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All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
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5 kW Solar Residencial: PV Monofásico de 220 V + BESS de 5 kW/10 kWh Autoconsumo Análise Aprofundada

5 kWp FV · BESS residencial de 5 kW/10 kWh (2 h) · 220 V monofásico · anti-retorno (exportação zero)

1 · TL;DR Conclusion

Conclusão: esta casa de 5 kW opera um sistema monofásico de 220 V com 5 kWp de PV + uma bateria doméstica de 5 kW/10 kWh em modo de autoconsumo (zero exportação) — total do configurador ≈ $17.678, EPC ≈ $5.500, retorno de 4 anos, TIR de 25,51%, ROI de 514% em 25 anos, 3,01 t de CO2 evitadas/ano (nível de viabilidade).

  • •Alimentação BT monofásica de 220 V; 5 kW instalados → 4 kW de demanda, stdKva 4, participação renovável de 100%
  • •5 kWp de PV ≈5.016 kWh/ano (P50), 0,8 de autoconsumo → 4.013 kWh autoconsumidos + 1.003 kWh excedentes
  • •BESS de 5 kW/10 kWh (2 h, 768 VDC) + dispositivo anti-retorno (exportação zero) — backup + redução de picos
  • •Economia: $5.500 EPC, 4 anos de retorno, TIR de 25,51%, ROI de 514% em 25 anos, LCOE de $0,1137/kWh, VPL ≈ -$532 (marginal)
  • •Atenção: queda de tensão V1 de 5–7% (monofásico), armazenamento V8 de 2 h < base de redução de picos de 4 h

2 · Solution Overview

Um sistema solar residencial de 5 kW é a menor escala no configurador: uma conexão monofásica de 220 V, PV no telhado dimensionado para a carga da casa e uma bateria residencial para deslocar a energia solar do dia para a noite. O autoconsumo com zero exportação (anti-retorno) é o padrão sob restrições de injeção residencial.

220 V monofásico (0,22 kV)
Alimentação
5 kWp
FV
5 kW / 10 kWh (2 h)
BESS
4 kW (5 kW instalados)
Demanda
100%
Participação renovável
Autoconsumo, zero exportação
Modo
768 VDC (240 células)
Tensão da bateria
US$ 5.500
Investimento EPC
SourceRoleShare kWShare
Grid 0.22 kVbase0 kW0%
Solar PV 5 kWpvariable4 kW100%
BESS 5 kW / 10 kWhvariable0 kW0%

3 · Design Process & Rationale

1. Identificação de requisitos

Carga doméstica de 5 kW (iluminação 1,5 kW + eletrodomésticos 3,5 kW), alimentação monofásica de 220 V, maior motor de 1,5 kW.

2. Carga e classificação

Sem carga crítica/classificada; demanda de 4 kW (diversidade 0,8).

3. Dimensionamento fotovoltaico

5 kWp no telhado ≈ 5.016 kWh/ano (1.200 horas de plena carga, PR 0,836).

4. Dimensionamento do BESS

Bateria doméstica de 5 kW/10 kWh (2 h), 768 VDC, para deslocamento de autoconsumo + backup.

5. Exportação zero

antiExport=yes → proteção contra retroalimentação (potência reversa) adicionada automaticamente.

6. Conexão à rede

220 V monofásico, anti-ilhamento + medição conforme código de rede local (aprovação pendente).

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

A injeção na rede é restrita ou não vale a pena

Solution

Autoconsumo + anti-retorno com exportação zero

Evidence

antiExport=yes; dispositivo anti-retorno adicionado automaticamente ($1,800)

Pain

A solar atinge o pico ao meio-dia, mas a casa consome à noite

Solution

BESS de 10 kWh desloca 2 h de solar

Evidence

storageHours 2; o corte V24 poupa $949/ano (spread $0.13)

