Quanto Tempo um Ar Condicionado Pode Ficar Ligado Usando Apenas uma Bateria?
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O calor intenso que atinge o Brasil torna indispensável o uso de um ar condicionado. Mas já se perguntou quanto tempo dura um ar condicionado ligado na bateria direto?
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Sou Miguel Lino, especialista em energia solar e consultor do setor há 2019.
No YouTube e Blog, compartilho as principais atualizações sobre o mercado de energia renovável no Brasil para que você possa se preparar e se beneficiar das oportunidades que surgem.
Se sim, por quanto tempo ele funcionaria? Neste artigo, vamos analisar detalhadamente essa questão, apresentando os cálculos necessários para chegar a uma estimativa precisa. Vamos lá!
Etapas para Determinar Quanto Tempo Dura um Ar Condicionado Ligado na Bateria
Para descobrir quanto tempo um ar condicionado pode funcionar usando apenas uma bateria, é necessário seguir um processo estruturado de cálculos.
As etapas são:
- Determinar o consumo diário de energia do ar condicionado.
- Definir a profundidade de descarga da bateria.
- Escolher a bateria ideal para o teste.
- Calcular a quantidade de energia armazenada na bateria.
- Determinar o tempo total de funcionamento do ar condicionado com essa bateria.
Agora, vamos analisar cada etapa em detalhes para maior compreensão e decisão sobre a instalação da placa solar no ar condicionado.
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1. Definição do Consumo de Energia do Ar Condicionado
Para manter uma padronização nos cálculos, utilizaremos um ar condicionado de 9.000 BTUs como referência, o mesmo modelo usado em outro estudo.
De acordo com a etiqueta do Procel, considerando um uso diário de 1 hora por dia durante um mês, o consumo energético do aparelho é de 17,1 kWh por mês.
Agora, para saber o consumo diário, basta dividir esse valor por 30 dias:
Ou seja, o ar-condicionado consome aproximadamente 570 Wh por dia. Essa será nossa base para os cálculos seguintes.
2. Considerando a Eficiência do Inversor
O inversor é um equipamento essencial em sistemas de energia solar e baterias, pois ele converte a corrente contínua (CC) da bateria em corrente alternada (CA), que é a forma de energia que o ar-condicionado utiliza.
No entanto, ele não opera com 100% de eficiência.
Para ser conservador em nossos cálculos, vamos considerar uma eficiência de 85%, o que significa que precisamos fornecer mais potência na entrada do inversor para que ele entregue os 570 W necessários ao ar-condicionado.
Ajustando esse consumo considerando a eficiência do inversor:
570w / 0,85= 671W
Ou seja, para alimentar o ar condicionado, a bateria precisa fornecer 671 W de potência.
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3. Escolha da Bateria e Profundidade de Descarga
Para tornar o estudo mais abrangente e comparativo, analisaremos dois tipos de baterias: uma de Chumbo-Ácido e outra de LiFePO4, permitindo uma melhor compreensão das diferenças entre as tecnologias e suas capacidades.
A bateria selecionada para este estudo é a Moura 12 MS 274, que possui:
- Tensão nominal: 12V;
- Capacidade de 220 Ah no regime de descarga C20 (descarregando em 20 horas).
No entanto, não podemos descarregar uma bateria completamente sem comprometer sua vida útil.
Para prolongar sua durabilidade, vamos limitar a descarga a 30%. Isso significa que apenas 30% da capacidade total da bateria será utilizada.
Enquanto a bateria selecionada para este estudo é uma LiFePO4 de 5 kWh, que possui as seguintes especificações:
- Capacidade de energia: 5.000 Wh
- Profundidade de descarga (DoD): até 90%
- Eficiência: 95%
- Tensão nominal: 48V
Como essa bateria permite uma descarga de até 90%, podemos calcular a energia útil disponível para alimentar o ar condicionado.
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4. Cálculo da Energia Armazenada nas Baterias
Para calcular a capacidade efetiva da bateria, verificamos sua corrente de descarga.
A corrente instantânea necessária para alimentar o ar-condicionado pode ser obtida dividindo a potência necessária pela tensão da bateria:
671 W ÷ 12V = 55,8 A
Ao verificar a tabela de descarga da bateria Moura, notamos que, para uma corrente próxima de 55,6 A, a capacidade efetiva da bateria é 166,8 Ah.
Agora, transformamos essa capacidade para Wh: 166,8 Ah × 12V = 2001,6 Wh
Porém, como consideramos uma profundidade de descarga de apenas 30%, podemos utilizar apenas 30% dessa energia total: 2001,6 Wh × 0,30 = 600,48 Wh
Agora, levamos em conta a eficiência da bateria Chumbo Ácido, estimada em 85%:
600,48 Wh × 0,85 = 510,41 Wh
Agora para Bateria de LifePo4, vamos calcular a energia total utilizável dentro desse limite de descarga:
5000Wh x 0,9= 4500 Wh
Além disso, considerando a eficiência da bateria de 95%, a energia final disponível será:
4500Wh *0,95= 4275Wh
Agora temos a quantidade de energia utilizável na bateria, e podemos compará-la com o consumo do ar-condicionado para determinar a autonomia.
