Carregar o carro elétrico com energia solar: carregamento em casa com painéis solares

Sim: é possível carregar o carro com a eletricidade produzida pelos painéis solares instalados no telhado de casa. Num sistema solar ligado à rede (on-grid), os painéis alimentam a instalação elétrica da casa; como o carregador doméstico está ligado a essa mesma instalação, uma parte significativa do carregamento iniciado enquanto há produção solar é coberta diretamente pelo sol. Neste guia explicamos, de forma simples, como funciona o sistema, quantos painéis são precisos (com um cálculo de exemplo) e que características do carregador tiram melhor partido da energia solar.

A ideia de carregar o carro com energia solar junta dois investimentos (o sistema solar no telhado e o posto de carregamento doméstico) num mesmo objetivo: reduzir o custo da energia por quilómetro e abastecer o carro com eletricidade produzida em casa. Comecemos por um esclarecimento importante: a Bemis é fabricante de carregadores para veículos elétricos; os painéis solares e o inversor são um grupo de equipamentos à parte, cujo projeto cabe à empresa de energia solar contratada. A boa notícia é que qualquer posto de carregamento doméstico bem configurado funciona sem problemas em conjunto com um sistema solar.

Como funciona o carregamento de um carro elétrico a partir de painéis solares?

A grande maioria dos sistemas solares domésticos está ligada à rede, ou seja, funciona em regime on-grid. Os painéis produzem eletricidade em corrente contínua (DC) a partir do sol; o inversor converte essa eletricidade na corrente alternada (AC) usada em casa e envia-a para o quadro elétrico principal. A partir daí, a energia produzida alimenta os aparelhos que estiverem a funcionar nesse momento (o frigorífico, o ar condicionado e, claro, o carregador do carro elétrico). Se a produção for inferior ao consumo, a diferença é completada pela rede; se for superior, o excedente é injetado na rede. Todo este fluxo é automático: ao iniciar o carregamento, não é preciso pensar em que fonte está a ser utilizada em segundo plano.

Nesta arquitetura, o papel do carregador é claro: o posto de carregamento de parede (wallbox) liga-se ao quadro elétrico da casa e transfere para o carro, em segurança, a energia que chega do quadro. O facto de essa energia vir, nesse momento, dos painéis ou da rede não altera o funcionamento do carregador, pelo que não é preciso procurar um «carregador específico para energia solar». O inversor híbrido usado nos sistemas com armazenamento em bateria também não muda esta lógica: o inversor híbrido gere os painéis e a bateria e alimenta o quadro da casa; o carregador doméstico continua a funcionar ligado ao quadro. O que realmente aumenta a parte coberta pelo sol é fazer coincidir o carregamento com as horas de maior produção e poder ajustar a corrente de carregamento à produção.

• Os painéis produzem DC → o inversor converte em AC → o quadro principal alimenta tanto a casa como o carregador.
• Se houver sol suficiente, o carregamento vem sobretudo dos painéis; se não houver, a falta é completada pela rede: o carregamento nunca é interrompido.
• A wallbox funciona independentemente da marca dos painéis e do inversor; não é necessária nenhuma «versão solar» especial do carregador.
• A ligação ao quadro e a instalação devem ser sempre feitas por um eletricista credenciado.

Quantos painéis e quantos kW são precisos? Um exemplo de cálculo hipotético

A resposta depende do consumo do carro e de quantos quilómetros se fazem por dia. Partamos de um pressuposto comum: um automóvel elétrico consome cerca de 15–20 kWh aos 100 quilómetros. Com este pressuposto, um condutor que faz em média 40 km por dia tem uma necessidade diária de energia na ordem dos 6–8 kWh; somando as perdas de cerca de 10% durante o carregamento, uma produção de aproximadamente 7–9 kWh por dia cobre esta utilização.

Também do lado dos painéis vamos usar uma média hipotética: admitamos que 1 kWp de potência instalada produz, nas condições da Turquia, em média 3,5–4,5 kWh por dia (o valor varia bastante consoante a região, a estação do ano, a orientação do telhado e o sombreamento; estes números servem apenas para dar uma ideia). Juntando estes dois pressupostos, obtém-se o seguinte quadro:

Há duas notas importantes. Primeiro, este cálculo mostra apenas a parte que cabe ao carro; a capacidade para o consumo próprio da casa (eletrodomésticos, iluminação, ar condicionado) é planeada à parte. Segundo, a produção é sazonal: um sistema que no verão ultrapassa o objetivo diário pode ficar aquém dele no inverno. O dimensionamento real é definido na visita técnica da empresa de energia solar, que tem em conta a área do telhado, a orientação, a inclinação e o perfil de consumo. Os valores aqui apresentados servem como primeira ideia; a decisão de investimento deve basear-se na visita técnica.

Que carregador é adequado para energia solar?

