Análise, Especificação e Projecto Eléctrico de uma Estação ... · sistema de ignição e nos...

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Análise, Especificação e Estação de Carregamento

Luís Manuel Armada Rodrigues Alves

Mestrado Integrado e

Orientador: Prof. Dr.


specificação e Projecto Eléctrico de uma arregamento de Automóveis

para a FEUP

Luís Manuel Armada Rodrigues Alves

Projecto realizado no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Major Energia

Orientador: Prof. Dr. Rui Esteves Araújo

Julho 2009


léctrico de uma utomóveis Eléctricos

m Engenharia Electrotécnica e de Computadores

ii

© Luís Manuel Armada Rodrigues Alves, 2009

iii

Resumo

Com a tendência actual do desenvolvimento do mercado de veículos de propulsão

eléctrica e com a esperada introdução em larga escala dos veículos do tipo citadinos no nosso

país, será necessário um conjunto de soluções e infra-estruturas que permitam o abastecimento

energético de tais veículos.

Neste contexto este trabalho tem como objectivo principal a elaboração de um

projecto eléctrico para uma estação de carregamento para veículos eléctricos no parque P1 da

Faculdade de Engenharia de Universidade do Porto. Este projecto terá uma perspectiva de

projecto-piloto sendo elaborado de forma modular e com capacidade de ser aplicado ou

expandido a outros locais.

Com os veículos ligados à rede surgiu a hipótese de estes poderem injectar energia na

rede a partir das suas baterias acto que se designa Vehicle to grid. Apesar de não existir

legislação que contemple esta tecnologia a estação a ser projectada foi pensada com este

intuito. Associado à estação de carregamento é implementado na cobertura do parque um

sistema fotovoltaico ligado à rede, aproveitando assim uma fonte de energia renovável e

possibilitando aos automóveis um sombreamento desejado.

Palavras-chave:

Veiculo eléctrico, Carregamento, Estação de carga, Vehicle to grid, Fotovoltaico

v

Abstract

With the current trend of development of the electric propulsion of vehicles and with

the expected large-scale introduction of city cars in our country, we will need a set of solutions

and infrastructure for the supply of such vehicles.

In this context this work has as main objective the development of a project for an

electric charging station for electric vehicles in the P1 park in the Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto. This project will be a pilot project being developed in a modular and

able to be applied or expanded to other locations.

With the vehicles connected to the grid was the assumption that they can inject energy

in the network from its batteries, this act is called Vehicle to Grid. Although there is no

legislation covering this technology the station was thought to be designed with this purpose.

With the loading station we have a photovoltaic system, in the covering of park, connected to

the grid. Thus building a renewable energy source and allowing cars to a desired shadow.

Keywords:

Electric vehicles, loading station, Vehicle to grid, photovoltaic

vii

Agradecimentos

Gostaria de agradecer ao meu orientador Professor Doutor Rui Manuel Esteves Araújo pelo

excelente tema que me propôs e por todo o apoio e ajuda ao longo do trabalho.

Agradeço ao Professor Neves dos Santos e Professor Armínio Teixeira pela grande ajuda que

me prestaram.

Agradeço à minha família e amigos por todo o apoio e estabilidade não só durante este

semestre mas durante todo o percurso académico.

Agradeço à Ângela Braga por me acompanhar e apoiar ao longo de todo este tempo.

Por fim agradeço a todos aqueles que de alguma forma me ajudaram e proporcionaram que

este trabalho fosse possível.

A todos o meu sincero agradecimento:

Luís Alves

ix

Índice

Resumo ............................................................................................. iii

Abstract ............................................................................................. v

Agradecimentos ................................................................................. vii

Índice ............................................................................................... ix

Lista de figuras .................................................................................. xii

Lista de tabelas .................................................................................. xiii

Abreviaturas e Símbolos ....................................................................... xiv

Capítulo 1 ........................................................................................... 1

Introdução ........................................................................................................ 1 1.1. Enquadramento do projecto ......................................................................... 1 1.2. Objectivos ............................................................................................... 3 1.3. Estrutura da tese ....................................................................................... 3

Capítulo 2 ........................................................................................... 5

Estado da Arte ................................................................................................... 5 2.1. Tipos de Baterias ....................................................................................... 5

2.1.1. Baterias Lead Acid .............................................................................. 6 2.1.2. Baterias de Níquel ............................................................................... 6 2.1.3. Baterias de Lítio ................................................................................. 7 2.1.4. Baterias Zebra ................................................................................... 8

2.2. Tipos de carregamento ................................................................................ 9 2.2.1. Carregadores internos .......................................................................... 9 2.2.2. Carregadores externos ........................................................................ 10

2.3. Normas e Legislação .................................................................................. 10 2.4. V2G -Vehicle to grid .................................................................................. 12

2.4.1. Potencial do V2G ............................................................................... 13

Capítulo 3 ......................................................................................... 15

Principais requisitos ............................................................................................ 15 3.1. Veículos Eléctricos em Portugal .................................................................... 15 3.2. Localização da estação de carregamento ......................................................... 18

3.2.1. Acessos ........................................................................................... 19 3.2.2. Alimentação da estação ....................................................................... 19 3.2.3. Abrigo de material eléctrico ................................................................. 20 3.2.4. Orientação dos painéis ........................................................................ 20 3.2.5. Presença de sombreamento .................................................................. 20

3.3. Estação de carga ...................................................................................... 21 3.3.1. Terminal de carga .............................................................................. 22 3.3.2. Aparelhagem eléctrica ........................................................................ 23

3.4. Ligação à rede eléctrica ............................................................................. 23

Capítulo 4 ......................................................................................... 25

x

Projecto eléctrico .............................................................................................. 25 4.1. Selecção do local ...................................................................................... 25 4.2. Projecto eléctrico da estação de carregamento ................................................. 27

4.2.1. Avaliação da Potência ......................................................................... 27 4.2.2. Classificação do Local ......................................................................... 28 4.2.3. Características da Instalação ................................................................. 30 4.2.4. Alimentação dos equipamentos .............................................................. 31 4.2.5. Aparelhagem de protecção e comando ..................................................... 34 4.2.6. Protecções ....................................................................................... 35

4.3. Projecto eléctrico do sistema fotovoltaico ....................................................... 39 4.3.1. Ligação dos módulos ........................................................................... 40 4.3.2. Escolha dos equipamentos .................................................................... 42 4.3.3. Orientação dos painéis ........................................................................ 43 4.3.4. Dimensionamento do gerador fotovoltaico ................................................ 43 4.3.5. Cabos ............................................................................................. 44 4.3.6. Aparelhagem eléctrica ........................................................................ 47 4.3.7. Previsão da produção de energia ............................................................ 48

4.4. Telecomunicações..................................................................................... 49 4.5. Estimativa de custos .................................................................................. 50 4.6. Análise de investimento do sistema fotovoltaico ................................................ 51 4.7. Modelo 3D da estação de carregamento .......................................................... 53

Capítulo 5 ......................................................................................... 55

Conclusões e trabalhos futuros .............................................................................. 55

Anexos ............................................................................................................ 57

Anexo A - Memoria descritiva e justificativa ............................................... 58 A.1. Considerações gerais ................................................................................. 58 A.2. Estação de carregamento ............................................................................ 58

A.2.1. Dimensionamentos ............................................................................. 58 A.2.1.1. Cabo de alimentação do Q.E.C. ..................................................... 58 A.2.1.2. Cabo de alimentação do Terminal 16 .............................................. 61 A.2.1.3. Dimensionamento das tubagens ..................................................... 64

A.3. Sistema fotovoltaico .................................................................................. 65 A.3.1. Dimensionamento dos cabos ................................................................. 65

A.3.1.1. Cabo de fileira: ......................................................................... 65 A.3.1.2. Fusíveis de fileira ...................................................................... 65 A.3.1.3. Cabo principal DC ...................................................................... 66 A.3.1.4. Cabo AC .................................................................................. 67 A.3.1.5. Dimensionamento do tubo ............................................................ 68

A.3.2. Inversor .......................................................................................... 68 A.3.3. Caixa de junção geral ......................................................................... 68 A.3.4. Interruptor DC .................................................................................. 68 A.3.5. Contador de energia ........................................................................... 68

A.4. Contentor ............................................................................................... 69

Anexo B - Esquemas e desenhos Autocad ................................................... 71

Anexo B.1 – Desenho nº 1 Alimentação do Q.E.C. ........................................................ 73

Anexo B.2 – Desenho nº 2 Parque de carregamento ...................................................... 75

Anexo B.3 – Desenho nº 3 Quadro Q.E.C. ................................................................... 77

Anexo B.4 – Desenho nº 4 Esquema multifilar do sistema fotovoltaico ............................... 79

Anexo B.5 – Desenho nº 5 Planta do contentor ............................................................ 81

Anexo C - Relatório do PVSYST ............................................................... 83

xi

Anexo D – Valores do ensaio de campo do sinal Wi-fi para o lugar de estacionamento 1 e 16 .............................................................................................. 87

Referências ....................................................................................... 88

xii

Lista de figuras

Figura 2.1 – Diagrama ilustrado de implementação V2G [1] .......................................... 13

Figura 3.1 - Sombreamento parcial ....................................................................... 21

Figura 4.1 – Parques de estacionamento da FEUP ...................................................... 26

Figura 4.2 – Gerador fotovoltaico ligado à rede ........................................................ 40

Figura 4.3 – Orientação do sistema fotovoltaico ........................................................ 43

Figura 4.4 – Configuração introduzida no PVSYST ...................................................... 44

Figura 4.5 - Produção anual do sistema fotovoltaico .................................................. 49

Figura 4.6 – Modelo 3D da estação de carregamento vista 1 ......................................... 53



Figura A. 1 – Montagem de referência cabo principal ................................................. 59

Figura A. 2 - Montagem referência cabo terminal ...................................................... 62

xiii

Lista de tabelas

Tabela 2.1 – Características das baterias [10] ........................................................... 9

Tabela 2.2 – Veículos em Portugal [17] ................................................................... 13

Tabela 3.1 – Resumo das características dos veículos eléctricos .................................... 18

Tabela 4.1 – Potência Previsível ........................................................................... 28

Tabela 4.2 - Classificação de Locais ...................................................................... 29

Tabela 4.3 – Legenda relativa à classificação de locais [32] ......................................... 29

Tabela 4.4 – Índices de protecção ......................................................................... 30

Tabela 4.5 – Características ................................................................................ 30

Tabela 4.6 – Painéis fotovoltaicos ......................................................................... 42

Tabela 4.7 – Inversores ...................................................................................... 43

Tabela 4.8 - Estimativa de custos da estação de carregamento e sistema fotovoltaico ........ 51

Tabela 4.9 - Análise de investimento do sistema FV ................................................... 52

Tabela 4.10 - VAL TIR e payback do sistema FV ........................................................ 52

Tabela A. 1 - Cabo de fileira ............................................................................... 65

Tabela A. 2 - Fusíveis de fileira ............................................................................ 66

Tabela A. 3 - Cabo principal DC ........................................................................... 66

Tabela A. 4 - Cabo AC ....................................................................................... 67

Tabela A. 5 – Dimensionamento do Quadro da Estação de Carregamento ......................... 70

xiv

Abreviaturas e Símbolos

Lista de abreviaturas

VE Veículos Eléctricos

V2G Vehicle to Grid

QEC Quadro da Estação de Carregamento

QGBT Quadro geral de baixa tensão

BT Baixa tensão

MT Média tensão

PT Posto de transformação

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AP Acess Point

BMS Battery Management System

OCDE Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico

IVA Imposto sobre o Valor Acrescentado

MPP Maximum Power Point

AC Alternated Current (Corrente Alternada)

DC Direct Current (Corrente Contínua)

TIR Taxa Interna de Rentabilidade

VAL Valor Actual Líquido

EDP Energias de Portugal

MSD Mains Switching Devices

1

Capítulo 1

Introdução

1.1. Enquadramento do projecto

Nos dias de hoje, estando integrados numa sociedade moderna como a ocidental,

estamos dependentes de forma irreversível de energia. Essa energia quase na totalidade

depende da queima de combustíveis fósseis. Esta dependência dos combustíveis fósseis

coloca questões sobre a sustentabilidade e preocupações sobre o tempo que estes recursos

irão durar. Aliado a este facto a poluição ambiental que resulta da queima dos combustíveis

fosseis, constituiu mais uma ameaça ao ecossistema que é prioridade combater.

Sendo o sector dos transportes responsável por 60% do consumo de petróleo a nível

mundial e que nos países industrializados uma grande parte dos passageiros é transportada

por veículos rodoviários dos quais quase 80% são automóveis, é urgente criar alternativas à

mobilidade sem que a sustentabilidade do planeta esteja em risco [1].

É neste contexto que os veículos eléctricos se apresentam como alternativa eficaz e

em conjunto com as fontes de energia renováveis podem reverter a actual situação em que se

encontra o planeta [1].

No início do século XX, quando o automóvel era uma invenção recente, os veículos

eléctricos existiam em maior número que os veículos movidos a combustíveis fósseis. Eram

atractivos devido à facilidade com que podiam ser ligados e conduzidos e eram conotados

como sendo “carros silenciosos e que não assustavam os cavalos”. Os principais produtores de

carros eléctricos eram: Baker Electric, Columbia Electric e Detroit Electric.

Por volta de 1910 a história muda para os veículos eléctricos, muito por consequência

do aparecimento do Ford modelo T que era vendido a metade do peço de qualquer veículo

2 Introdução

2

eléctrico existente no mercado na altura. Por volta de 1915 menos de 2% dos 2,5 milhões de

carros em circulação eram eléctricos. Os carros a gasolina ganharam o mercado devido à

inovação tecnológica existente à sua volta. Primeiro com a invenção do starter eléctrico de

Charles Kettering desapareceu a manivela de arranque, seguidamente o aparecimento de

pneus de borracha veio introduzir melhorias ao nível do conforto, houve ainda melhorias no

sistema de ignição e nos carburadores tornando os carros a gasolina fáceis de conduzir. O

desenvolvimento das vias de comunicação e a necessidade de maior autonomia dos veículos

para viagens mais longas permitiu aos veículos a gasolina alcançarem um lugar de domínio no

panorama automóvel mundial.

Com a invenção dos semicondutores e o desenvolvimento de melhores motores e

controladores eléctricos houve um período de reinvestimento em investigação e

desenvolvimento de veículos eléctricos. Na Europa os construtores de automóveis britânicos

nunca deixaram de produzir veículos eléctricos para os serviços, tais como a distribuição de

leite. No Japão nos anos 80 haviam pequenos projectos de grandes marcas que nunca se

tornaram em automóveis de produção massiva pois após a crise do petróleo dos anos 80 os

preços caíram e as atenções continuaram a estar viradas para os veículos movidos a

combustíveis fosseis. Os investimentos em investigação e desenvolvimento de tecnologia

associada a veículos eléctricos foram sempre muito inferiores aos relacionados com os carros

movidos a combustíveis fosseis [2].

Mais recentemente estamos a presenciar um retorno ao interesse pelos veículos

eléctricos, motivado essencialmente pela subida dos preços dos combustíveis e pela

degradação da qualidade do ar, principalmente em zonas urbanas provocada pelos gases

poluentes emitidos pelos automóveis. Existem actualmente inúmeros projectos de

investigação e desenvolvimento e têm vindo a ser lançados protótipos e alguns modelos de

produção de veículos eléctricos.

Os veículos híbridos apareceram também como alternativa imediata, já que reduzem

o consumo de gasolina, e não necessitam de grandes de adaptações ou alterações.

Há dois factores que estão a tornar o veículo eléctrico uma solução de transporte

eficaz: a evolução das baterias e custos cada vez mais competitivos comparativamente com o

veículo a combustão.