5. Cálculo do Tempo de Funcionamento
Agora, basta fazer uma regra de três para calcular quanto tempo o ar condicionado pode operar:
Se 1 hora de funcionamento consome 570 Wh, então:
510,41 Wh ÷ 671 W = 0,76 horas
Convertendo para minutos:
0,76 horas × 60 minutos = 46 minutos
Enquanto para Bateria LiFePO4:
4275Wh / 671W= 6,37 Horas
Ou seja, com uma bateria de 5 kWh de LiFePO4, o ar condicionado poderá ficar ligado por aproximadamente 6 horas e 22 minutos antes que a bateria atinja o limite de 90% de profundidade de descarga.
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Tabela Comparativa entre as Baterias
Tabela comparativa entre a bateria de chumbo-ácido e a bateria LiFePO4, destacando as principais diferenças de capacidade, eficiência e tempo de funcionamento:
| Característica | Bateria Chumbo-Ácido (Moura 12 MS 274) | Bateria LiFePO4 (5 kWh) |
|---|---|---|
| Capacidade de Energia (Wh) | 2001,6 Wh | 5000 Wh |
| Tensão Nominal (V) | 12V | 48V |
| Profundidade de Descarga (DoD) | 30% | 90% |
| Eficiência (%) | 85% | 95% |
| Energia Utilizável (Wh) | 510,41 Wh | 4275 Wh |
| Tempo de Funcionamento (h) | 0,76 h (46 min) | 6,37 h (6h 22min) |
Essa tabela ilustra claramente como a bateria LiFePO4 oferece uma autonomia muito superior em comparação com a bateria de chumbo-ácido, tornando-se a melhor opção para quem busca maior tempo de operação do ar condicionado. 🚀🔋
Vale a Pena Utilizar uma Bateria para Ligar um Ar Condicionado?
Apesar de ser possível manter um ar condicionado ligado com uma única bateria, o tempo de operação varia conforme a capacidade da bateria e a eficiência dos equipamentos.
No nosso estudo:
- Uma bateria de chumbo-ácido de 220 Ah forneceu 46 minutos de autonomia.
- Uma bateria LiFePO4 de 5 kWh permitiu mais de 6 horas de funcionamento.
Para quem deseja autonomia prolongada, é necessário considerar:
- Baterias de maior capacidade, que permitem mais horas de funcionamento.
- Baterias de lítio (LiFePO4), que suportam descargas mais profundas sem comprometer a vida útil.
- Sistemas solares adequados, que recarregam a bateria durante o dia para manter o funcionamento contínuo.
Se você deseja um dimensionamento completo para um sistema off grid ou Híbrido ou tem dúvidas sobre qual bateria escolher, entre contato abaixo e agende uma consultoria!
FAQ: Perguntas Frequentes
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Qual o preço de uma bateria para armazenar energia solar?
O preço de uma bateria solar varia conforme a tecnologia e a capacidade. Baterias de chumbo-ácido custam entre R$ 1.500 e R$ 6.000, enquanto as de lítio (LiFePO4) podem variar de R$ 8.000 a R$ 40.000, dependendo da capacidade em kWh.
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Quanto tempo dura uma bateria solar?
As baterias de chumbo-ácido duram de 3 a 5 anos, enquanto as de lítio podem durar de 10 a 15 anos, dependendo da profundidade de descarga e dos ciclos de carga.
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Quanto custa uma bateria de lítio para energia solar?
O custo de uma bateria de lítio varia conforme a capacidade e a marca. Modelos de 5 kWh custam entre R$ 7.000 e R$ 10.000, enquanto modelos maiores podem ultrapassar R$ 40.000.
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Quanto tempo dura a energia solar armazenada?
O tempo depende da capacidade da bateria e do consumo dos equipamentos conectados. Uma bateria de 5 kWh pode alimentar uma casa pequena por cerca de 6 horas, dependendo da demanda.
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Qual a melhor bateria para armazenar energia solar?
As baterias de lítio (LiFePO4) são as mais recomendadas por sua maior eficiência, maior número de ciclos e baixa manutenção em comparação às de chumbo-ácido.
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Pode usar bateria de carro para energia solar?
Não é recomendado. Baterias de carro não foram projetadas para ciclos profundos de carga e descarga, o que reduz significativamente sua vida útil em sistemas solares.
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Quanto tempo leva para carregar uma bateria solar?
O tempo de carregamento depende da capacidade da bateria e da potência do sistema fotovoltaico. Uma bateria de 5 kWh pode levar de 4 a 6 horas para carregar completamente com um sistema de 2 kW em condições ideais.
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