e decapador de fios.

Furadeira e parafusos inoxidáveis.

Referências Bibliográficas

HENRIQUES, Fernando. Energia Solar Fotovoltaica – Conceitos e Aplicações. São Paulo: Blucher, 2020.

COSTA, Eduardo. Sistemas Fotovoltaicos: Fundamentos, Projeto e Instalação. Rio de Janeiro: LTC, 2019.

MELO, Ricardo. Energia Solar em Sistemas Isolados. Florianópolis: UFSC, 2018.

NOGUEIRA, João. Eletrônica e Eletricidade Náutica. São Paulo: Nobel, 2017.

SOUZA, André. Energia Solar para Embarcações e Veículos Recreativos. Porto Alegre: Sulina, 2021.