Pain

Queda de tensão monofásica e limites de cabo pequeno

Solution

Cabo de 16 mm² + correção de FP

Evidence

V1 avisa de queda de 5–7% — aumentar cabo ou melhorar FP

Pain

Sistemas pequenos parecem marginais no papel

Solution

Economia honesta: o valor é resiliência + autoconsumo

Evidence

Retorno de 4 anos, TIR 25.51%, VAL ≈ -$532 — subsídios/TOU melhoram-no

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Capacidade PV5 kWp5.016 kWh/ano (P50), PR 0,836100% renovável, alimenta 4 kW
Limitado pela área do telhado / sombreamento
Capacidade BESS5 kW / 10 kWh (2 h)Autoconsumo + backup768 VDC, células de 280 Ah
V8: 2 h < 4 h base de corte de picos — ampliar para arbitragem TOU
Autoconsumo0,8selfUseRatio padrão4.013 kWh autoconsumidos, 1.003 kWh excedente
Maior com uma bateria maior
Exportação zeroantiExport=yesRestrição de injeção na redeAnti-retorno adicionado automaticamente
Medição líquida permitida → definir antiExport=no
Economia$5.500 EPCEscopo PV + BESSRetorno de 4 anos, TIR 25,51%
Marginal a 5 kW — subsídios/TOU melhoram
Queda de tensão5–7% (V1 aviso)220 V monofásico 5 kWTerminal 0,975 pu
Ampliar cabo / melhorar FP / trifásico
CO2 evitado3,01 t/ano5.016 kWh × carbono da rede≈3 t evitadas
Depende do mix da rede

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/28Diagrama unifilar — 220 V monofásico → 5 kWp PV + 5 kW/10 kWh BESS → cargas residenciais (anti-retorno)
Why: O SLD mostra o esqueleto de autoconsumo: rede, PV e BESS se encontram no barramento de 220 V com um dispositivo anti-retorno no PCC — a fonte estrutural de 'apenas entrada, nunca saída'.
Dwg 4/28Topologia do sistema — Rede · PV · BESS → barramento 220 V → iluminação/eletrodomésticos
Why: A topologia visualiza a hierarquia de três fontes — PV (dia), BESS (deslocamento + backup), rede (respaldo) — com despacho do EMS, o ponto de aterrissagem da gestão de energia para uma residência.
Dwg 19/28Transferência de microrrede — PCC · anti-ilhamento + anti-retorno · desconexão automática em perda de rede
Why: O desenho da microrrede pré-visualiza a ação anti-ilhamento: inversor grid-tie + relé anti-retorno desconectam em perda de rede para prevenir ilhamento — proteção obrigatória para conexão residencial à rede.
Dwg 28/28Máquina de estados do EMS — Corte/deslocamento PV-BESS · despacho de autoconsumo · backup
Why: A máquina de estados do EMS é o cérebro de despacho do autoconsumo: PV alimenta a casa primeiro, excedente carrega a bateria, bateria descarrega à noite — a fonte da economia de corte de $949/ano do V24.
Dwg 18/28Compensação reativa e harmônica — Compensação reativa residencial · PF monofásico
Why: Cargas residenciais monofásicas têm baixo PF; a compensação reativa eleva o PF e alivia a queda de tensão de 5–7% do V1 — o ponto de aterrissagem de qualidade de energia para pequenos sistemas.

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 11 · Avaliação da qualidade da energiaDwg 7 · Cálculo de curto-circuitoDwg 15 · Sistema de aterramentoDwg 16 · Proteção contra raios e surtosDwg 17 · Plano de layout de equipamentosDwg 24 · Diagrama unifilar de armazenamento para corte de picosDwg 25 · Perfil de operação de corte de picos

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Fluxo de energia

Durante o dia, 5 kW de PV alimentam primeiro a casa de 4 kW, o excedente carrega a bateria; à noite, a descarga da bateria + a rede preenchem a lacuna; a proteção anti-retorno garante zero exportação — autoconsumo num relance.

Economia

5.016 kWh/ano; a PV poupa $1.491 (incl. corte de pico do BESS); $5.500 EPC, 4 anos de retorno, TIR 25,51%, LCOE $0,1137/kWh, VAL ≈ -$532, 3,01 t CO2 evitadas/ano.