A evolução das baterias, nos últimos anos, tem sido muito promissora, conseguindo-se

agora armazenar muito mais energia por peso de bateria, com uma maior capacidade de

potência e uma muito superior segurança. O tempo de carga tem também vindo a diminuir,

havendo já baterias que se carregam em 10 minutos, embora esta ainda não seja a norma. O

potencial de redução do custo destas baterias é também muito grande, o que poderá

Enquadramento do projecto 3

3

acontecer com a massificação desta tecnologia. Por outro lado, os materiais utilizados nestas

componentes também mudaram, permitindo um elevado índice de reciclagem e um baixo

nível de toxicidade, tornando-as sustentáveis a longo prazo [2].

Motivada pelas alterações políticas a nível global, a indústria parece estar a

responder à necessidade e é previsível que, após um período de estagnação, nos próximos 2

ou 3 anos, comecem a surgir veículos eléctricos muito competitivos com uma boa oferta e

para um leque abrangente de aplicações de transporte.

O Governo Português anunciou, em 2008, um acordo com a aliança Renault-Nissan

que visa a promoção da mobilidade com zero emissões poluentes no nosso país. O principal

objectivo consiste em estudar as infra-estruturas e organizações necessárias para criar uma

ampla rede de estações de carga para os veículos eléctricos, a nível nacional [3].

1.2. Objectivos

Este documento tem como objectivo central a elaboração do projecto eléctrico duma

estação de carregamento para automóveis eléctricos a implementar na FEUP. Contudo para

que esse projecto seja possível surge a necessidade de um levantamento e sistematização das

características técnicas dos veículos eléctricos com introdução próxima no mercado

português para prever possíveis automóveis que possam ser ligados à estação.

Inerente ao tema torna-se necessário o estudo das principais normas aplicáveis aos

automóveis eléctricos assim como legislação em vigor aplicável. É também como objectivo

principal a definição e estabelecimento dos requisitos para instalação da estação de

carregamento.

Em complemento, a aplicabilidade prática das estações de carregamento em parques

de estacionamento com boa exposição solar é motivadora do estudo de viabilidade económica

de um sistema fotovoltaico.

1.3. Estrutura da tese

Este trabalho encontra-se estruturado em cinco capítulos, sendo o presente capítulo

a introdução o primeiro dos capítulos. Neste capítulo começa-se por justificar o interesse

4 Introdução

4

pelo tema assim como o seu enquadramento na situação actual. Posteriormente são

apresentados os objectivos e a descrição da estrutura da tese.

No segundo capítulo é apresentado o estado da arte onde são apresentados os tipos

de baterias mais utilizados nos veículos eléctricos, assim como tipos de carregamentos. Em

secções seguintes serão abordados normas e legislação relativas ao tema e uma introdução à

temática Vehicle to Grid – V2G.

No terceiro capítulo que tem como nome, requisitos, apresenta-se uma descrição dos

veículos eléctricos com possibilidade de ser comercializados em Portugal. Em seguida os

requisitos a estabelecer para a localização da estação de carga, e por fim os requisitos

afectos à própria estação de carga e ao terminal individual de carregamento.

Com a consolidação dos capítulos anteriores chega-se ao quarto capítulo dedicado à

execução do projecto. Aqui podemos encontrar todas as especificações e detalhes do

projecto.

Por fim no último capítulo são apresentadas conclusões finais e perspectivas possíveis

para trabalhos futuros.

5

Capítulo 2

Estado da Arte

2.1. Tipos de Baterias

As baterias utilizadas na generalidade dos veículos podem ser divididas em duas

grandes categorias, as baterias de arranque e as baterias de deep-cycle.

As baterias de arranque SLI – Starting Lighting Ignition são vocacionadas

essencialmente para alimentar o sistema de ignição dos veículos de motor de combustão

interna e para alimentar os sistemas de luzes e outros dispositivos eléctricos. O modelo de

fabrico deste tipo de baterias não permite grandes taxas de descarga durante um intervalo de

tempo longo, por esta razão apenas podem ser usadas em tempos curtos com elevada taxa de

corrente, o que acontece no arranque dos veículos motorizados. Para assegurar a constante

alimentação dos restantes sistemas eléctricos dos veículos a bateria é recarregada

constantemente pelo alternador acoplado aos motores de combustão [4].

As baterias deep-cycle, com características distintas das anteriores são mais

apropriadas para a utilização em veículos eléctricos como baterias de tracção. Apresentam

uma resistência a centenas de ciclos de carga e descarga e permitem ciclos de descarga

profundos, a densidades de corrente elevada e durante grandes intervalos de tempo. Desta

forma este tipo de baterias conseguem alimentar o veículo durante vários quilómetros sem

necessidade de recarregar e sem grandes malefícios para a bateria [5].

As baterias mais utilizadas actualmente pelos veículos eléctricos são as de Chumbo-

Ácido, Níquel, Lítio e as Zebra. No futuro segundo vários artigos apenas a tecnologia do Lítio

e as Zebra constarão no mercado.

6 Estado da Arte

6

2.1.1. Baterias Chumbo-Ácido

As baterias Chumbo-Ácido devem o nome à constituição dos eléctrodos de chumbo

usados e ao electrolítico contido, ácido sulfúrico. Estas baterias são as usadas no arranque

pelos veículos de combustão interna, no entanto também existem baterias com esta

tecnologia para uso como baterias de tracção nos veículos eléctricos.

As primeiras baterias de tracção usadas eram baterias Chumbo-Ácido liquidas

preparadas para descargas profundas, muito usadas nos carros de golf, que necessitavam de

uma constante vigilância ao electrolítico com necessidade de acrescentar água destilada.

Com a necessidade de desenvolver uma topologia que não necessitasse de manutenção e

fosse mais segura surgiram as baterias Valve Regulate Lead Acid – VRLA. Estas baterias

também conhecidas por baterias seladas, não são completamente seladas, contêm uma

válvula de saída de gases em caso de aumento de pressão devido a uma sobrecarga.

As baterias VRLA possuem duas topologias, as AGM – absorbet glass mat, electrolítico

absorvido em manta de fibra de vidro e as baterias de gel. As AGM apresentam uma maior

eficiência e uma resistência interna mais baixa quando comparadas com as de gel sendo que

as de gel proporcionam mais ciclos de carga.

Juntando às vantagens anteriormente enumeradas o facto de este tipo de baterias

poder ser implantado junto de componentes sensíveis, não necessitar do acesso físico por

parte do utilizador às baterias e o baixo preço a elas associado, as AGM representam uma boa

opção para serem utilizadas nos veículos eléctricos.

A principal desvantagem das baterias de Chumbo-Ácido consiste no efeito dito de

memória que se vai fazendo sentir com o envelhecimento da bateria provocado pelo

aparecimento de cristais nos eléctrodos e fomentado pelas frequentes descargas parciais [6].

2.1.2. Baterias de Níquel

As baterias usando como eléctrodo o níquel, sendo elas as NiCd – Níquel-Cádmio,

NiMh - Nickel Metal Hydrid, são usadas nos veículos eléctricos sendo que as NiMh são

actualmente mais largamente utilizadas.

As baterias de NiCd foram consideradas como sendo uma das principais competidoras

às baterias Chumbo-Ácido na utilização em VE e apresentam quase o dobro da energia

específica destas mesmas baterias e têm elevados ciclos de vida e baixa auto-descarga.

Foram dominadoras do mercado durante muito tempo. Apesar das grandes vantagens que têm

Tipos de baterias 7

7

as baterias de Níquel-Cádmio tornam-se uma alternativa poluente para o meio ambiente

devido à presença do Cádmio.

O facto das baterias anteriores conterem Cádmio levou ao desenvolvimento das

baterias de NiMH que têm a vantagem de usarem o hidrogénio em vez do poluente Cádmio.

As NiMH têm 30-40% mais capacidade de carga, um custo mais elevado e uma maior auto

descarga comparando com as NiCd.

As baterias de Níquel necessitam frequentemente de ser descarregadas totalmente

para prevenir a formação de cristais que provocam o aparecimento do efeito de memória [7]

[8].

2.1.3. Baterias de Lítio

A indústria de iões de Lítio apareceu para oferecer mais energia com o menor espaço

possível e com um menor peso. O seu aparecimento deveu-se ao desenvolvimento da

tecnologia do metal de Lítio. A eliminação do metal das células de Lítio permitiu às células

ter ciclos reversíveis de carga em segurança para centenas de ciclos.

É uma tecnologia com alta densidade de energia, cerca de 25% mais do que as NiMH e

cerca de 50% mais do que as NiCd. Apresenta uma baixa poluição, pelo facto de não conter

metais como o cádmio ou chumbo. Têm elevados ciclos de vida, baixa auto descarga, e não

tem o chamado “efeito de memória”.

A tecnologia de iões de Lítio ainda é cara pelo facto da produção não ser massificada

e os custos do desenvolvimento da tecnologia serem altos. É possível que no futuro o custo

por watt-hora será significativamente mais baixo do que as outras tecnologias de baterias e

com uma densidade de energia superior.

Nas baterias de Lítio é comum encontrar duas topologias, iões de Lítio e polímeros de

Lítio. No entanto as de iões de Lítio são mais largamente utilizadas pois na outra topologia

existem problemas com a segurança que por vezes provoca decréscimo na performance das

baterias. As de polímeros de Lítio têm o benefício de admitirem uma maior gama de

temperatura de funcionamento.

Recentemente surgiram baterias de lítio onde se aplicam os princípios de nano-

tecnologia. Estas baterias têm a grande vantagem de serem carregadas em menos de 10

minutos, com elevadas magnitudes de corrente ao qual se junta um aumento no número de

ciclos de vida.

8 Estado da Arte

8

O algoritmo básico para a carga das baterias de lítio é submeter a uma corrente

constante (0,2C a 0,7C dependendo do fabricante) até que a bateria atinja os 4,2 vpc (volts

por célula), e posteriormente manter a tensão até que a corrente de carga caia para 10% da

corrente de carga inicial.

Associado ao método de carga deve existir um circuito de monitorização da

temperatura que impeça a temperatura de ultrapassar um determinado limite e/ou um dado

declive de evolução.

Se a bateria for carregada com tensões abaixo de 4,2V por célula, ao contrário do que

acontece com outros tipos de baterias a bateria só será carregada parcialmente. Não deve ser

descarregada abaixo do 2,4V devido à reacção de oxidação dos eléctrodos que não pode ser

revertida com o processo de recarga.

Com o uso as baterias de Lítio vão encontrar-se num processo de envelhecimento que

como consequência apresentam perdas irreversíveis da capacidade devido as reacções

químicas entre o electrolítico, ânodo e o cátodo. Com o aumento da temperatura este

processo de envelhecimento é mais acentuado [8] [9].

2.1.4. Baterias Zebra

A tecnologia zebra ou tecnicamente Sodium-Nickel Chlorid apareceu recentemente

com o intuito de poder trabalhar em sistemas a altas temperaturas.

Este tipo de baterias tem como vantagens o elevado tempo de vida e a grande

capacidade de armazenar energia sendo assim uma boa opção para utilizar nos veículos

eléctricos. Associado às altas temperaturas que necessitam, 250º, estas baterias podem

apresentar este facto como uma desvantagem, pois necessitam de um longo tempo de

aquecimento, caso estas permaneçam muito tempo sem ser utilizadas. Por este motivo é

importante que quando se pretende carregar estas baterias se garanta que se encontram em

condições de temperatura para o fazer [8].

Tipos de baterias 9

9

Tabela 2.1 – Características das baterias [10]

Lead Acid

NiCd NiMH Zebra NaNiC

l Li-ion Li-polymer

Comercialização 1881 1956 1990 1982 1999 1992

Tensão da célula (V)

2 1,2 1,2 2,58 3,6 3,7

Energia por peso (Wh/kg)

30-40 40-60 30-80 100 160 130-200

Potência específica (W/kg)

180 150 250-1000 150 1800 3000

Energia por volume (Wh/l)

60-75 50-150 130-300 160 270 300

Descarga Máxima 10C

20C

40C 40C

Ciclos de carga 500-800 2000 1500 1000 1200 500-1000

Auto-descarga por mês (%)

3%-4% 20% 30% 0 5%-10% 5%-10%

Método de carga Tensão

constante

Corrente constante

-dV/dt

Corrente constante -

dV/dt e dT/dt

Corrente constante-tensão

constante

Corrente constante-tensão

constante

Custo médio (€/kWh))

150 400-800 250 300 300 300

2.2. Tipos de carregamento

A carga das baterias dos veículos eléctricos, utilizando a rede eléctrica como fonte de

energia, pode ser dividida em duas categorias. Uma usando um carregador interno outra

usando um carregador externo, dependendo para isso a localização do carregador.

2.2.1. Carregadores internos

Tal como o próprio nome indica, um carregador interno encontra-se no interior do

veículo estando acessível do exterior para conexão à fonte de alimentação. Este tipo de

carregador é o encontrado por exemplo no veículo eléctrico Think City.

O carregador tem como função fornecer energia à bateria com o intuito de a

carregar. Como a alimentação da rede é em corrente alternada, o carregador converte para

corrente contínua e adequa a amplitude de tensão e corrente para níveis de acordo com o

exigido pelas baterias. Um carregador interno é dimensionado para um único tipo de bateria.

10 Estado da Arte

10

O carregador deve estar equipado com protecções que garantam a segurança da bateria. O

carregador interno será controlado pelo Battery Management System (BMS) quando o veículo

possuir essa tecnologia [11].

2.2.2. Carregadores externos

Os carregadores externos têm a mesma função dos anteriores, mas agora com a

particularidade de estarem situados no exterior do veículo. A conexão ao veículo passa agora

a ser efectuada directamente às baterias. O carregador externo terá que obter informações

da bateria a carregar e efectuar a carga segundo um algoritmo específico para cada tipo de

bateria e especifico para cada bateria segundo as indicações do fabricante.

Uma outra alternativa e que também se enquadra nos carregamentos externos será a

troca de baterias. Nesta situação a bateria do veículo é retirada e colocada uma outra bateria

já carregada, ficando a outra ligada a um carregador para proceder à carga, tal como

acontece por exemplo numa estação de carregamento de troca de baterias em que todo o

processo acontece de forma automática [12].

2.3. Normas e Legislação

Tal como outro projecto eléctrico em Portugal este projecto eléctrico será realizado

de acordo com as Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão (RTIEBT),

Normas Portuguesas (NP) e Normas da Comunidade Europeia (NCE).

Todo o equipamento deverá, obrigatoriamente, obedecer aos decretos-lei

respeitantes ao material eléctrico, comunicações e instalações envolventes.

A directiva 2006/95/CE, do Parlamento Europeu e do Concelho da União Europeia, de

12 de Dezembro de 2006 relativa à harmonização das legislações dos Estados-Membros no

domínio do material eléctrico destinado a ser utilizado dentro de certos limites de tensão

deve ser analisada para futuro processo de construção de todas as unidades. A presente

directiva diz respeito a todo material eléctrico destinado a ser utilizado sob uma tensão

nominal compreendida entre 50 e 1000 V para a corrente alterna (AC), e entre 75 e 1500 V

para a corrente contínua (DC). Devem ser cumpridos todos os aspectos desta directiva em

todo o equipamento englobado numa estação de carregamento [13].

Normas e Legislação 11

11

A directiva 2004/108/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho da União Europeia,

de 15 de Dezembro de 2004 relativa à aproximação das legislações dos Estados-Membros

respeitantes à compatibilidade electromagnética também deve ser analisada. Aqui são

especificados todos os requisitos relevantes a perturbações electromagnéticos que todos os

sistemas de rádio e telecomunicações devem cumprir. Nos sistemas sem fios utilizados será

necessário cumprir todos os requisitos especificados nesta directiva [14].

