Quantos painéis solares preciso

Quando alguém pergunta quantos painéis precisa, quase sempre está perguntando outra coisa: quanto vai custar. E o número de painéis é, curiosamente, a última cifra que se calcula. Antes é preciso saber quanta energia você quer respaldar, quanta bateria é necessária para guardá-la e quanto sol seu telhado recebe de verdade. Os painéis saem daí, por divisão.

Este guia segue a mesma ordem da calculadora, que é a ordem que qualquer instalador usa numa planilha. A diferença é que aqui você vê de onde vem cada fator, para poder discutir um orçamento em vez de aceitá-lo.

Primeiro: energia, não potência

Este é o erro que mais infla orçamentos. Os watts (W) medem potência: com que rapidez um aparelho consome. Os watt-hora (Wh) medem energia: quanto ele consumiu no total. Um painel se dimensiona por energia, não por potência.

O exemplo clássico é a geladeira. A etiqueta diz 150 W, e muita gente multiplica 150 W × 24 h e concluí que gasta 3.600 Wh por dia. Não é assim: o compressor não trabalha continuamente, liga e desliga para manter a temperatura. Em clima quente, um modelo moderno trabalha perto de 40 % do tempo. O consumo real é mais próximo de 150 W × 9,6 h ≈ 1.440 Wh por dia.

O contrário acontece com a bomba de água. Uma bomba de 750 W parece enorme ao lado da geladeira, mas se liga cinco minutos por hora consome cerca de 60 Wh nesse intervalo. É um aparelho de potência alta e energia baixa: importa muito ao inversor e muito pouco à bateria.

Para respaldo de quedas há mais uma nuance: não interessa o consumo do dia inteiro, e sim o das horas em que você está sem rede. Se suas quedas duram seis horas, a conta é feita sobre essas seis horas e sobre o que você realmente quer manter ligado nelas.

Segundo: a bateria vem antes dos painéis

Num sistema conectado à rede sem baterias, os painéis se dimensionam contra o consumo. Num sistema de respaldo, se dimensionam contra a bateria, porque o trabalho do painel é deixar o banco cheio antes da próxima queda.

A capacidade do banco não é igual ao seu consumo: é preciso deixar margem. Nenhuma bateria deve descarregar a 100 % todos os dias, nem as de lítio. Uma margem de 20 % é o mínimo razoável e é a que esta calculadora usa.

Atenção a um detalhe que as fichas técnicas escondem: a capacidade nominal não é a capacidade utilizável. Uma bateria de chumbo-ácido de 2,4 kWh nominais só entrega cerca de 1,2 kWh sem encurtar a vida, porque não convém passar de 50 % de descarga. Uma LiFePO4 de 2,4 kWh entrega perto de 2,16 kWh. Se comparar dois orçamentos pela capacidade nominal, está comparando coisas diferentes — o tema é desenvolvido no guia de lítio frente a chumbo-ácido.

Terceiro: horas de sol pico, não horas de luz

Aqui entra outro mal-entendido frequente. Nos trópicos há cerca de doze horas de luz por dia, mas isso não significa doze horas de geração. A medida que serve se chama hora de sol pico (HSP): uma hora de sol pico equivale a receber 1.000 W por metro quadrado durante uma hora, que é a condição em que a potência de um painel é medida na fábrica.

Um dia real não entrega 1.000 W/m² desde o amanhecer. Às 7 da manhã a irradiância é uma fração disso; perto do meio-dia chega ao máximo; às 4 da tarde volta a cair. Integrando toda essa curva, um dia limpo em região ensolarada equivale a cerca de 5 a 5,5 horas de sol pico. Com nuvens à tarde, cai para 3,5 ou 4. E num inverno do norte da Europa, para 1.

• Árido e desértico — Saara, Golfo Pérsico, Atacama, sudoeste dos Estados Unidos, interior da Austrália: 5,5 a 6,5 HSP.
• Tropical seco e savana — grande parte da África subsaariana, Índia, norte da Austrália, costa pacífica da América Latina: 5 a 5,5 HSP.
• Mediterrâneo e subtropical — Espanha, Itália, Grécia, Turquia, Califórnia, Chile central, África do Sul: 4,5 a 5,5 HSP.
• Tropical úmido e equatorial — Amazônia, Sudeste Asiático, bacia do Congo, costas caribenhas: 4 a 4,5 HSP; muita nuvem à tarde.
• Temperado continental — centro e leste da Europa, meio-oeste dos Estados Unidos, norte da China, Japão: 3 a 4 HSP.
• Temperado marítimo — Reino Unido, Irlanda, Países Baixos, Escandinávia, noroeste do Pacífico: 2,5 a 3,5 HSP.

A calculadora propõe um valor a partir do fuso horário do seu navegador, mas vale confirmar: o Global Solar Atlas, do Banco Mundial, dá a cifra exata de qualquer ponto do planeta e é gratuito. E se quiser que o sistema aguente também a estação nublada sem recorrer à rede, dimensione pelo pior mês em vez da média anual: o arranjo sai de 25 a 40 % maior, e esse custo extra é exatamente o preço de não ficar no escuro no mês ruim.