Tecnicamente, qualquer posto de carregamento doméstico AC com conector Type 2 funciona numa casa com energia solar. Em termos de eficiência, porém, o que faz a diferença é a possibilidade de ajustar a corrente de carregamento (e, portanto, a potência). A produção solar varia constantemente ao longo do dia: atinge o pico por volta do meio-dia e desce de manhã e ao fim da tarde. Quando é possível reduzir a potência de carregamento para um nível baixo, a potência consumida pelo aparelho aproxima-se da produção e uma parte maior do carregamento é coberta pelos painéis em vez da rede. Nas horas de produção abundante, basta subir o nível para transferir a energia do sol para o carro mais depressa.

Os modelos Bemis Charger Plus 2 e Charger Pro 2 oferecem precisamente esta flexibilidade: o nível de potência pode ser regulado em 4, 7, 11 ou 22 kW (6, 10, 16 ou 32 A). O algoritmo de carregamento inteligente do Plus 2 adapta-se automaticamente à corrente máxima que o carro aceita; a função de arranque automático do carregamento retoma-o sozinha quando a eletricidade volta após um corte. O Pro 2 acrescenta gestão avançada de carga (DLM), suporte de OCPP 1.6 e autorização de utilizadores; nos modelos com conectividade, a aplicação móvel permite ligar e desligar à distância, programar um temporizador e acompanhar o histórico de carregamentos. Ambos os modelos podem ser instalados no exterior: a caixa tem proteção IP66 no Charger Plus 2 e IP65 no Charger Pro 2.

Porque é que o balanceamento dinâmico de carga é uma vantagem numa casa com energia solar?

O balanceamento de carga (DLM) monitoriza o consumo total da casa e ajusta automaticamente a potência de carregamento ao limite seguro da instalação. Numa casa com energia solar, o efeito prático é este: ao meio-dia, com produção elevada e sem aparelhos de grande consumo a funcionar, o carregamento decorre a alta potência; quando entram em funcionamento cargas como o forno ou o ar condicionado, o carregamento é reduzido automaticamente e volta a subir quando a carga diminui. Assim, protege-se o disjuntor geral e aproveitam-se da forma mais eficiente as horas de produção abundante, sem sobrecarregar a instalação. Programar o carregamento com o temporizador para o período do meio-dia, quando a produção atinge o pico, é também um método simples e eficaz de aumentar a parte coberta pelo sol.

Para quem não quer uma instalação fixa, ou tem um segundo local com energia solar, como uma casa de campo ou uma casa de férias, o Bemis Pro Mobile 2 é uma alternativa prática: neste carregador portátil trifásico, com potência de 11–22 kW, a corrente é regulada em 6 níveis (6/10/16/20/25/32A) através da aplicação móvel ou do botão no próprio aparelho. Os níveis mais baixos facilitam cobrir com energia solar uma parte significativa do carregamento, mesmo em pequenos sistemas de produção limitada. A classe de proteção IP65 e a gama de temperaturas de funcionamento de -30°C / +55°C permitem utilizá-lo no exterior durante todo o ano; a embalagem inclui um saco de transporte e um adaptador conversor para ficha monofásica.

Como continua o carregamento à noite e em dias nublados?

A maior comodidade de um sistema on-grid é a continuidade: quando o sol não chega, a parte em falta é completada pela rede, sem que seja preciso fazer nada. No carregamento noturno, a energia vem totalmente da rede; em dias nublados, a produção baixa, mas não chega a zero: os painéis continuam a dar um contributo reduzido e a rede assegura o resto. Em nenhum cenário o carregamento do carro fica a meio. Se a tarifa de eletricidade for mais vantajosa durante a noite, é possível programar o carregamento para esse período com o temporizador do carregador e gerir assim também o custo das horas sem sol.

Os sistemas com armazenamento em bateria (com inversor híbrido) guardam a energia excedente produzida durante o dia e disponibilizam-na ao fim do dia; essa energia alivia, em primeiro lugar, o consumo próprio da casa. Como a bateria do carro é muito maior do que as baterias de armazenamento domésticas, na maioria das instalações não é realista cobrir todo o carregamento noturno do carro com a bateria da casa: o armazenamento deve ser visto como um apoio e não como a fonte de um carregamento completo. Em resumo, a configuração mais eficiente é esta: sempre que possível, programar o carregamento para as horas de sol, ajustar a corrente à produção e completar a necessidade restante com energia da rede na tarifa noturna.

Com a herança da Bemis Teknik, que fabrica em Bursa desde 1994, a Bemis produz postos de carregamento AC para casas e locais de trabalho. Depois de projetar com a empresa de energia solar a parte dos painéis e do inversor, pode completar o lado do carregamento com o Charger Plus 2 ou o Charger Pro 2, ambos de corrente regulável, ou com o portátil Pro Mobile 2. Para decidir que modelo se adequa melhor à sua utilização, pode contactar-nos através da nossa página de Contacto.