A directiva 2006/95/CE, do Parlamento Europeu e do Concelho da União Europeia, de

23 de Abril de 2009 relativa à promoção de veículos de transporte rodoviário não poluentes e

energeticamente eficiente, visa estimular o mercado para veículos de transporte rodoviário

não poluentes e energeticamente eficientes e, em particular, atendendo ao considerável

impacto ambiental desta medida, influir no mercado dos veículos normalizados produzidos

em maiores quantidades, tais como automóveis de passageiros, autocarros e camiões,

garantindo uma procura de veículos de transporte rodoviário não poluentes e

energeticamente eficientes que seja suficientemente elevada para encorajar os fabricantes e

a indústria a investirem no desenvolvimento de veículos com baixo consumo da energia e

fracas emissões de CO2 e de outros poluentes.

A presente directiva tem em conta a necessidade de prestar apoio aos Estados-

Membros, facilitando e estruturando o intercâmbio de conhecimentos e melhores práticas

para a promoção da compra de veículos não poluentes e energeticamente eficientes [15].

Como é pretendido que a estação de carga de veículos eléctricos seja bidireccional, e

como se pretende que seja implementado um sistema fotovoltaico de ligação à rede, é

necessário que seja efectuado um pedido de licenciamento da instalação eléctrica, segundo o

Decreto-Lei nº 26852 de 30 de Julho de 1943 e alterado por diversos Decreto-Lei, sendo o

mais recente o Decreto-Lei nº101/2007. Neste documento é exigido que instalações de

serviço público fiquem sujeitas a licença para o seu estabelecimento, a conceder pelo

director-geral de Geologia e Energia ou pelo director regional da economia.

Segundo o Decreto-Lei nº 517/80 será necessário um técnico responsável pela

execução do projecto e um técnico responsável pela exploração da instalação devendo estar

legalmente habilitados para o efeito.

12 Estado da Arte

12

2.4. V2G -Vehicle to grid

Na rede eléctrica, sendo um sistema em equilíbrio, o total de produção de energia

tem de ser igual ao total do consumo acrescido das perdas. Com a cada vez maior penetração

de produção de energia de origem renovável, de difícil previsão, que tanto pode duplicar ou

passar para metade em intervalos de tempo pequenos, é necessário ter uma forma de manter

o equilíbrio com capacidade de rápida resposta. Neste momento esse equilíbrio é mantido por

centrais que funcionam a uma percentagem de carga e que podem passar rapidamente para

um aumento de produção [16].

Estudos afirmam que, em média um veículo particular está parado ou estacionado de

93 a 96% do seu tempo de vida, facto que leva a concluir que estes veículos possuem energia

armazenada que está a ser subaproveitada.

Aproveitando esta ideia e tendo os VE capacidade de ligação à rede, nasce o conceito

de V2G Vehicle to grid. No futuro, com milhares de veículos eléctricos estacionados e ligados

à rede na maior parte do tempo, poderá ser possível usar as suas baterias como fonte de

armazenamento de energia distribuída, com possibilidade de a injectar na rede. Desta forma

centrais que se encontram em stand-by, que são caras e poluentes poderão ser desligadas e

substituídas por o conceito V2G, pois em caso de ser necessária potência de estabilização da

rede todos os veículos podem fornecer energia de volta à rede. Mesmo que cada veículo

tenha pouca energia para fornecer à rede, no total dos veículos estacionados o somatório

será muita.

Aproveitando que a maior parte dos veículos carrega à noite, que é quando a

produção de energia eólica é maior o V2G poderá ser uma mais-valia para o sistema pois

como acontece as vezes, a produção eólica tem que ser desligada para não destabilizar a

rede por não haver consumo suficiente [1].

V2G – Vehicle to Grid 13

13

Figura 2.1 – Diagrama ilustrado de implementação V2G [1]

A tecnologia V2G, para além do possível lucro para o proprietário, no mercado

eléctrico, pode ainda ser uma solução para os casos de crise da rede eléctrica, em que os

veículos ficam a alimentar cargas prioritárias.

Para que o V2G se torne possível terão que ser criados meios de comunicação, de

controlo e gestão entre o operador da rede e o veículo, ou estação de veículos, como se

mostra no exemplo [1].

2.4.1. Potencial do V2G

Dados os VE que têm sido construídos e assumindo um máximo de potência de ligação

à rede de 15kW, podemos calcular o potencial do V2G em comparação com potência de carga

em Portugal.

Tabela 2.2 – Veículos em Portugal [17]

Nº de veículos V2G todos veículos

(GW)

Potência de carga

(GW)

Todos veículos 15kW/media de

carga %

5807664 87,11 5 1742,30%

14 Estado da Arte

14

Em Portugal, segundo dados da OCDE existem 5807664 veículos. Se a totalidade dos

veículos fossem eléctricos e se cada um fosse capaz de produzir 15kW e se todos estivessem

ligados à rede, teríamos uma potência total de cerca de 87GW que seria 1742% ou 17 vezes

mais do que a carga média do país.

É certo que nem todos os veículos serão eléctricos, nem que estejam todos equipados

com tecnologia V2G, nem que todos estejam conectados ou carregados quando necessário.

Mas com um factor de 17 vezes mais do que o necessário o V2G poderia suportar o consumo

nacional por um determinado intervalo de tempo, se por exemplo, um quarto dos veículos

fossem eléctricos e se desses metade permitissem V2G e dos quais metade estivessem em

condições de carga propícias a injectar na rede [17].

15

Capítulo 3

Principais requisitos

3.1. Veículos Eléctricos em Portugal

Nesta secção será apresentada uma descrição de alguns veículos eléctricos ligeiros

com possibilidade de serem comercializados em Portugal, e desta forma possíveis veículos

que podem aparecer numa estação de carregamento para veículos eléctricos.

Nissan Denki Cube

Em Portugal, a maior aposta em VE esta a ser feita pela Aliança Renault-Nissan. Esta

empresa está a trabalhar directamente com o governo português no sentido de comercializar

em massa o seu veículo no nosso país.

O veículo apresentado foi o Nissan Denki Cube, um protótipo ainda em consolidação,

mas que será vendido pela Aliança Renault-Nissan em Portugal a partir de 2011. Este veículo

terá uma autonomia prevista de 160 km, sendo que os tempos de carregamento são os

normais, possibilitando o carregamento lento, durante a noite (8 horas), e o rápido, em cerca

de meia hora, ficando a bateria carregada a 80%. Valores sobre capacidade e tipo de bateria

ainda não foram divulgados. Os construtores afirmam que, em 2012, as suas baterias terão

autonomias para perto dos 240 km [18].

Think

Outro modelo, também homologado na união europeia, é o norueguês Think. Existem

dois modelos desta marca: um citadino, o Think city, com autonomia de 170 km e uma

velocidade máxima de 100 km/h e o Think Ox, veículo de 5 portas, com autonomia de 200

16 Principals requisitos

16

km, quando combinada uma condução de estrada e citadina e de 250 km numa condução

unicamente citadina e uma velocidade máxima de 135 km/h. Podem ser equipados com

baterias do tipo iões de lítio, ou zebra [19].

Fiat Phylla

Mais um veículo com claras características urbanas, ainda em protótipo, é o Fiat

Phylla. Veículo com dimensões reduzidas, uma potência máxima de 73 cv e uma velocidade

que não ultrapassa os 135 km/h. Este carro terá dois tipos de baterias possíveis para venda,

baterias de iões de lítio e de polímeros de lítio. Com as primeiras prometem-se autonomias

de 145 km, com as segundas poderão atingir-se os 220 km. Carrega numa tomada monofásica

em 4h quando submetido a 4,5kW ou em 5h quando a 3kW [20].

Reva G-wiz

O Reva é um veículo eléctrico feito para cobrir necessidades unicamente de

mobilidade urbana, em condições de congestionamento e para baixas velocidades. Tem uma

autonomia máxima com carga completa de 80 km, sempre atendendo ao seu uso e uma

velocidade máxima de 80 km/h. É um veículo ao qual estão associadas baterias acidas de

chumbo com 9,66kWh de capacidade com baixa durabilidade, entre 2 a 3 anos. Pode ser

carregado em 2,5h para 80% da capacidade ou em 8h para carga completa, numa tomada

monofásica 230V, 13-16A [21].

Smart ForTwo EV

Um carro também para curtas distâncias e tráfego urbano é o Smart EV. Tem uma

velocidade máxima de 120 km/h, com uma autonomia de 110 km, possibilitada por baterias

zebra com 13,3kWh. Carrega em 4h para 80% de carga e 8h para carga completa. Ainda em

protótipo e com lançamento previsto para finais de 2009 [22].

Veículos eléctricos em Portugal 17

17

Mitsubishi i MiEV

Este espera-se que será o primeiro carro eléctrico a chegar a Portugal, já na

Primavera do próximo ano. Trata-se de um pequeno monovolume utilitário, com capacidade

para transportar quatro pessoas. Tem uma potência de 64 cv e as baterias de iões de lítio de

16kWh permitem uma autonomia de aproximadamente 110 km. Carrega a 80% da capacidade

em 5h quando ligado a uma tomada monofásica 230V/15A ou em 20 minutos quando um

carregador externo trifásico de 50kW [23].

Outra gama de VE que já existe no mercado, e que o lançamento está muito próximo,

é a gama dos desportivos. São carros considerados de luxo, normalmente com mais altas

autonomias e melhores performances, mas também muito mais caros.

Tesla

Um dos mais conhecidos é o carro americano Tesla. É um carro totalmente eléctrico,

com cerca de 248 cv de potência. Na gama de veículos desportivos de luxo a autonomia

destes aumenta consideravelmente. Neste caso, o Tesla tem autonomia entre 270 km e 430

km, dependendo sempre do estilo de condução, sendo que a autonomia aumenta em

condução citadina. Numa condução combinada, entre cidade e estrada, a autonomia rondara

os 350 km. É equipado com baterias de iões de lítio de 53kWh que são carregadas em 3,5h ou

8h, caso se carregue com o carregador externo da própria marca (Tesla High Power

Connector) ou se carregue em tomada monofásica 240V/30A, respectivamente. É um veículo

de luxo com valor perto dos 100.000€ [24]. Dodge EV

Outro desportivo, totalmente eléctrico. Tem 268 cv de potência. A autonomia deste

veículo, que ainda está em protótipo, é de entre 240 km e 320 km, com uma velocidade

máxima de 190 km/h. Tem a possibilidade de carregar as suas baterias de iões de Lítio de

26kWh em 8h a 120V/30A ou em 4h a 240/30A [25].

Protoscar Lampo

Este é um veículo desportivo da empresa suíça Protoscar que ainda se encontra em

fase de protótipo. Será equipado com baterias de iões de lítio de 32kWh que lhe


18

possibilitarão uma autonomia de aproximadamente 200km. Possui internamente dois

carregadores de 3,3kW cada que se ligam a uma tomada monofásica [26].

Lightning GT

Este veiculo britânico, pelas características que tem e pelo que o construtor indica,

será um dos que terá melhor performance ao nível dos eléctricos. Tem uma autonomia, com

plena carga, de 320 km e uma velocidade máxima de 200 km/h. Possui baterias Nano-Lithium

Titanate de 35kWh.

A diferença maior entre este e todos os outros veículos aqui apresentados está na

forma de carregamento. O Lightning GT tem possibilidade de ser carregado rapidamente, em

apenas 10 minutos, através de carregador externo, em 2h a corrente trifásica e em 8h numa

tomada monofásica [27]. Para melhor percepção e comparação das especificações e características dos veículos apresentam-se os dados numa tabela.

Tabela 3.1 – Resumo das características dos veículos eléctricos

Marca Modelo Tipo de Bateria

Dados da Bateria

Tempo de carga Tipo de Carregador Autonomia a Baterias

Pot. Máx.

Dodge EV Lithium-Ion 26kWh

(380Vdc-420) 8h (110V) /4h (220V)

AC 110/120V (30A) ou 220/240V (30A)

240-320 km

268cv

Fiat Phylla Lithium-Ion - 4h ou 5h 4,5kW (4h) ou 3kW (5h) 145 km 73cv

Lightning GT Nano-Lithium

Titanate 35kWh

toda a noite/par de horas/10 minutos

Tomada mono/tomada 3~/externo

320 km

4 Motores

de 120kW

Mitsubishi MIEV Lithium-Ion 16kWh 80% carga 5h/20m 15A-230V/3~50kW-

400V 110 km

47kW (64cv)

Tesla Roadster Lithium-Ion 375V/53kWh 3,5h/8h Tesla High Power

Connector /240V-30A 352 km 248cv

Nissan-renault Denki cube - - 8h/0,5h - 160 km -

Protoscar Lampo Lithium-Ion 32kWh 16h/8h 2 x 3,3kW 200 km 200kW (268cv)

REVA G-Wiz Lead Acid 200Ah 2,5h 80% /8h full -

9,66kWh 13-16A/230VAC 80km 6kW

Smart ForTwo EV Zebra 13,3kWh 4h-80% / 8h-100% - 110 km 41cv

Th!nk City Lithium-Ion (245-260kg) 13h (80% - 9,5h) /

menos de 1h 230V-14A / externo 170 km 30kW

Th!nk OX Zebra 28,3kWh

(245-260kg) 13h (80% - 9,5h) /

menos de 1h 230V-14A / externo 170km 30kW

3.2. Localização da estação de carregamento

Um dos factores importantes de qualquer serviço de utilização pública será a

localização, portanto é de todo importante analisar este aspecto e escolher a melhor solução.

Veículos eléctricos em Portugal 19

19

Para a escolha do local a instalar a estação de carga para veículos eléctricos será

necessário efectuar um levantamento dos locais possíveis e analisar os aspectos positivos e

negativos de cada a fim de chegar a uma solução de compromisso. Não é objectivo deste

projecto estabelecer critérios ou uma discussão detalhada sobre esta temática, uma vez que

só se trata de um exercício puramente académico.

Como se pretende que este projecto pioneiro seja uma imagem de marca da

faculdade e seja um incentivo à utilização dos veículos eléctricos é importante que a estação

se encontre num local de boa visibilidade e perto dos locais para onde os utilizadores se

dirigem.

3.2.1. Acessos

Um dos requisitos para a localização duma estação para abastecer veículos será

prioritariamente os acessos. Aqui reside especial interesse em analisar todos os locais

possíveis, a priori, para localização da estação de carga na faculdade e com disponibilidade

para receber uma estação de carregamento. Pretendendo-se que a estação de carga seja

instalada num parque de estacionamento existente na faculdade sabe-se desde já que os

acessos a estes já foram pensados e efectuados da melhor forma, não residindo neste aspecto

qualquer objecto de decisão.

3.2.2. Alimentação da estação

A alimentação da estação será também um factor importante que influencia a sua

localização. O acesso a um quadro eléctrico ou a uma cela de média tensão, caso se trate de

alimentar a estação em baixa tensão ou em média tensão respectivamente, deverá ser

analisado. A distância entre o ponto de alimentação e a estação de carga deverá ser tal que

as quedas de tensão não ultrapassem os limites estabelecidos por lei. Caso a alimentação se

efectue em baixa tensão, o posto de transformação existente na faculdade terá que ter

“folga” suficiente para superar a potência exigida pela estação de carga.

Os caminhos dos cabos que serão subterrâneos, deverão ser considerados e

efectuados de tal forma que não influenciem outros cabos ou tubos já existentes e que

minimizem o impacto de possíveis obras e o regular funcionamento da faculdade e seus

utilizadores.


20

3.2.3. Abrigo de material eléctrico

Como a estação de carregamento utilizará diversos dispositivos eléctricos, quadro

eléctrico, inversor, contador entre outros, é necessário um local onde possam ser guardados

para proteger de eventuais actos de vandalismo, e condições atmosféricas e outros agentes

externos. Este local terá que ser de fácil acesso para operações de manobra, consulta de

dados, e consulta do estado dos aparelhos. Deverá ser acessível apenas ao técnico

responsável pela estação.

