kW e kVA – Qual a diferença e sua importância em energia solar

kW? kVA? kWp? Dúvidas na compreensão dos termos? Vamos falar sobre eles.

kW e kVA

kW e kVA são duas grandezas muito utilizadas em engenharia elétrica, principalmente por quem trabalha com instalações em CA (corrente alternada).

Com a disseminação do uso da energia solar fotovoltaica, esses termos passaram a ser mais comuns entre os outros ramos da engenharia, sem a devida compreensão.

Tanto o kW quanto o kVA são grandezas que exprimem a POTÊNCIA ELÉTRICA!

E qual a diferença?

Potência Elétrica

Potencia elétrica é o quanto de energia elétrica que utilizamos em determinado período de tempo.

Vamos dar uma pausa e voltar a alguns conceitos elétricos.

Lei de Ohm

A lei de Ohm diz que V = R x I, ou seja a diferença de potencial (V) é igual a resistência multiplicada pela corrente.

Imaginemos um circuito em corrente continua, conforme a figura:

kW - ckt cc

 

 

 

 

 

 

 

 

A potencia elétrica é dada pelo produto de tensão (V) por corrente (I).

Utilizando a Lei de Ohm, teremos então:

kW - P = ri2 - vinicius ayrao

Quando tratamos de corrente contínua, essa é a fórmula com que calculamos a potência elétrica. Ela é medida em W, sendo que, 1 W = 1 J/s.

Mas e em C.A. (corrente alternada)?

Em corrente alternada, temos um problema. Da corrente que circula no condutor, uma parte é a que efetivamente irá produzir trabalho, e outra parte não produz trabalho, e é, na verdade, uma “energia auxiliar”, que está presente sempre que temos corrente alternada.

Essa corrente é armazenada e devolvida ao gerador, mas mesmo não produzindo trabalho, ela “ocupa” espaço nos condutores.

Então, em corrente alternada, temos duas correntes que se somam, uma que gera trabalho e outra não.

O problema é que essas correntes possuem direções diferentes, então, a soma é vetorial.

Soma vetorial? Sérioooooooooo

Ok, ok, estou falando igual engenheiro.

Vamos imaginar que Joãozinho tem que sair de casa até a padaria, conforme figura abaixo.

kW - joao padaria - vinicius ayrao

Para chegar a padaria, Joãozinho precisa andar 3 quadras para cima e 4 quadras para a direita.

Mas, e se Joãozinho pudesse ir direto, sem andar nas vertical e horizontal?

Ele andaria a Hipotenusa de um triângulo retângulo, e não os dois catetos.

kW - joao padaria 3Então, o resultado de qual a distância entre o João e a Padaria é 5 e não, 3 + 4, pq o que nos interessa é a distancia e não quanto Joãozinho andou.

A soma vetorial é isso, não somar apenas os seus comprimentos, mas levar em consideração seus ângulos.

Voltando a engenharia

A potência que irá produzir trabalho, nós chamamos de POTÊNCIA ATIVA, e sua unidade de medida é kW, da mesma forma que a potência em C.C. (corrente contínua).

A potência que é armazenada e devolvida, nós chamamos de POTÊNCIA REATIVA, e medimos em kVAr (quilovolt ampere reativo).

No entanto, a potência que realmente temos é a soma das duas, que chamamos de POTÊNCIA APARENTE, medida em kVA.

A potência ativa e reativa estão sempre defasadas em 90º, ou seja, formam os catetos de um triângulo retângulo, dessa forma, a potência aparente é obtida através do Teorema de Pitágoras.

Ok, e qual eu uso em meus cálculos?

Bom, os módulos geram energia em corrente contínua, e em corrente contínua, não temos potência reativa ou aparente, toda a POTENCIA É ATIVA e medida em kW.

Mas e no lado de CA, o que uso para meus cálculos?

Na figura, o circulo tem o kVA como comprimento do raio.

Podemos ver que em duas condições diferentes (1 e 2) temos o mesmo kVA ( o raio), mas teremos kW e kVAr diferentes.

kW - kVA constante

 

 

O kVA é, dessa forma o maior valor entre os três (kVA, kVAr e kW), e toda a instalação elétrica é dimensionada pela carga em kVA!!

Observação:

A potência que queremos utilizar, afinal é ela que produz trabalho, é a Potencia Ativa, ou seja, o kW. Com isso, sempre buscamos ter o máximo possível de kW e o minimo de kVAr, mas trataremos disso em um futuro Post.

kW, kVA e a energia solar fotovoltaica

Vamos analisar um típico sistema fotovoltaico conectado a rede, conforme figura:

 

kw e FV 1No trecho em CC (corrente contínua), como vimos, só temos potência ativa, por isso falamos nos módulos em Wp (o pico vem porque a potência fornecida pelo módulo depende de algumas condições, explicaremos isso em um post futuro).

kw e FV 2

Mas, e no lado de CA (corrente alternada)?

kw e FV 3A carga demandará tanto kW quanto kVAr, logo, as instalações precisam ser dimensionadas pela soma de kW + kVAr, que como vimos anteriormente, é uma soma vetorial, e o resultado é a potência aparente, o kVA.

Observações/limitações

Busquei nesse post que aqueles que não possuem conhecimentos formais em eletrotécnica possam compreender as diferenças entre kW, kVAr e kVA. Para isso, usei algumas “licenças poéticas”.

4 comments

  • Boa noite
    Bem clara e didática a explicação sobre as grandezas de potência.

  • Muito claro e eficiente! Parabéns, didática excelente! Sempre achei esse lado CA difícil de compreender agora ficou bem mais claro.

  • Sou totalmente leigo sobre parte elétrica mas sou muito curioso sobre esse assunto. Tenho um sistema solar instalado em casa e com base em sua publicação gostaria de saber: O que devo buscar em um painel solar com a mesma potência mais tensão ou corrente? Sei que a diferença é pequena mas gostaria de saber qual e melhor.

  • Boa Vinícius
    Iria agora cedo falar com um engenheiro amigo meu p esclarecer minha dúvida sobre Kvar!!!
    Agora, figo aguardando vc escreveu sobre como diminuir a Kvar num sistema.

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