Qualidade de energia

Queda monofásica de 220 V de 5–7% (V1 aviso), terminal 0,975 pu; a compensação reativa eleva o PF — o ponto-chave de qualidade de energia para pequenos sistemas.

Backup e resiliência

A bateria de 10 kWh suporta ~2 h da demanda de 4 kW em caso de perda de rede; é necessário um inversor híbrido para um verdadeiro ilhamento fora da rede.

Other views (shown): Perfil de tensão · Características do esquema · LCC (custo do ciclo de vida) · Ambiental

7 · Economics & Payback

EPC ≈ $5.500 (5 kWp PV + 5 kW/10 kWh BESS). O autoconsumo fotovoltaico economiza ≈$1.491/ano (a $0,12/kWh) (incl. corte de pico do BESS); no geral, payback de 4 anos, TIR de 25,51%, ROI de 514% em 25 anos, LCOE $0,1137/kWh, VPL ≈ -$532 (quase no ponto de equilíbrio), 3,01 t de CO2 evitadas/ano. A escala residencial é marginal sem subsídios — o valor principal é a resiliência de backup + autoconsumo.

$5.500
Investimento EPC
4 anos
Retorno do investimento
25,51%
TIR
514%
ROI de 25 anos
$0,1137/kWh
LCOE
3,01 t/ano
CO2 evitado
Key assumptions driving these numbers
$0.12/kWh
Electricity price
$0.06/kWh
Feed-in tariff
5016 kWh
Annual generation (P50)
80%
Self-consumption
$0.13/kWh
Peak-valley spread

8 · FAQ

Quanta energia solar para uma casa de 5 kW?
5 kWp correspondem à carga; produz ≈5.016 kWh/ano (P50, 1.200 h, PR 0,836), 100% de participação renovável.
Qual o tamanho da bateria?
BESS residencial de 5 kW/10 kWh (2 h) a 768 VDC; V8 sinaliza 2 h < 4 h para redução de picos, então dimensione maior para arbitragem TOU.
Monofásico ou trifásico?
220 V monofásico é adequado para uma casa ≤5 kW; V1 mostra queda de tensão de 5–7% — casas maiores devem usar 380 V trifásico.
Posso vender o excedente para a rede?
No modo de exportação zero (antiExport=yes) não — um dispositivo anti-retorno o bloqueia; com medição líquida, defina antiExport=no para vender o excedente de ≈1.003 kWh/ano.
Quanto custa e qual o retorno?
≈$5.500 EPC, 4 anos de retorno, TIR 25,51%, ROI em 25 anos 514%, LCOE $0,1137/kWh — marginal sem subsídios.
Mantém as luzes acesas durante um apagão?
A bateria de 10 kWh sustenta ~2 h da demanda de 4 kW; é conectada à rede, então operação totalmente fora da rede requer um inversor híbrido com ilhamento.
E o anti-ilhamento?
O inversor grid-tie + relé anti-retorno desconectam na perda da rede conforme o código de rede local — aprovação de conexão à rede necessária.
Quanto CO2 economiza?
≈3,01 t/ano (5.016 kWh na intensidade de carbono da rede).
Por que o VPL é ligeiramente negativo?
A 5 kW os custos fixos dominam; VPL ≈ -$532 em 25 anos a preços atuais — subsídios, maior autoconsumo ou tarifas TOU o tornam positivo.

Special Considerations

  • V1 alerta para queda de tensão cumulativa de 5–7% em 220 V monofásico — amplie o cabo de serviço ou melhore o FP antes da aprovação final.
  • V8: base de armazenamento de 2 h < 4 h de redução de picos; para arbitragem de tarifa horária, amplie a bateria.
  • O modo de exportação zero adiciona automaticamente um dispositivo anti-retorno; se a medição líquida estiver disponível, defina antiExport=no para vender o excedente de ≈1.003 kWh/ano.
  • VPL ≈ -$532 (quase no ponto de equilíbrio) a $0,12/kWh + $0,06/kWh de tarifa de injeção — subsídios ou um spread TOU maior melhoram substancialmente.
  • Nível de viabilidade; aprovação de conexão à rede (anti-ilhamento + medição) pendente conforme o código de rede local.

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