3.2.4. Orientação dos painéis

Como se pretende que a estação de carregamento tenha um aproveitamento solar

fotovoltaico, outro requisito a ter em conta será exposição ao sol do local.

A quantidade de energia produzida por uma unidade fotovoltaica está directamente

relacionada com a radiação solar disponível. Assim, quanto maior a disponibilidade dos

recursos solares maior será o potencial da produção de electricidade. É portanto evidente

que os painéis fotovoltaicos necessitem de ser instalados segundo a direcção dos raios

solares. A produção do painel é máxima quando este se encontra instalado

perpendicularmente em relação aos raios solares. Uma vez que a altura e o azimute solar

mudam ao longo do dia e do ano, o ângulo de incidência da radiação solar varia

constantemente. A orientação do sistema fotovoltaico tem como objectivo maximizar a

radiação solar incidente nos painéis, maximizando a produção de electricidade. As

instalações do hemisfério norte devem ser direccionadas para sul e vice-versa. O ângulo de

inclinação óptimo para os painéis é um valor próximo da latitude do local da instalação. Em

Portugal estes sistemas deverão ser direccionados para sul com um ângulo de montagem de,

aproximadamente 30º. [28]

3.2.5. Presença de sombreamento

A presença de sombras sob um painel fotovoltaico tem consequências graves na

produção de energia. Os sombreamentos podem estar relacionados com a localização do

sistema, podendo ter como origem edifícios, cabos suspensos ou árvores. Podem também ser

provocados por elementos exteriores, tais como: presença de neve, quedas de folhas, fuligem

e outros tipos de sujidade. A limpeza dos painéis está relacionada com o ângulo de

Localização da estação de carregamento 21

21

inclinação, sendo que, quanto maior for o ângulo melhor será a sua limpeza. Em Portugal este

ângulo é elevado, normalmente 30º, o que beneficia bastante a limpeza dos painéis.

No entanto, a presença de sombreamento sobre um painel fotovoltaico pode ter

consequências bem mais graves do que apenas a diminuição de produção. Quando uma célula

fotovoltaica se encontrar sob uma sombra, não vai produzir electricidade. Todavia, as

restantes células continuam a produzir electricidade, que virá a ser dissipada sob a forma de

calor pela célula sombreada. A dissipação dessa energia provoca o aquecimento da célula, o

qual a pode danificar. A destruição de uma célula pode provocar a inutilização de várias

outras, pois os painéis são constituídos por diversas células ligadas em série e em paralelo. A

figura 3.1 apresenta a situação em que, a célula C1 não se encontra a produzir electricidade

ao contrário das células restantes. [28]

Figura 3.1 - Sombreamento parcial

Da mesma forma que acontece com as células de um modulo, o mesmo fenómeno

pode acontecer para um modulo inserido no sistema fotovoltaico.

Com a finalidade de maximizar a produção de energia e evitar o fenómeno anterior o

local a escolher deverá ser amplo com o mínimo de obstáculos que possam causar

sombreamento nos módulos solares.

O local deverá ser também propício ao arrefecimento dos painéis, pois estes são

fortemente influenciados pela temperatura a que estão sujeitos. Por este motivo um bom

local para instalar um sistema solar fotovoltaico deverá ser arejado e ventilado aproveitando

a deslocação do ar, o vento. Deve também ser criado espaçamento entre os módulos para que

a ventilação seja mais eficaz.

3.3. Estação de carga

Nas estações de carga para veículos eléctricos, analisam-se varias práticas que se

devem seguir na instalação eléctrica de mecanismos de carregamento de veículos. Os

mecanismos de conexão eléctrica entre os veículos e a estação devem ser projectados tendo

em conta desconexões não intencionais. A gestão de processos de carga da estação deve ter


22

em conta que os veículos eléctricos quando em carga devem ser considerados como cargas

continuas.

Uma estação de carga para veículos eléctricos deve ser dimensionada para 125% da

corrente máxima de carga previsível para permitir picos de corrente resultantes das

manobras de conexão e para garantir um menor aquecimento no material eléctrico da qual

resultam menores perdas por efeito de joule. [6]

Para o carregamento dos VE podem existir genericamente três formas de carga, uma

carga lenta, uma rápida e uma considerada intermédia. A primeira utilizada essencialmente

pelo proprietário na sua residência com o veículo ligado à rede a carregar principalmente

durante a noite, aproveitando assim a tarifa mais barata de energia. Este local é limitado à

carga lenta pois a potência disponível, contando com a alimentação dos aparelhos eléctricos,

é baixa, na maior parte das habitações domésticas é 3,45kW ou 6,9kW.

No segundo caso o veículo é sujeito a uma carga rápida necessitando para isso de

potências altas, limitando os locais com capacidade para o fazer. Esta acção será utilizada

em locais de passagem e permanência curta das pessoas, como é o caso das auto-estradas e

vias principais. O carregamento rápido é vocacionado para veículos como o Lightning GT que

pode de ser carregado em 10 minutos com um carregador externo com uma potência de

200kW.

Para um carregamento intermédio, o VE ficará sujeito a um potência mais baixa que

no carregamento rápido e mais alta que no lento. Neste caso encontra-se o Tesla que tem a

particularidade de se conectar a uma tomada monofásica com potência de 7kW. Exemplos

práticos destes poderão ser todos os tipos de grandes espaços comerciais e outros locais

públicos que se caracterizam pela permanência algo demorada dos utilizadores, ou seja,

intervalos de tempo de algumas horas. Neste carregamento os veículos podem ficar sujeitos a

carga lenta, ou seja, uma fracção de carga para o qual o sistema foi dimensionado.

3.3.1. Terminal de carga

Tendo em conta os possíveis casos anteriormente referidos, o caso da estação de

carregamento na FEUP enquadra-se no carregamento intermédio, ou seja, o utilizador

carregou as baterias do seu automóvel durante a noite em casa, veio até à faculdade e irá

completar a carga, que despendeu durante viagem, e vender à rede caso seja possível e

rentável.

Estação de carga 23

23

Atendendo a que os veículos eléctricos com características para uma carga

intermédia necessitam de potências na ordem dos 6-7kW, podendo ser de alimentação

trifásica ou monofásica, o terminal de carga deverá corresponder a estas características.

Outro aspecto importante a cumprir no terminal de carga será a conexão ao veículo,

este deverá incluir ligações standard, como é o caso de tomada vulgar, ou ligações universais

específicas para carga de veículos eléctricos.

Para evitar demoras e complexidades com obras na instalação do terminal, todo o

sistema de comunicação deverá ser através de tecnologia sem fios. O interface com o

utilizador também deve ser simplificado, com sistema de autenticação eficaz, ecrã e

informação para que seja acompanhado todo o processo. O conceito de V2G deve ser

cumprido no terminal, a contagem bidireccional de energia deve estar presente, assim como

todo mecanismo inerente ao pagamento.

O sistema a adoptar deverá corresponder a uma aplicação de smart-metering, deve

possuir a capacidade de comunicação com o operador da rede eléctrica para que seja possível

saber eventuais mudanças de regime horário e respectiva mudança de tarifa, assim como

históricos de consumo.

3.3.2. Aparelhagem eléctrica

A estação de carregamento, ao ser pensada para a tecnologia V2G irá implicar que

todo o material envolvido esteja preparado para a bidirecionalidade de potência. Desta forma

os disjuntores, interruptores, diferenciais, devem suportar que o trânsito de potência se dê

nos dois sentidos, não causando embaraço ao seu normal funcionamento.

3.4. Ligação à rede eléctrica

Os sistemas fotovoltaicos quando ligados à rede devem ser capazes de detectar uma

falha de tensão na rede, devido a trabalhos de manutenção ou à actuação de uma protecção

da linha, sendo automaticamente desligados da rede. Estes componentes encontram-se

normalmente integrados no inversor. Esta protecção da ligação destina-se a impedir que a

instalação possa perturbar a rede eléctrica e a minimizar os riscos de acidentes devido ao

funcionamento do gerador fotovoltaico em paralelo com a rede.


24

Os sistemas fotovoltaicos que possuem protecções de ligação do tipo ENS/MSD

garantem a protecção através da monitorização contínua e corte automático da ligação à

rede. As protecções detectam as variações da tensão e da frequência acima de um

determinado limite, os defeitos de isolamento ou de terra e o corte da ligação à rede

receptora. Qualquer um destes problemas origina a abertura automática dos interruptores.

A presença de tais dispositivos de corte automático não dispensa o uso dum comando

manual para isolamento da instalação durante os trabalhos de inspecção, manutenção ou

reparação [30].

Para o caso da estação de carga que se encontra preparada para V2G, segundo o livro

“Electric Vehicle Battery System” de Dhameja Sandeep, devem existir da mesma forma que

nos sistemas fotovoltaicos protecções de ligação, para o caso de ocorrer defeito na rede o

veículo seja imediatamente deslastrado [6].

25

Capítulo 4

Projecto eléctrico

Neste capítulo pretende-se definir e descrever as condições de execução do projecto

eléctrico de forma a garantir o cumprimento da legislação em vigor, garantindo assim a

segurança dos utilizadores. Em anexo pode ser consultada a memória descritiva e justificativa

do projecto. Anexo A

4.1. Selecção do local

Os parques de estacionamento existentes na faculdade como indicado na figura 4.1

todos eles apresentam bons acessos, não existindo neste critério, forma de selecção.

O parque P2, será excluído numa primeira abordagem pois é um parque para

visitantes, caso que não tem interesse já que a estação de carregamento é pensada para

utilizadores frequentes das instalações.

O parque G é um parque coberto e como se pretende na estação um aproveitamento

fotovoltaico esta solução também é posta de parte. Por este mesmo critério o parque P1

situado entre os departamentos não será uma boa opção pois encontra-se grande parte do dia

sem acesso directo do sol.

26 Projecto eléctrico

26

Figura 4.1 – Parques de estacionamento da FEUP

Como se pretende que este projecto pioneiro seja uma imagem de marca da

faculdade e seja um incentivo à utilização dos veículos eléctricos é importante que a estação

se encontre num local de boa visibilidade e perto dos locais para onde os utilizadores se

dirigem, caso que afecta a escolha do parque P4 e uma parte do P1 que se situa mais a norte

das instalações da FEUP junto ao INESC e INEGI.

A escolha recai agora sobre os parques P3 e o P1 entre a rua do Dr. Roberto Frias e a

entrada principal da faculdade.

O parque P1 anteriormente referido situa-se na entrada da faculdade constituindo um

aspecto importante e relevante para a localização. Sendo este parque o parque do pessoal

permanente, professores e funcionários, existiria aqui uma discriminação aos alunos que

frequentam as instalações. Para superar esta discriminação o parque P1 seria também

acessível aos alunos que utilizassem automóveis eléctricos, criando desta forma um incentivo

aos alunos para utilizarem os mesmos.

O local escolhido será o parque P1, caso não se encontre nenhuma contrapartida que

impeça a escolha do mesmo.

Selecção do local 27

27

No que diz respeito à alimentação da estação, no P1 existe um quadro parcial perto,

que se situa dentro do guiché da segurança. Não estando este dimensionado para suportar um

acréscimo de potência suficiente grande, é possível utilizar o caminho de alimentação do

cabo, já existente. Este quadro está ligado ao quadro geral de baixa tensão do PT1, ao qual

pode ser ligada a carga do posto de carregamento a implementar.

O PT1 que se encontra no departamento de Química tem uma potência instalada de

1600kVA e é constituído por dois transformadores de 800kVA. Segundo dados dos serviços

técnicos de manutenção da faculdade (STM) o PT1 encontra-se em hora de maior consumo a

uma percentagem de carga na ordem dos 50%. Perante este valor é possível saber que o PT1

tem ”folga” suficiente para suportar um acréscimo de carga na ordem dos 700kVA.

A potência contratada pela FEUP à EDP é de 1488 kW e estando a carga máxima da

faculdade situada nos 80% existe uma margem de carga de cerca de 300kVA, sem necessidade

de aumento da potência contratada.

O parque P1 não é afectado de forma substancial por sombreamento, só se fazendo

sentir ao final da tarde de forma parcial devido à presença das árvores de grande porte.

O parque é constituído por 10 fileiras de lugares de estacionamento com 16 lugares

cada. Para o projecto serão escolhidos os 16 lugares da primeira fileira, como é indicado no

desenho nº1 do anexo B.

4.2. Projecto eléctrico da estação de carregamento

4.2.1. Avaliação da Potência

A avaliação da potência previsível de uma instalação eléctrica tem uma importância

fundamental, pois tem um impacto directo nos custos, quer de estabelecimento, quer de

exploração, e ainda um grande impacto na continuidade de serviço da instalação e potência

disponível.

Tendo em conta que as instalações eléctricas devem ser realizadas com critérios de

baixo custo sem implicar na segurança de exploração, é necessário encontrar uma solução

realista que consiga o compromisso entre a potência instalada (englobando eventuais


28

previsões de crescimento) e o regime de exploração esperado, sendo este determinado com

base na potência que será efectivamente necessária.

O valor da potência previsível para esta instalação foi obtido através da soma de

todas as potências requeridas pelos diversos terminais.

Os postos terminais para cada lugar de estacionamento devem ser dimensionados de

forma a suportar a potência exigida pelos veículos.

Na tabela seguinte apresenta-se as potências previsíveis para o Quadro da Estação de

Carregamento (Q.E.C.) da instalação.

O factor de segurança de 1,25 serve para cumprir com o enunciado em 3.3.

Tabela 4.1 – Potência Previsível

Factor de Segurança

Potência Aparente (kVA)

Circuito Potência

Aparente (kVA)

1,25 136,89

Terminal 1 8,56

Terminal 2 8,56

Terminal 3 8,56

Terminal 4 8,56

Q.E.C Terminal 5 8,56

171,1 Terminal 6 8,56

(kVA) Terminal 7 8,56

Terminal 8 8,56

Terminal 9 8,56

Terminal 10 8,56

Terminal 11 8,56

Terminal 12 8,56

Terminal 13 8,56

Terminal 14 8,56

Terminal 15 8,56

Terminal 16 8,56

4.2.2. Classificação do Local

De acordo com as novas regras técnicas, o local é classificado, quanto à utilização,

como estabelecimento recebendo público, com locais afectos a serviços técnicos.

No projecto e na execução de uma instalação eléctrica devem ser consideradas a

codificação e a classificação das influências externas. Cada condição de influência externa é

designada por um código constituído por um grupo de duas letras e de um algarismo, em que

Projecto eléctrico da estação de carregamento 29

29

a primeira letra caracteriza a categoria geral das influências externas (A - Ambientes, B -

Utilizações, C - Construção dos Edifícios), a segunda letra caracteriza a natureza da

influência externa e o algarismo caracteriza a classe de cada uma dessas influências.