Quarto: nada chega inteiro do painel à bateria

Entre o telhado e a bateria a energia se perde pelo caminho. O fator de eficiência do sistema reúne todas essas perdas num só número, e para uma instalação residencial bem feita vale cerca de 0,8. Vale a pena saber de onde saem esses 20 %:

• Temperatura: 8 a 12 %. Um painel é medido a 25 °C. Num telhado metálico sob sol forte a célula passa fácil dos 55 °C, e cada grau acima reduz o rendimento. É a maior perda e a mais ignorada.
• Conversão e carga: 4 a 8 %. O controlador MPPT e o inversor cobram seu pedágio ao transformar a corrente.
• Cabeamento: 2 a 3 %. Proporcional à distância e à bitola. Um cabo fino até um telhado distante consome mais do que parece.
• Sujeira e poeira: 2 a 5 %. Na seca, com poeira e sem chuva que limpe, se nota. Uma lavagem a cada dois meses recupera.
• Tolerância e degradação: 1 a 3 %. Os painéis perdem cerca de 0,5 % de capacidade por ano.

Se alguém orçar sem aplicar nenhum fator de perdas, o sistema vai ficar curto entre 20 e 25 % — e você vai descobrir no primeiro mês nublado.

A fórmula completa

Arredondar para cima não é opcional. Não existem meios painéis, e ficar curto significa que o banco nunca termina de carregar, o que a médio prazo mata a bateria. Se o resultado der 1,2 painéis, você compra 2.

Exemplo resolvido

Uma casa com quedas de seis horas no fim da tarde quer respaldar o essencial: geladeira, seis lâmpadas LED, dois ventiladores, o roteador e os carregadores.

1. Energia a respaldar: 1.530 Wh por dia.
2. Banco recomendado: 1.530 × 1,2 = 1.836 Wh, ou seja 1,8 kWh.
3. Arranjo necessário: 1.836 ÷ (5 × 0,8) = 459 W.
4. Painéis: 459 ÷ 550 = 0,83 → 1 painel de 550 W, que instalado gera cerca de 2.200 Wh por dia.

Um único painel. Surpreende muita gente, e está correto: respaldar o essencial durante seis horas é um problema pequeno. O que custa é a bateria, não o telhado. Agora acrescente um ar-condicionado de 12.000 BTU funcionando metade da queda: 1.200 W × 3 h = 3.600 Wh a mais. O total salta para 5.130 Wh, o banco para 6,2 kWh e o arranjo para 1.540 W, ou seja 3 painéis. Um único aparelho triplicou o sistema inteiro.

Por que a hora da queda muda o resultado

Duas casas com o mesmo consumo podem precisar de sistemas diferentes conforme a hora em que a energia cai, e isso raramente aparece nos orçamentos.

Se a queda vai das 18:00 à meia-noite, os painéis não geram nada durante o evento. Cada watt-hora precisa estar guardado de antemão e o banco trabalha no máximo todos os dias. Se a queda vai das 10:00 às 16:00, os painéis podem alimentar a casa direto enquanto carregam o banco: com a mesma bateria você aguenta bem mais, e em algumas horas o banco nem descarrega.

O horário não muda o número de painéis (o arranjo é dimensionado para repor o banco em um dia), mas muda quanto banco você precisa de verdade e quanta margem tem num dia ruim. Por isso a calculadora pede que você marque as horas na faixa de 24 horas em vez de apenas escrever um número.

Cinco erros que se repetem

1. Dimensionar pela conta de luz. A conta inclui o ferro, o micro-ondas e a bomba: coisas que você não vai respaldar. Dimensionar assim pode dobrar o orçamento sem dar um único minuto extra de respaldo.
2. Ignorar o fator de temperatura. Em telhados quentes é a maior perda e a que quase ninguém menciona num orçamento.
3. Comparar baterias pela capacidade nominal. Sem saber a profundidade de descarga admissível, dois números iguais podem significar o dobro de energia utilizável em uma delas.
4. Escolher o inversor pelo consumo médio. O inversor se escolhe pelo pico de partida. Uma bomba de 750 W pode pedir 2.250 W por um segundo, e um inversor de 1.000 W desliga nesse instante.
5. Esquecer o consumo do próprio sistema. Um inversor híbrido gasta entre 20 e 50 W só por estar ligado. Em 24 horas são 0,5 a 1,2 kWh: pode ser mais que seu roteador e suas lâmpadas juntos.

O que exigir de quem orça

• A tabela de cargas aparelho por aparelho, com potência e horas. Se não têm, não dimensionaram: estimaram.
• As horas de sol pico que usaram e por quê. Se dizem «dez horas de sol», o cálculo está errado por definição.
• O fator de perdas aplicado. Deve estar entre 0,75 e 0,85.
• Capacidade utilizável do banco em kWh, não nominal em ampères-hora.
• Potência contínua e de pico do inversor, e o tempo de comutação em milissegundos.

Com esses cinco dados você compara dois orçamentos de verdade. Para chegar com seus próprios números, rode a calculadora e leve o resultado impresso: não substitui o projeto de um profissional, mas muda completamente a conversa.