As diferentes zonas foram identificadas com a seguinte classificação:

Tabela 4.2 - Classificação de Locais

Tabela 4.3 – Legenda relativa à classificação de locais [32]

LEGENDA

AA Temperatura Ambiente

AB Condições Climáticas

AC Altitude

AD Presença de Água

AE Presença de Corpos Sólidos Estranhos

AF Presença de Substâncias Corrosivas ou Poluentes

AG Impactos

AH Vibrações

AJ Outras Acções Mecânicas (ainda em fase de estudo)

AK Presença de Flora ou de Bolores

AL Presença de Fauna

AM Influências Electromagnéticas, Electrostáticas ou Ionizantes

AN Radiações Solares

AP Efeitos Sísmicos

AQ Descargas Atmosféricas, Nível Cerâunico

AR Movimentos do Ar

AS Vento

BA Utilizações: Competência das Pessoas

BB Utilizações: Resistência Eléctrica do Corpo Humano

BC Utilizações: Contactos das Pessoas com o Potencial da Terra

BD Utilizações: Evacuação das Pessoas em Caso de Emergência

BE Utilizações: Natureza dos Produtos Tratados ou Armazenados

CA Construção dos Edifícios: Materiais de Construção

CB Construção dos Edifícios: Estrutura dos Edifícios

Ambiente Utilizações Construções

Zona AA AB AC AD AE AF AG AH AK AL AM AN AP AQ AR AS BA BB BC BD BE CA CB

Contentor 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Parque 4 4 1 4 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1


30

Os tipos de canalizações, aparelhos e quadros a instalar nas instalações de utilização

deverão ser adequados às condições ambientes e de utilização do local, de acordo com a

classificação de locais representada anteriormente chegamos aos seguintes índices de

protecção:

Tabela 4.4 – Índices de protecção

Índices de Protecção

IP IK Zona

00 02 Contentor

04 02 Parque

4.2.3. Características da Instalação

Todos os materiais, acessórios e equipamentos previstos no projecto serão

dimensionados para as seguintes características:

Tabela 4.5 – Características

Tensão nominal 230/400V

Frequência nominal 50Hz

Intensidade nominal Em função do circuito

De um modo geral estas instalações serão constituídas por:

• Canalizações eléctricas;

• Quadros eléctricos;

• Aparelhagem eléctrica;

• Aparelhagem de protecção;


31

4.2.4. Alimentação dos equipamentos

4.2.4.1. Caminhos de cabos

O cabo que alimenta a estação de carregamento usará os caminhos dos cabos já

existentes no local. Os cabos presentes são, como se pode ver no desenho nº 1 o cabo H1XV-

R4x10 que alimenta o quadro da portaria e o cabo de alimentação da bomba de rega, H1XV-

R3x16+10. No seu trajecto irá percorrer uma parte na galeria técnica existente na faculdade

como se vê no desenho nº1. Para que este não afecte o actual funcionamento dos restantes

cabos presentes, este terá que passar o suficiente afastado na mesma caleira ou numa caleira

diferente se assim for possível.

Quando o cabo passa a ser entubado deixando a galeria técnica, este irá partilhar o

mesmo tubo que os cabos de alimentação do quadro da portaria e de alimentação da bomba

de rega respectivamente até ao local de instalação do Q.E.C., próximo da bomba. O tubo tem

uma secção tal que permite instalar o cabo pretendido em conjunto, não afectando o

funcionamento dos já existentes. De referir que o cabo a projectar não será afectado de

factor de correcção já que comparativamente com este os outros dois cabos são de secção

muito inferior e consequentemente de potências muito baixas.

Na parte onde não existe caminho de cabos já feito, ou seja, entre o Q.E.C. e os

terminais de carregamento será aberta uma vala com profundidade não inferior a 1 metro.

Serão usados tubos PVC em toda a sua extensão e câmaras de visita nas mudanças de

direcção, para facilitar o enfiamento e desenfiamento dos cabos.

Os esquemas das valas para o estabelecimento de condutores ao longo do percurso

encontram-se nos desenhos nº1 e nº2 do anexo B.

4.2.4.2. Câmaras de visita

Nas canalizações não directamente assentes no solo deverão ser previstas câmara de

visita, quando se verifiquem mudanças bruscas de direcção, em particular imediatamente

antes e imediatamente após a travessia de vias de maneira a que se assegure a

perpendicularidade das mesmas em relação à orientação das vias, facilitando assim o

enfiamento e desenfiamento dos cabos.

Estas câmaras são pequenas construções em alvenaria, constituídas por paredes

subterrâneas em tijolo vazado, com profundidade de cerca de 1 m, assentes em sapatas de

betão ciclópico ou alvenaria hidráulica de pedra e uma tampa quadrada em ferro fundido

com 1 m de lado. O seu fundo será em cascalho de forma a permitir a drenagem da água. Por

cima deste levará uma camada de areia fina. Os tubos que convergem para as câmaras

deverão ter uma inclinação para evitar infiltrações de água para o interior das canalizações.


32

As extremidades dos tubos são obturadas com gesso ou estuque, com interposição de uma

camada elástica entre o cabo e o gesso.

O enfiamento das canalizações apenas deverá ser feito depois de concluídos os

trabalhos de construção civil relativos ao estabelecimento dos canais em questão.

4.2.4.3. Condutores

Toda a canalização será constituída por condutores de vários tipos e secções

conforme indicado nas peças desenhadas e na tabela A.5 em anexo neste documento. As

ligações deverão ser capazes de garantir a condução da corrente para a qual foram

dimensionados, sem exceder a capacidade máxima de condutores ligados no mesmo ligador.

4.2.4.4. Quadro Eléctrico

O Q.E.C encontra-se dentro do contentor, utilizado para alojar toda a aparelhagem

eléctrica presente.

O invólucro do quadro deverá ser constituído por materiais isolantes e não

propagadores de chamas. O Q.E.C deverá possuir um IP não inferior ao mínimo definido para

o local onde está instalado. O quadro possuirá placa ou identificação geral, na qual constará

as seguintes indicações:

• Sigla de identificação do quadro;

• Nome ou marca de fabrico do construtor;

• Designação do tipo ou número de identificação;

• A conformidade com CEI 439-1;

• Natureza e frequência da corrente;

• Tensão nominal de serviço e de isolamento;

• Intensidade de corrente admissível em curto-circuito (ICC);

• Índice de Protecção – IP;

• Regime de neutro.

Face à fiabilidade que se pretende para as instalações, optou-se por uma separação

quanto à protecção diferencial por circuito independente.

Será de alimentação trifásica sendo equipado com barramentos de fase, neutro e

terra em cobre, pintados de acordo com as cores regulamentares, sendo estes colocados

verticalmente.


33

Terão dimensões adequadas à instalação de toda a aparelhagem indicada nos

esquemas e mais 20% de reserva em espaço, em condições de fácil montagem e de modo a

que todas as ligações internas se possam fazer folgadamente de forma clara.

O acesso do quadro será frontal, através da porta. Após a abertura desta o acesso

para além dos manípulos de comando será protegido por painel frontal de protecção,

amovível, por meio de parafusos, denominado de “espelho de quadro”, o qual esconderá

todas as peças e equipamentos normalmente com tensão, ficando apenas acessíveis os

respectivos órgãos de comando.

O espelho possuirá os rasgos correspondentes aos comandos da aparelhagem e nele

serão fixas chapas gravadas com a identificação das funções dos comandos e suas posições de

ligado e desligado. Por abertura ou remoção do espelho o acesso ao interior do quadro deverá

ser fácil tanto para efeito de manobra como para verificação de ligações e manutenção.

O quadro possuirá obrigatoriamente um corte geral omnipolar, do tipo disjuntor,

indicado nos esquemas, e que será facilmente comandado.

Serão dotados de um ligador de terra devidamente identificado, no qual se ligará

toda a estrutura metálica à rede geral de terra de protecção.

Os circuitos de saída serão protegidos com disjuntores magneto-térmicos. Deverá

ainda ser assegurada a ligação à terra, entre o armário e a porta do quadro, por meio de

trança de cobre adequada.

O sistema de protecção de pessoas utilizado deverá ficar bem sinalizado no espelho

do quadro por processo inextinguível.

A entrada e saída das canalizações será por tubos com batentes e bucins com sede

vedante e porca no caso de cabos à vista.

O comprimento das linhas de fuga e as distâncias no ar das partes nuas activas no

interior dos quadros, de acordo com o disposto nas RTIEBT, não deverão ser inferiores às

seguintes:

• Distâncias no ar – 4.8 mm;

• Comprimento da linha de fuga - 8 mm.

Na porta do quadro deve existir uma bolsa plástica que permita a inclusão de uma

folha com o esquema eléctrico do respectivo quadro. Esta folha deve ser mantida sempre

actualizada de forma a permitir fáceis diagnósticos de eventuais avarias e eventuais

ampliações.

O esquema unifilar do quadro é o que consta no desenho nº 3 do anexo B.


34

4.2.4.5. Ligações eléctricas

Todas as ligações internas dos quadros devem ser efectuadas com condutores

isolados, por aperto mecânico de forma durável e por intermédio de ponteiras adequadas aos

condutores a cravar nas suas extremidades.

Os condutores devem ser devidamente identificados em ambas as extremidades, por

etiquetas que abracem os condutores e que permitam uma fácil e correcta leitura, aquando

retiradas as tampas do quadro.

4.2.5. Aparelhagem de protecção e comando

Toda a aparelhagem de protecção/comando a instalar no quadro, estará devidamente

assinalada nas peças desenhadas. Esta deverá possuir uma indicação clara do seu estado de

funcionamento.

A disposição desta aparelhagem deverá ser estabelecida de forma a permitir um fácil

e rápido acesso, sem necessidade de desligar os restantes circuitos para reparação de

eventuais anomalias.

Toda a aparelhagem a instalar no quadro ficará encastrada no painel frontal, devendo

o recorte nesse painel ser justo de modo a evitar a entrada de poeiras quando as portas dos

quadros se encontram abertas.

No que diz respeito às protecções a instalar, ao poder de corte dos aparelhos e

intensidades nominais, terão indicação nas peças desenhadas.

4.2.5.1. Interruptores diferenciais

Serão tetrapolares e bipolares, caso se trate de alimentação trifásica ou monofásica

respectivamente, permitindo abertura e fecho em carga de um circuito, com a intensidade

nominal indicada nas peças desenhadas, dimensionados para, no mínimo, suportarem a

intensidade nominal da canalização respectiva. Estão equipados com relé sensível a correntes

de defeito de alta sensibilidade (30 mA).

Os aparelhos de protecção sensíveis à corrente diferencial residual terão que

assegurar o corte omnipolar do circuito em que estão inseridos, e ser dotados de dispositivos

que permitam, sem meios especiais, verificar o seu estado de funcionamento.


35

4.2.5.2. Disjuntores

Serão tetrapolares e bipolares, caso se trate de alimentação trifásica ou monofásica

respectivamente, de curva C, com um poder de corte respectivo e com a intensidade nominal

indicadas nas peças desenhadas.

Devido ao facto de existirem dispositivos de protecção contra sobreintensidades em

diferentes níveis da estrutura de distribuição, obriga que as suas características sejam

escolhidas de forma que a interrupção, quando necessário, seja a mais limitada possível em

termos de colocação fora de serviço de receptores ou circuitos. Isto é, é necessário garantir a

selectividade das protecções.

Na prática e no que se refere à protecção contra sobreintensidades, quando em

presença de aparelhos do mesmo tipo em cascata, a selectividade é assegurada quando o

rácio entre as correntes nominais dos dispositivos a montante e jusante é no mínimo igual a

2.

4.2.5.3. Terminal de carregamento

O terminal de carregamento será o CT2500 BOLLARD da Coulomb Tecnologies com

7,7kW de potência instalada, alimentado a 230V por uma fase, o neutro e o condutor de

terra. O dispositivo está equipado com duas conexões para os veículos, a CEE7 ou BS1363 e

SAE J1772 não podendo estar ligadas as duas ao mesmo tempo [31].

A escolha do terminal deu-se devido ao facto de este ser o único com representante

em Portugal, até à data da elaboração do projecto, e ser o único que consegue responder aos

requisitos estabelecidos.

4.2.6. Protecções

4.2.6.1. Protecção das canalizações

Protecção contra sobrecargas

As protecções das canalizações contra sobreintensidades devem ser feitas à saída de

cada circuito a alimentar, sendo efectuada por meio de disjuntores magnetotérmicos,

instalados no quadro eléctrico de utilização, com o devido poder de corte e curva de disparo

adequada.


36

As características de funcionamento dos aparelhos de protecção das canalizações

contra sobreintensidades deverão satisfazer simultaneamente as seguintes condições:

Is In Iz If 1,45.Iz (A)

Sendo:

Is – Intensidade de corrente de serviço;

In – Intensidade nominal do aparelho de protecção;

Iz – Intensidade de corrente máxima admissível na canalização;

If – Intensidade de funcionamento.

Protecção contra curto-circuitos

O tempo de actuação dos aparelhos de protecção deverá ser tal que a corrente de

curto-circuito seja cortada antes de a canalização atingir a sua temperatura de fadiga

térmica. Neste caso a corrente de curto-circuito para cálculo da fadiga térmica é a mínima,

que corresponde a um valor de curto-circuito fase neutro.

( )∑=

×+×

×=

n

i

i

C

ineutro

C

ifase

nscc

LRR

UI

1

º20

)(

º20

)(

min

5,1

95,0 (4.1)

em que:

• 0,95 Uns - 95% da tensão simples existindo neutro, ou 95% da tensão composta na

ausência do mesmo (corresponde a uma diminuição de 5% da tensão após a ocorrência

do defeito)

• Rfase(i) , Rneutro(i) - resistências de fase e de neutro do cabo i, respectivamente a 20ºC

(Ω/km)

• Li – comprimento do cabo i (km)

• n - número de troços envolvidos entre o Q.G.B.T. do PT1 e a saída que se está a

proteger, incluindo esta.

s n zI I I≤ ≤

1, 45f zI I≤


37

O tempo de fadiga térmica da canalização (tft) é dado pela seguinte expressão:

min

cc

neutroft

I

Skt ×= (4.2)

em que:

• tft – tempo de fadiga térmica da canalização (s);

• k – constante que assume o valor 74 para cabos em alumínio e 115 para cabos em

cobre, isolados a PVC;

• Sneutro – secção do condutor de neutro (mm2);

• Iccmin – corrente de curto-circuito mínima, é a corrente que resulta de um curto-

circuito franco fase-neutro no ponto mais afastado do circuito (A).

Para garantir a protecção do cabo em questão e necessário que sejam garantidas as

seguintes condições:

segundost

tt

ap

ftap

5≤

≤ (4.3)

em que:

• tap – tempo de actuação da protecção (s);

O tempo de actuação (ta) dos vários disjuntores, em função da corrente de curto-

circuito, é obtido a partir das suas curvas características de funcionamento.

No caso de as condições não serem verificadas, será necessário aumentar-se a secção

do cabo, de forma que a resistência diminua e o valor das correntes de curto-circuito

aumente, voltando ao ponto inicial de cálculo para se verificar se as condições de

aquecimento, sobrecargas e quedas de tensão são novamente satisfeitas.

4.2.6.2. Selectividade

Ao longo da execução do projecto foi tida em consideração as selectividades dos

aparelhos de protecção utilizados com o intuito de melhorar a qualidade de exploração da

instalação e garantir uma maior continuidade de serviço por parte das mesmas em caso de

ocorrência de defeitos de curtos-circuitos.


38

4.2.6.3. Protecção das pessoas e animais

Todas as instalações de utilização deverão ser dotadas de mecanismos, seguros e

duráveis, que garantam a protecção das pessoas contra os perigos da electricidade. Esse tipo

de protecção pode ser feito por dois processos:

• Protecção contra contactos directos;

• Protecção contra contactos indirectos;

4.2.6.4. Protecção contra contactos directos

A protecção contra contactos directos consiste em defender as pessoas contra os

riscos de contacto com as partes activas dos materiais ou aparelhos eléctricos, envolvendo

essencialmente medidas preventivas:

• Recobrimento das partes activas com um isolamento apropriado;

• Afastamento das partes activas a uma distância tal que seja impossível, directa ou

indirectamente, um contacto fortuito;

• Colocação de anteparos (obstáculos), que impeçam o contacto com as partes activas;

• Escolha de materiais de isolamento convenientes que conservem as suas propriedades

ao longo do tempo;

• Estabelecimento de ligações equipotenciais;

• Utilização de tomadas com encravamento mecânico, vulgarmente conhecidas por

tomadas de alvéolos protegidos;

4.2.6.5. Protecção contra contactos indirectos

A protecção de pessoas contra contactos indirectos, envolve um conjunto de medidas

interventivas cuja finalidade consiste em evitar o risco a que estas podem ficar sujeitas, em

resultado de as massas metálicas ficarem acidentalmente sob tensão.

O procedimento referido está de acordo com as novas regras técnicas, ao definir que

nos estabelecimentos recebendo público, a protecção de pessoas deverá ser efectuada pelo

emprego de aparelhos de protecção sensíveis à corrente diferencial residual.

Disposições a adoptar:


39

• Estabelecimento de um sistema de protecção por ligação directa das massas

metálicas à terra (regime TT) e o emprego de aparelhos de protecção de corte

automático associado, sensíveis à corrente diferencial residual, que façam o corte de

energia à instalação defeituosa;

• Evitar o aparecimento de uma tensão de contacto perigosa, em qualquer massa

metálica acessível da instalação, de modo que não se ultrapasse 25V;

• Os aparelhos de protecção contra sobreintensidades podem assegurar

simultaneamente a protecção de pessoas contra contactos indirectos, desde que as

situações de defeito provoquem correntes de defeito susceptíveis de fazer operar o

corte nos tempos requeridos pela curva de segurança;

• Sempre que for considerado necessário, para uma maior garantia da segurança das

pessoas, deverá ser igualmente utilizado o sistema de ligações equipotenciais de

elementos estranhos às instalações eléctricas acessíveis a pessoas cujos pés assentam

numa superfície condutora.

4.2.6.6. Terra de protecção

Os condutores de protecção destinam-se a ligar electricamente algumas das seguintes

partes: massas, elementos condutores, terminal principal de terra, condutores de ligações

equipotenciais.

Os condutores de protecção terão continuidade eléctrica e mecânica perfeitamente

assegurada ao longo de todo o percurso, não tendo partes metálicas da instalação em série

com eles.

Os diferentes condutores de protecção serão reunidos na barra colectora de terra

existente no interior do quadro eléctrico. Os condutores de protecção presentes nas

canalizações terão características idênticas às dos condutores activos. Em relação à secção

destes condutores, esta não deverá nunca ser inferior aos valores presentes nas novas regras

técnicas.

A terra de protecção ligará ao barramento de terra do Quadro Geral de Baixa Tensão

(Q.G.B.T) do PT 1. O sistema de terra presente no PT1 é TT. O valor do eléctrodo de terra aí

presente é baixo, na ordem dos 0,5Ω.

4.3. Projecto eléctrico do sistema fotovoltaico

A instalação eléctrica contará com um sistema fotovoltaico na cobertura do parque.

Tendo em conta que cada lugar de estacionamento tem 2 metros de largura optou-se por

colocar dois painéis por cada lugar totalizando assim 1,6m de largura (80cm é a largura da


40

maior parte dos módulos), guardando desta forma alguma folga para aperto dos painéis,

passagem de cabos e passagem de ar entre os módulos com intuito de os ventilar.

Visto a estação de carregamento contar com 16 lugares de estacionamento, e

atendendo à condição anterior, o gerador fotovoltaico será constituído por 32 painéis solares.

Figura 4.2 – Gerador fotovoltaico ligado à rede

4.3.1. Ligação dos módulos

4.3.1.1. Número máximo de painéis ligados em série

Para obter o número máximo de painéis ligados em série recorre-se à situação em

que a temperatura do módulo é -10ºC. No caso dos módulos, uma temperatura baixa está

associada a um aumento de tensão. Assim, o inversor tem de admitir uma tensão DC máxima

superior à tensão em circuito aberto do módulo a -10ºC [30]. O número máximo de painéis

que é possível ligar em série é dado pela seguinte relação:

°

(4.4)

Vmax (inversor) (V) representa a tensão DC no inversor e Vca (modulo a-10ºC) representa a

tensão em circuito aberto do módulo a -10ºC. Por vezes o último valor não vem directamente

especificado nas datasheets dos módulos, sendo antes fornecida o coeficiente ∆V em % ou em

mV em função da temperatura em ºC. As fórmulas seguintes permitem determinar Vca (modulo a-

10ºC) usando respectivamente ∆V em % ou ∆V em mV:

Projecto eléctrico do sistema fotovoltaico 41

41

° 1 35" # ∆%100 ' # ()

(4.5)

° () 35" # ∆*1000

(4.6)

4.3.1.2. Número mínimo de painéis ligados em série

O número mínimo de painéis ligados em série é determinado atentendo à situação de

temperatura máxima, 70 ºC. Apesar dos módulos poderem atingir temperaturas superiores a

esta no Verão, estima-se este valor considerando que o sistema fotovoltaico se encontra

munido de sistema de ventilação natural. O aumento de temperatura implica uma descida de

tensão. Pretende-se garantir que, perante estas condições, a tensão produzida pelos módulos

não seja inferior à tensão MPP mínima do inversor. Assim o número mínimo de painéis por

série é dado pela seguinte relação:

+,, -° 1 . 45" # ∆%100 ' # +,,()

(4.7)

+,, -° +,,() . 45" # ∆*1000

(4.8)

4.3.1.3. Número de fileiras

O número de fileiras está associado à corrente final produzida. A corrente produzida

pelas fileiras não pode ser superior à corrente máxima admissível na entrada do inversor.

Assim é necessário que se verifique a seguinte condição:

0 1 22 3 0

(4.9)


42

Aqui, Imax representa a corrente máxima admissível na entrada do inversor e In por fileira

representa a corrente por fileira de módulos.

4.3.2. Escolha dos equipamentos

A escolha dos equipamentos a usar no sistema fotovoltaico é efectuada atendendo à

relação preço/potência, rendimento, acesso no mercado português, características entre

outros.

4.3.2.1. Painéis fotovoltaicos

A escolha dos painéis fotovoltaicos deu-se essencialmente tendo em atenção a

relação preço/potência. O painel fotovoltaico a utilizar será o BP 3170N. É um módulo

policristalino de 170 W, de dimensões 1593x790 mm bastante acessível no mercado e com

uma boa relação preço/potência.

Tabela 4.6 – Painéis fotovoltaicos

Módulo fotovoltaico Rendimento Preço (€) Potência (W) Preço por W

(s/IVA)

BP 3170N 13.5 700,4 170 4,12

Sharp ND 170e1f 13,3 724,6 170 4,26

Evergreen ES -180-RL-TU - 788,5 180 4,38

Chaori CRM 175 13,71 795 175 4,54

BP 4175N 13,7 773,11 175 4,42

Suntech STP180S 13,7 758,5 180 4,22

4.3.2.2. Inversor

A escolha do inversor é condicionada por a opção feita anteriormente, pela

quantidade de módulos a usar e por a disposição a adoptar, como explicado em 4.3.4.


43

Tabela 4.7 – Inversores

Inversor Potência

(W)

Tensão entrada, MPPT

(V)

Máxima corrente (A)

Preço (€) (s/IVA)

SMASUNNY MINI CENTRAL 5000A 5000 246 - 480 26 2592,13

SMA SUNNY MINI CENTRAL 6000A 6000 246 - 480 26 2641,41

KAKO Powador 5000xi 5500 350 - 600 26 2083,31

Power one PVI-6000-OUTD 6000 50 - 580 36 2004,29

Fronius IG 60 HV 4600 150 - 400 35,8 2043,15

4.3.3. Orientação dos painéis

Como se pretende suportes de inclinação fixa, procurei chegar a um ângulo que

maximiza-se a produção de um sistema fotovoltaico instalado na área do Porto através do

PVSYST. Os painéis encontram-se orientados para sul, com um azimute de 18º.

Figura 4.3 – Orientação do sistema fotovoltaico

4.3.4. Dimensionamento do gerador fotovoltaico

Para ajuda do dimensionamento do sistema em causa recorreu-se ao uso do programa

PYSYST que apresenta na sua base de dados informação referente a diversas localidades

portuguesas e informação referente à grande variedade de aparelhagem existente no

mercado, painéis, inversores, controladores etc. O PVSYST é um programa de

dimensionamento fotovoltaico do autor Dr. André Mermoud da Universidade de Genebra.


44

Figura 4.4 – Configuração introduzida no PVSYST

A tensão máxima de circuito aberto, que pode surgir com uma temperatura das

células de -10 °C, não deve exceder a tensão máxima de entrada do inversor. Deste modo os

32 painéis serão distribuídos por 4 fileiras de 8 painéis ligadas em paralelo. Assim a tensão Voc

(394 V) que sai do gerador é inferior à tensão de entrada máxima estipulada na datasheet do

inversor. Verifica-se também que a corrente máxima admissível à entrada do inversor é

respeitada.

Em caso de anomalia da produção fotovoltaica ou da tensão na rede eléctrica, o

gerador desliga-se, protegendo automaticamente pessoas e bens, bem como a própria

instalação.

4.3.5. Cabos

Para a instalação eléctrica de um sistema fotovoltaico, apenas devem ser usados

cabos que cumpram os requisitos para esta aplicação. Antes de mais é necessário distinguir

entre os cabos de módulo ou de fileira, cabo principal DC e cabo do ramal AC.

4.3.5.1. Cabo de fileira

Os cabos de módulo ou cabos de fileira, são utilizados nas ligações na parte DC do

sistema fotovoltaico, e estabelecem a ligação eléctrica entre os módulos individuais do


45

gerador solar e a caixa de junção do gerador. Estes serão dimensionados de forma a suportar

variações referentes à tensão, corrente e ao meio ambiente, sob as quais se espera que o

sistema funcione. A tensão dos sistemas fotovoltaicos não ultrapassa normalmente a tensão

nominal nos cabos standard. É recomendável comparar a tensão nominal do cabo com a

tensão de circuito aberto a -10 graus, quando perante um sistema fotovoltaico com fileiras

longas.

O cabo de fileira deverá suportar 1,25 vezes a Icc do gerador, e incluir as devidas

protecções contra falhas de terra e curto-circuitos. Tal é indicado na norma europeia IEC

60364-7-712.

Os cabos utilizados deverão ser flexíveis, resistentes à radiação UV e a temperaturas

elevadas (mínimo de 80 graus) [30].

Para dimensionar os cabos, utiliza-se a seguinte formula, e assume-se uma queda de

tensão de 1% da tensão máxima admissível da fileira para as condições de referência CTS:

S567869mm; 2 # L567869 # I5678691%V@AA # σ (4.10)

Em que Lfileira (m) é o comprimento do cabo da fileira, Ifileira (A) é a corrente na fileira,

VMPP (V) é a tensão na fileira, e σ (m/(Ω*mm2)) é a condutibilidade eléctrica. O resultado

obtido em Sfileira (mm2) é arredondado para o valor superior mais próximo das secções dos

cabos standard disponíveis.

Uma vez escolhida a secção, as perdas totais nos cabos do sistema fotovoltaico

podem ser obtidas através da seguinte fórmula, onde N representa o número de fileiras do

gerador:

P@W 2 # N # L567869 # I567869;

S567869 # σ (4.11)

4.3.5.2. Fusíveis de fileira

A inclusão de fusíveis de fileira deve ser garantida em sistemas de quatro ou mais

fileiras. Estes devem ser incluídos nos circuitos positivos e negativos dos cabos de fileira.


46

A corrente máxima admissível do cabo deve ser superior à corrente nominal do

aparelho de protecção, e inferior à corrente limite de não fusão. A corrente limite de não

fusão terá de ser igual ou inferior a 1,15 vezes a corrente máxima admissível do cabo.

2 F 2G F 2 0 F 1,15 # 2G (4.12)

Os fusíveis deverão operar com tensões Mx1,15xVca, onde M representa o número de

módulos em série em cada fileira. Estes actuam para valores de corrente superiores a 1,25

vezes In fileira.

2 I 1,25 # 2 0 (4.13)

Em sistemas com menos de quatro fileiras, não será necessário incluir fusíveis de

fileira. Uma análise de defeitos mostra que num sistema de 3 ou menos fileiras, não é

possível gerar uma corrente de defeito suficientemente que induza correntes inversas

passivas de causar um mau funcionamento do sistema. Assim, um correcto dimensionamento

dos cabos para que estes suportem as correspondentes correntes de curto-circuito é

suficiente. Salienta-se no entanto que a inclusão de fusíveis de fileira, ainda que não

necessária, poderá ser benéfica [30].

Recomenda-se a existência de um modo de isolamento eléctrico dos circuitos das

fileiras, com a finalidade de poder testar e detectar defeitos. Tal é conseguido caso o sistema

de fusíveis de fileira seja amovível [30].

4.3.5.3. Cabo principal DC

O cabo principal DC estabelece a ligação entre a caixa de junção do gerador e o

inversor. Quando a caixa de junção do gerador se encontra no exterior, o referido cabo deve

ser entubado, de modo a conferir protecção contra raios UV. O cabo DC deve incluir a

possibilidade de ser isolado, função normalmente assegurada pelo interruptor principal DC e

pelos pontos de isolamento da caixa de junção do gerador.

Na norma europeia IEC 60364-7-712 é indicado que o cabo principal DC deverá ter

que suportar 1,25 vezes a Icc do gerador sob condições CTS. A secção do cabo é determinada

assim em função da sua corrente máxima admissível IZ, obedecendo à regra IZ ≥ 1,25 Icc do

gerador.


47

Para dimensionar os cabos, assumindo uma perda máxima de potência na linha de 1%

(ou 2% quando perante tensões inferiores a 120 V) para as condições de referência CTS, é

possível utilizar a seguinte formula que retorna a secção transversal do cabo:

SJKmm; 2 # LJK # IL;

M1% # PN89OP9 P@Q # σ (4.14)

Na fórmula LDC (m) é o comprimento do cabo principal DC, Pgerador (w) e PM(w)

representam respectivamente a potência do gerador fotovoltaico e as perdas nos cabos do

gerador, e σ (m/(Ω*mm2)) é a condutibilidade eléctrica. O resultado obtido em SDC (mm2) é

arredondado para o valor mais próximo das secções dos cabos standart disponíveis.

As perdas no cabo serão dadas pela seguinte fórmula:

PerdasW 2 # LJK # IL;

SJK # σ (4.15)

4.3.5.4. Cabo AC

O cabo que liga o inversor à rede receptora deve ser dimensionado assumindo uma

queda de tensão máxima admissível na linha de 3 %, relativamente à tensão da rede.

Utiliza-se a seguinte fórmula para determinar a secção transversal do cabo AC:

SWKmm; 2 # LWK # ILWK # cosφ

3% # UL # σ (4.16)

Na formula LAC(m) é o comprimento do cabo AC, Vn (V) e InAC(A) representam

respectivamente a tensão nominal na rede e a corrente nominal AC do inversor.

4.3.6. Aparelhagem eléctrica

4.3.6.1. Caixa de junção geral

A caixa de junção geral será utilizada para ligar paralelamente as várias fileiras. No

interior da caixa de junção geral do gerador, é possível encontrar-se as ligações das fileiras

individuais, o cabo principal DC, o interruptor DC, e os fusíveis de fileira.


48

A caixa deverá possuir protecção de classe II, resistência a choques mecânicos e ter

no seu interior, os terminais positivo e negativo separados. Como a instalação da caixa ocorre

no exterior, esta deverá ter no mínimo, protecção IP 54, e ser resistente a raios UV [30].

4.3.6.2. Interruptor DC

O interruptor DC apresenta uma forma de isolar manualmente o gerador fotovoltaico,

acção necessária durante a instalação, manutenção e reparação do gerador. Desta forma é

cumprida a norma IEC 60364-7-712, que exige um interruptor de acesso manual entre o

gerador e o inversor. Para um isolamento eficaz do circuito positivo e negativo do gerador o

interruptor DC a incluir deverá ser bipolar, bem como possuir um elevado poder de corte de

modo a que sua abertura seja efectuada do modo mais seguro possível. O interruptor DC

deverá ser dimensionado tendo em atenção a tensão máxima em circuito aberto do gerador

solar à temperatura -10ºC e a para 125% da corrente máxima do gerador [30].

4.3.6.3. Inversor

O inversor permite estabelecer a ponte entre o gerador fotovoltaico e a rede,

transformando a corrente contínua proveniente dos módulos fotovoltaicos em corrente

alternada, ajustando-a para a frequência e o nível de tensão da rede a que encontra ligado.

De modo a poder operar com a melhor eficiência possível o inversor vem munido de um

sistema de rastreio, que permite que este acompanhe as mudanças do ponto MPP do gerador

fotovoltaico, e funcione sempre nesse ponto.

4.3.6.4. Contador de energia

O contador deverá ser instalado, num local passível de ser consultado de preferência

perto dos meios de isolamento eléctrico (por exemplo dos interruptores AC). Este contador

permitirá conhecer o valor de energia gerada pelo sistema fotovoltaico, bem como a

ocorrência de defeitos.

4.3.7. Previsão da produção de energia

Na figura 4.4 é observável a previsão energética obtida com o programa PVSYST, para

os vários meses do ano utilizando o sistema apresentado anteriormente. Prevê-se que este

sistema apresente um fornecimento de 7463 kWh por ano. Este dados foram obtidos

utilizando valores da irradiação solar para o período de 01-01-1990 a 31-12-1990, valores que


49

constam na base de dados do programa para a cidade do Porto. Outros dados relativos ao

sistema podem ser consultados no relatório do PVSYST junto em anexo, anexo C.

Figura 4.5 - Produção anual do sistema fotovoltaico

4.4. Telecomunicações

Para acesso à internet, os utilizadores da estação de carregamento terão à disposição

o sistema de Wi-fi da faculdade que cobre toda a sua extensão. Sendo uma rede protegida

pode ser efectuada a validação com as credencias especificas de cada utilizador. Este será

um serviço ao dispor do utilizador, caso ele pretenda acesso à internet, por exemplo numa

carga parcial num intervalo de tempo pequeno em que pode faze-lo mesmo dentro do carro.

Para garantir que o sinal se encontra dentro dos limites de atenuação aceitáveis (-75

a -50db) deve ser efectuado teste no local, para o caso mais desfavorável, ou seja, dentro do

veículo no lugar de carga mais afastado do AP, neste caso o lugar de carga nº 16. Caso o sinal

recebido seja inferior ao mínimo -75db terá que ser instalado um novo Access Point em local

apropriado para que pelo menos o valor mínimo seja alcançado.

Depois de feito o teste no local anteriormente descrito, usando o programa Network

Stumbler foi possível observar que tais valores de atenuação se encontram dentro dos valores

exigidos e que não será necessário instalar novo AP. Foram efectuados testes dentro de um


50

carro nos lugares de estacionamento 1 e 16. Os valores obtidos no programa podem ser

consultados no anexo D.

Para que o serviço tivesse da mesma forma viabilidade, caso a estação fosse

implementada noutro lugar que não num lugar com cobertura Wi-fi como a faculdade, seria

necessário estabelecer uma ligação a um dispositivo de ligação ADSL através de cabo de rede

e instalar da mesma forma um AP cumprindo os requisitos anteriormente citados. Ao cabo de

rede que alimenta e fornece os dados ao AP também terá que ser feito teste de atenuação e

ruído e se o comprimento do cabo for superior a 100m terão que ser incluídos repetidores de

sinal de 100 em 100m.

4.5. Estimativa de custos

No sentido de avaliar os custos do projecto procedeu-se a um levantamento de custos

dos principais componentes.

Nesta secção é apresentado uma estimativa para os custos da estação de

carregamento. Os componentes foram agrupados em sistema fotovoltaico e estação de carga.

O IVA a 12% ainda só é aplicado ao material fotovoltaico, que serve de incentivo à sua

comercialização. Para o restante material ainda não existe qualquer incentivo por parte do

Governo e desta forma é aplicado o IVA a 20%.

Um valor de 500 euros foi estipulado para material diverso, como por exemplo,

braçadeiras, parafusos, bucins, etc.

Telecomunicações 51

51

Tabela 4.8 - Estimativa de custos da estação de carregamento e sistema fotovoltaico

Designação Preço (€)

Quantidade Unidade (€) Total S/ IVA IVA (%) c/ IVA

Interruptor DC Powador 01 xi 1 133,50 133,50 12 149,52

Painéis BP 3170N 32 616,35 19723,26 12 22090,06

Contador JANZ A1700 1 224,40 224,40 12 251,33

Inversor Power one PVI-6000-

OUTD 1 2277,60 2277,60 12 2550,91

Cabo DC2,5 EDLSOLAR 1x2,5 200m 1,15 230,00 12 257,60

Cabo DC10 EDLSOLAR 1x10 30m 2,42 72,60 12 81,31

Cabo AC VV3G4 20m 1,41 28,26 20 33,91

Total FV

22689,62

25414,64

Terminal Coulombtech CT2000 16 3000,00 48000,00 20 57600,00

Q.E.C./aparelhagem XL3-400 1 4747,05 4747,05 20 5696,46

Cabo95 VV 3x95+2G50 200m 41,03 8205,40 20 9846,48

Cabo6 VV 5G6 340m 3,52 1197,14 20 1436,57

Contentor SOC 2.1 1 2100,00 2100,00 20 2520,00

Tubo PVC32mm 350m 1,00 350,00 20 420,00

Tubo PVC75mm 50m 1,90 95,00 20 114,00

Diversos

20 500,00

Total EC

64694,59

78133,51

TOTAL

87384,21

103548,15

Como se pode ver mais de metade do preço total da instalação eléctrica é para

custear os terminais de carregamento que pela tecnologia utilizada e pelo facto da sua

produção não ser massificada, apresentam um valor elevado.

4.6. Análise de investimento do sistema fotovoltaico

Atendendo à estimativa de produção anual do sistema fotovoltaico, ao preço da

energia que é praticado pelo distribuidor de electricidade, ao tempo de vida útil dos painéis

e inversor e o investimento inicial, é possível obter uma previsão para o payback do sistema.

O preço do kWh actual é de 12,11 cêntimos e estipulei um aumento médio anual de


52

3,2% baseado no crescimento que a electricidade obteve nos últimos 6 anos, de acordo com

os dados da EDP.

Tabela 4.9 - Análise de investimento do sistema FV

Ano Contagem dos anos

Evolução da tarifa, considerando

instalação em 2009 Cash Flows

Cash Flows Actualizados

2009 0 - - 25.414,64 € - 25.414,64 €

2009 1 0,12 € 903,77 € - 24.510,87 €

2010 2 0,12 € 932,69 € - 23.578,18 €

2011 3 0,13 € 960,67 € - 22.617,51 €

2012 4 0,13 € 989,49 € - 21.628,02 €

2013 5 0,14 € 1.019,18 € - 20.608,84 €

2014 6 0,14 € 1.049,75 € - 19.559,09 €

2015 7 0,14 € 1.081,24 € - 18.477,85 €

2016 8 0,15 € 1.113,68 € - 17.364,17 €

2017 9 0,15 € 1.147,09 € - 16.217,08 €

2018 10 0,16 € 1.181,50 € - 15.035,57 €

2019 11 0,16 € 1.216,95 € - 13.818,63 €

2020 12 0,17 € 1.253,46 € - 12.565,17 €

2021 13 0,17 € 1.291,06 € - 11.274,11 €

2022 14 0,18 € 1.329,79 € - 9.944,32 €

2023 15 0,18 € 1.369,69 € - 8.574,63 €

2024 16 0,19 € 1.410,78 € - 7.163,85 €

2025 17 0,19 € 1.453,10 € - 5.710,75 €

2026 18 0,20 € 1.496,69 € - 4.214,06 €

2027 19 0,21 € 1.541,59 € - 2.672,46 €

2028 20 0,21 € 1.587,84 € - 1.084,62 €

2029 21 0,22 € 1.635,48 € 550,86 €

2030 22 0,23 € 1.684,54 € 2.235,40 €

2031 23 0,23 € 1.735,08 € 3.970,48 €

2032 24 0,24 € 1.787,13 € 5.757,61 €

2033 25 0,25 € 1.840,74 € 7.598,35 €

Tabela 4.10 - VAL TIR e payback do sistema FV

TIR 1,88%

VAL 7.598,35€

Payback (anos) 20,66

Modelo 3D da estação de carregamento 53

53

4.7. Modelo 3D da estação de carregamento

Recorrendo ao programa SketchUp foi possível elaborar um modelo 3D para a estação

de carregamento, com o objectivo ter uma visão prática e realista da instalação. De referir

que o modelo não se encontra à escala e não foca muito em pormenor.

Figura 4.6 – Modelo 3D da estação de carregamento vista 1



54


55

Capítulo 5

Conclusões e trabalhos futuros

Para que a redução dos gases poluentes seja uma realidade, atendendo às metas

estipuladas pela União Europeia e acordos mundiais é essencial que o sector dos transportes

sofra alterações dos padrões actuais. Sendo este sector um dos responsáveis pela poluição e

sabendo que o transporte rodoviário particular ocupa uma grande percentagem dos

transportes é importante que se criem alternativas aos veículos com motores de combustão

interna. Os veículos eléctricos apresentam-se como uma boa alternativa aos homólogos que

usam combustíveis fósseis como forma de energia.

Olhando para todo o trabalho de pesquisa feita inicialmente constata-se que

aparecerão no mercado veículos eléctricos com diversas autonomias, com tempos de carga

que podem ir de 10 minutos até mais de 10 horas e com exigência de potência de carga que

pode ir de poucos kW até varias dezenas de kW.

Em consequência serão necessárias estações de carga com características diferentes

para diferentes carregamentos. Poderão aparecer estações de carga específicas para cada

veículo, como é exemplo estações de carga da própria marca, como acontece no Mini Cooper

EV.

Existem inúmeros programas de simulação que permitem facilitar a fase de

concepção dum sistema fotovoltaico. O PVSYST é um programa extremamente completo que

permite uma rápida simulação dum sistema fotovoltaico, respeitando as condições de

adaptação entre o gerador e o inversor. Como resultado, é obtida a produção de energia

eléctrica e a eficiência total do sistema simulado. Torna-se por isso bastante rápida e eficaz

a comparação entre os vários equipamentos. Contudo, trata-se de um programa pago e por

isso não está acessível a todos. A sua utilização neste projecto limitou-se aos 10 dias iniciais

de utilização gratuita. Existem outros programas, tais como Homer, RETScreen e PVGIS que

permitem estimar a produção de energia de um sistema fotovoltaico. Porém, a adaptação

entre o gerador e inversor terá ser realizada de forma convencional, sem auxílio do software.

Conclusão e trabalhos futuros

56

Como trabalhos futuros admitia tal como este projecto foi direccionado para uma

estação de carga com potência reduzida, um outro trabalho mais focalizado na carga rápida

dos veículos, com potências maiores e com tempos de carga curtos. Este será o tipo de carga

presente nas estações de serviço por exemplo nas auto-estradas. Neste caso poderão

aparecer também sistemas de troca de baterias caso a ser ponderado e possivelmente

integrado no projecto.

57

Anexos

58

Anexo A - Memória descritiva e justificativa

A.1. Considerações gerais

A memória descritiva e justificativa refere-se à estação de carregamento para o

veículo eléctrico e o sistema fotovoltaico, a implementar no parque P1 da Faculdade de

Engenharia da Universidade do Porto.

Na elaboração do projecto da instalação, foram implementadas soluções que

assegurem condições de funcionamento e segurança adequadas ao tipo de utilização,

procurando sempre facilitar a exploração das instalações.

Ao longo da presente memória descritiva serão descritas as soluções adoptadas e

respectivas justificações.

A.2. Estação de carregamento

A.2.1. Dimensionamentos

De forma a não tornar a presente memória descritiva muito repetitiva, apenas farei

um cálculo de cada cabo, sendo os restantes, apresentados na tabela A.5 do anexo A.

De acordo com o regulamento, as quedas de tensão máximas admissíveis, para uma

instalação alimentada a partir de um Posto de Transformação MT/BT são de um máximo de 6%

para iluminação e de 8% para outros usos.

Verificou-se que todas as quedas de tensão são inferiores a 5%.

A.2.1.1. Cabo de alimentação do Q.E.C.

No dimensionamento deste cabo tendo em atenção o comprimento de 190m e a

potência 171,1kVA efectuou-se os seguintes cálculos:

59

Corrente de serviço

[ 171,1 ]^

2 [ √3 # `

171,1 # 10a

√3 # 400 246,98 ^

A.1

Montagem de Referência:

Figura A. 1 – Montagem de referência cabo principal

Protecção contra Sobrecargas

Escolhendo um cabo (VV-3x95+2G50):

2e 295 ^

f 0,87 ^ ghij klmihnj 2e0 295 # 0,87 256,65 ^

Escolhendo um disjuntor com In = 250A:

20 338 ^

2 F 2 F 2e 20 F 1,45 # 2e

246,98 F 250 F 256,65 ^ 338 F 372,14

60

Cálculo da queda de tensão:

Comprimento da canalização: 190m

kmR C

f / 0,193º20 Ω= A.2

( )( ) kmR C

f /322,020-700,00410,193º70 Ω=×+×= A.3

VIRLU s

C

fasecabo 89,1098,246322,019,0º70 =××=××≅∆ A.4

%73,4%100230

89,10% =×=∆U A.5

Protecção contra Curto-circuitos

O troço de cabo tem o comprimento de 190m, e a sua resistência é de:

kmR C

f /0,193º20 Ω=

kmR C

n /0,387º20 Ω=

A corrente de curto-circuito mínima:

( )AI cc 84,1321

19,0387,0193,05,1

23095,0min =×+×

×= A.6

O tempo de fadiga térmica do cabo:

61

st ft 92,181321,84

50115

2

=

×= A.7

A duração da corrente de curto circuito é de 0,25 s :

ss

tst ftap

525,0

25,0

≤

≤≅ A.8

O tempo da duração da corrente de circuito respeita a condição de ser

simultaneamente inferior a 5 segundos e inferior ao tempo de fadiga térmica do cabo.

Garante-se assim a protecção contra curto-circuitos.

Poder de corte do disjuntor

( )AI fasefasecc 5454

19,0193,0193,0

400_ =

×+= A.9

AIII fasefaseccsimétricocccc 8,62973

2__

max =×== A.10

O disjuntor terá um poder de corte de 10kA que é o calibre standard imediatamente a

seguir a 6297,8A.

A.2.1.2. Cabo de alimentação do Terminal 16

Comprimento de 36m e a potência 8,56kVA:

Corrente de serviço

[ 8,56 ]^

2 [ √3 # `

8,56 # 10a

√3 # 400 12,35 ^ A.11

62

Montagem de Referência:

Figura A. 2 - Montagem referência cabo terminal

Protecção contra Sobrecargas

Escolhendo um cabo (VV-5G6):

2e 56 ^

Escolhendo um disjuntor com In = 40A :

20 54 ^

2 F 2 F 2e 20 F 1,45 # 2e

12,35 F 40 F 56 ^ 54 F 81,2 ^

Cálculo da queda de tensão:

Comprimento da canalização: 36m

( )( ) kmR

kmR

C

f

C

f

/696,320-700,0041018,3

/018,3

º70

º20

Ω=×+×=

Ω=

63

VIRLUU s

C

fasecabotemon 34,1035,12696,3036,0º70

tan =××=××+∆≅∆ A.12

%49,4%100230

34,10% =×=∆U A.13

Protecção contra Curto-circuitos

kmR C

f /018,3º20 Ω=

kmR C

n /018,3º20 Ω=

A corrente de curto-circuito mínima:

( ) ( )[ ]AI cc 51,564

036,03018,03018,019,0387,0193,05,1

23095,0min =×++×+×

×= A.14

O tempo de fadiga térmica do cabo:

st ft 494,1564,51

6115

2

=

×= A.15

A duração da corrente de curto-circuito é de 0,01 s:

ss

tst ftap

501,0

01,0

≤

≤≅ A.16

O tempo da duração da corrente de circuito respeita a condição de ser

simultaneamente inferior a 5 segundos e inferior ao tempo de fadiga térmica do cabo.

Garante-se assim a protecção contra curto-circuitos.

64

Poder de corte do disjuntor

( ) ( )AI fasefasecc 3,1809

036,03018,03018,019,0193,0193,0

400_ =

×++×+= A.17

AfasefaseIII ccsimétricocccc 2,20893

2_

max =×== A.18

O disjuntor terá um poder de corte de 3,5kA que é o calibre standard imediatamente

a seguir a 2089,2A.

A.2.1.3. Dimensionamento das tubagens

Para o cabo VV-5G6 o tubo a usar contendo 5 condutores de 6 mm2 terá que ter um

diâmetro mínimo de 25 mm. Será o tubo VF 25mm.

Para o cabo VV-3x95+50 o tubo a usar contendo 5 condutores de 95 mm2 terá que ter

um diâmetro mínimo de 75mm. Será o tubo VF 75mm.

65

A.3. Sistema fotovoltaico

A.3.1. Dimensionamento dos cabos

A.3.1.1. Cabo de fileira:

Tabela A. 1 - Cabo de fileira

Dimensionamento cabo de fileira

Comprimento do cabo (m) 25

Corrente de fileira (A) 4,8

Tensão de fileira (V) 244

Condutividade cobre (m/ohm.mm2) 56

Secção mínima (mm2) 1,756

Secção normalizada (mm2) 2,5

S567869 2 # 25 # 5,21%244 # 56 A.19

S567869 1,92 mm; A.20

Cabo Solar EPR 1x2.5 mm2 IZ do cabo 2,5 mm2 é 31 A.

2G I 1,25 # 2 A.21

31 I 26,25 ^ A.22 O cabo suporta as correntes de curto-circuito como é exigido. A.3.1.2. Fusíveis de fileira

A inclusão de fusíveis de fileira deve ser garantida em sistemas de quatro ou mais

fileiras. Estes devem ser incluídos nos circuitos positivos e negativos dos cabos de fileira.

66

2 F 2G F 2 0 F 1,15 # 2G

25 F 31 F 35 F 35,65

2 I 1,25 # 2 0

25 I 6^

Tabela A. 2 - Fusíveis de fileira

Fusíveis de fileira

Cabo mm2 Iz (A) In (A) Inf (A) If (A) In≤IZ≤Inf≤1,15×IZ In≥1,25×I (n fileira)

2,5 31 25 35 44 Verifica-se Verifica-se Fusível gG 25 A 400V A.3.1.3. Cabo principal DC

Tabela A. 3 - Cabo principal DC

Dimensionamento cabo principal DC


Corrente nominal DC (A) 19

Potência do gerador (W) 5400

Factor de potência 1

Condutividade cobre (m/ohm.mm2) 56

Perdas nos cabos (W) 32,9


Secção normalizada (mm2) 10

SJKmm; 2 # LJK # IL;

M1% # PN89OP9 P@Q # σ A.23

SJK 2 # 10 # 19;

1% # 5400 32,9 # 56 A.24

SJK 6,11 mm2

67

Cabo Solar EPR 1x10 mm2 IZ do cabo 10 mm2 é 76 A

2G I 1,25 # 2 A.25

76 I 26,25 ^ A.26 O cabo suporta as correntes de curto-circuito como é exigido.

A.3.1.4. Cabo AC

Tabela A. 4 - Cabo AC

Dimensionamento cabo principal AC


Corrente nominal AC (A) 23,65

Tensão da rede (V) 230

Condutividade (m/ohm.mm2) 56,00


Secção normalizada (mm2) 4

SWKmm; 2 # LWK # ILWK # cosφ3% # UL # σ

A.27

SWK 2 # 20 # 23,4 # 10,03 # 220 # 56 A.28

SWK 2,56 mm;

2x 4 mm2

Cabo VV – 3G4

68

A.3.1.5. Dimensionamento do tubo

Os cabos que ligam a caixa de junção e o inversor (contentor) serão entubados para

proteger os mesmos de agentes externos, e para que continuem entubados na vala comum

até ao contentor.

O tubo a usar contendo 3 condutores (condutor positivo, condutor negativo e

condutor de terra) terá que ter um diâmetro mínimo de 32mm.

VF 32mm A.3.2. Inversor

O inversor escolhido é o PVI 6000 da marca Power one, um inversor bastante popular

no mercado que cumpre todos os requisitos para o sistema solar em causa.

A.3.3. Caixa de junção geral

A caixa de junção será instalada na parte inferior dos módulos entre o lugar de

estacionamento 8 e 9, de forma a facilitar o acesso dos cabos, sendo esta posição a parte

central da instalação. Consegue-se assim que a caixa de junção fique num local protegido da

chuva e de irradiação solar directa. A.3.4. Interruptor DC

Será o interruptor bipolar DC Powador 01xi com tensão nominal de 500V e corrente

máxima de 25A, e será instalado na caixa de junção.

A.3.5. Contador de energia

O contador será instalado no contentor onde está a restante aparelhagem eléctrica

num local passível de ser consultado, de preferência perto dos meios de isolamento eléctrico

(Q.E.C.). Este contador permitirá conhecer o valor de energia gerada pelo sistema

fotovoltaico, bem como a ocorrência de defeitos. Será o contador A1700 da marca Janz.

É possível ver a sua localização no desenho nº 5 do anexo B.

69

A.4. Contentor

Para alojar a aparelhagem existente no projecto houve necessidade de escolher um

abrigo, já que no local não existe um próximo. Olhando as dimensões do Q.E.C., do inversor e

do contador e tendo em atenção a entrada e saída dos cabos do contentor, o SOC 2.1 da

empresa SOCONTENTORES satisfaz as necessidades.

É um contentor modular amplo com 2,2m por 2,35m e uma altura de 2,25m. Contem

uma porta de acesso e um peso de 800kg. É equipado com um quadro eléctrico, Q.C. (quadro

do contentor), que possui disjuntores e diferenciais independentes nos circuitos de

iluminação e tomadas.

Para assentar o contentor será necessária uma base em betão que suporte o peso do

contentor e da aparelhagem contida e facilite o acesso à porta de entrada. O acesso das

tubagens é subterrâneo, facto que terá que ser tido em conta na construção da base.

70

Tabela A. 5 – Dim

ensionam

ento do Quadro da Estação de Carregamento

Qu

ad

ro e

sta

ção

de c

arr

eg

am

en

to

Desig

nação

L

(m

) P

(k

W)

co

s

j S

(k

VA

) U

(V

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(A

)

Co

nd

uto

res

Dis

jun

tor

Is≤In

≤Iz

R

(2

0º)

R

(7

0º)

∆

U

(V)

∆U

(%

)

Pro

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cc

Po

der

de c

ort

e

dis

jun

tor

Desig

nação

Iz

(A

) M

éto

do

d

e R

efª

Iz

f (A

) 1,4

5*I

z

If

(A)

In

(A)

Icc

min

ta

p

tft

ta<t

ft e

ta

<5s

Iccf

ase-

fase

Ic

c 3

fase

(k

A)

1

Term

inal 1

6

7,7

0

,9

8,5

6 4

00

12

,35

VV

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,01

8 0

,02

2 1

1,1

42

4,8

4%

1

08

0,2

93

0,0

04

0,4

08

veri

fica

-se

2

71

8,1

30

31

38

,62

6 3

,5

2

Term

inal 2

8

7,7

0

,9

8,5

6 4

00

12

,35

VV

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,02

5 0

,03

0 1

1,2

33

4,8

8%

1

01

8,2

68

0,0

04

0,4

59

veri

fica

-se

2

67

5,9

43

30

89

,91

3 3

,5

3

Term

inal 3

10

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,03

1 0

,03

7 1

1,3

24

4,9

2%

9

62

,979

0

,00

4 0

,51

3 ve

rifi

ca-

se

26

22

,95

1 3

02

8,7

23

3,5

4

Term

inal 4

12

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,03

7 0

,04

4 1

1,4

16

4,9

6%

9

13

,385

0

,00

4 0

,57

1 ve

rifi

ca-

se

25

66

,01

1 2

96

2,9

74

3,5

5

Term

inal 5

14

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,04

3 0

,05

2 1

1,5

07

5,0

0%

8

68

,649

0

,00

4 0

,63

1 ve

rifi

ca-

se

24

89

,79

2 2

87

4,9

64

3,5

6

Term

inal 6

16

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,04

9 0

,05

9 1

1,5

98

5,0

4%

8

28

,091

0

,00

4 0

,69

4 ve

rifi

ca-

se

24

14

,40

9 2

78

7,9

2 3

,5

7

Term

inal 7

18

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,05

5 0

,06

7 1

1,6

90

5,0

8%

7

91

,151

0

,01

0,7

61

veri

fica

-se

2

34

6,5

37

27

09

,54

7 3

,5

8

Term

inal 8

20

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,06

2 0

,07

4 1

1,7

81

5,1

2%

7

57

,366

0

,01

0,8

30

veri

fica

-se

2

27

7,1

26

26

29

,39

9 3

,5

9

Term

inal 9

22

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,06

8 0

,08

1 1

1,8

72

5,1

6%

7

26

,348

0

,01

0,9

02

veri

fica

-se

2

20

5,9

72

25

47

,23

7 3

,5

10

Term

inal 10

24

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,07

4 0

,08

9 1

1,9

63

5,2

0%

6

97

,771

0

,01

0,9

78

veri

fica

-se

2

13

7,9

40

24

68

,68

3,5

11

Term

inal 11

26

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,08

0 0

,09

6 1

2,0

55

5,2

4%

6

71

,357

0

,01

1,0

56

veri

fica

-se

2

07

4,0

80

23

94

,94

1 3

,5

12

Term

inal 12

28

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,08

6 0

,10

3 1

2,1

46

5,2

8%

6

46

,871

0

,01

1,1

38

veri

fica

-se

2

01

4,5

94

23

26

,25

2 3

,5

13

Term

inal 13

30

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,09

2 0

,11

1 1

2,2

37

5,3

2%

6

24

,107

0

,01

1,2

22

veri

fica

-se

1

97

4,3

34

22

79

,76

4 3

,5

14

Term

inal 14

32

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,09

9 0

,11

8 1

2,3

29

5,3

6%

6

02

,892

0

,01

1,3

10

veri

fica

-se

1

91

6,0

76

22

12

,49

4 3

,5

15

Term

inal 15

34

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,10

5 0

,12

6 1

2,4

20

5,4

0%

5

83

,071

0

,01

1,4

00

veri

fica

-se

1

86

1,1

58

21

49

,08

3,5

16

Term

inal 16

36

7

,7

0,9

8

,56

40

0 1

2,3

5 V

V

5G

6

6

56

D

-

81

,2

54

4

0

veri

fica

-se

0

,11

1 0

,13

3 1

2,5

11

5,4

4%

5

64

,512

0

,01

1,4

94

veri

fica

-se

1

80

9,3

00

20

89

,19

9 3

,5

0

Alim

enta

ção

19

0 1

54

0,9

1

71

,11

40

0 2

46

,98

V

V

3x9

5+

2G

50

9

5

29

5 D

2

56

,65

37

2,1

4 3

38

25

0 ve

rifi

ca-

se

0,0

37

0,0

44

10

,86

8 4

,73

%

13

21

,83

9 0

,25

18

,92

3 ve

rifi

ca-

se

54

54

,05

0 6

29

7,7

94

10

71

Anexo B - Esquemas e desenhos Autocad

73

Anexo B.1 – Desenho nº 1 Alimentação do Q.E.C.

QGBTPT1

ESM

PT2PT3P2P1

ESM

PT2PT3P2P1

PT1

FEUPDesenho nÜ 1

Des.Escala

1/100

Contem

Projectou

Requerente

Alimenta«o do Q.E.C.

LEGENDA : 1 - DEPARTAMENTO DE QUIMICA 2 - ADMINISTRACAO CENTRAL 3 - AULAS PRATICAS E ANFI-TEATROS 4 - AUDITORIO

P1 - PARQUE 1

PORTARIA

H1XV-R4x10Q.E.C

BOMBAGEM DE REGA

VV-3x95+2G50

PRO

DU

CED

BY

AN

AU

TOD

ESK

ED

UC

ATI

ON

AL

PRO

DU

CT

PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTPR

OD

UC

ED B

Y AN

AU

TOD

ESK ED

UC

ATIO

NA

L PRO

DU

CT

PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT

75

Anexo B.2 – Desenho nº 2 Parque de carregamento

FEUPDesenho nÜ 2

Des.Escala

Contem

Projectou

Requerente

12345678910111213141516

n

23452 3 4 5 6 7 67

Parque de carregamento

PRO

DU

CED

BY

AN

AU

TOD

ESK

ED

UC

ATI

ON

AL

PRO

DU

CT


PRO

DU

CED

BY A

N A

UTO

DESK

EDU

CA

TION

AL PR

OD

UC

T


77

Anexo B.3 – Desenho nº 3 Quadro Q.E.C.

FEUP QUADRO Q.E.C.

Des.Escala

Contem

Projectou

Requerente

200A

40A

Desenho nÜ 3

PVC 75mm

PV

C 3

2mm

30mA

40A

30mA

30A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

40A

30mA

40A

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

PV

C 3

2mm

30A15A

PRO

DU

CED

BY

AN

AU

TOD

ESK

ED

UC

ATI

ON

AL

PRO

DU

CT


PRO

DU

CED

BY A

N A

UTO

DESK

EDU

CA

TION

AL PR

OD

UC

T


79

Anexo B.4 – Desenho nº 4 Esquema multifilar do sistema fotovoltaico

FEUPDesenho nÜ 4

Des.Escala

Contem

Projectou

Requerente

Esquema multifilar do sistema solar

PRO

DU

CED

BY

AN

AU

TOD

ESK

ED

UC

ATI

ON

AL

PRO

DU

CT


PRO

DU

CED

BY A

N A

UTO

DESK

EDU

CA

TION

AL PR

OD

UC

T


81

Anexo B.5 – Desenho nº 5 Planta do contentor

FEUPDesenho nÜ 5

Des.Escala

Contem

Projectou

Requerente

Planta do contentor

12345678910111213141516

PRO

DU

CED

BY

AN

AU

TOD

ESK

ED

UC

ATI

ON

AL

PRO

DU

CT


PRO

DU

CED

BY A

N A

UTO

DESK

EDU

CA

TION

AL PR

OD

UC

T


83

Anexo C - Relatório do PVSYST

87

Anexo D – Valores do ensaio de campo do sinal Wi-fi para

o lugar de estacionamento 1 e 16

88

Referências

[1] Moura, F. and Turton, H., “Driving energy system transformation with “vehicle-to-grid”

power”, 2006

[2] Electric Vehicles In The Early Years Of The Automobile. Disponível em

http://www.ieee.org/organizations/pes/public/2004/may/peshistory.html. Último acesso

Junho 2009.

[3] Leonor Matias, Diário de Notícias, “Automobilistas portugueses vão ter carro 100%

eléctrico em 2011”. Disponível em

http://www.afiaafia.pt/jornais/jornais2008/2008_07_jornais/2008_07_09_dn.htm. Último

acesso em Junho de 2009.

[4] Engineersedge. Disponível em http://www.engineersedge.com/battery/sli_battery.htm,

Ultimo acesso Junho 2009.

[5] CAR AND DEEP CYCLE BATTERY FAQ 2009. Disponível em http://www.batteryfaq.org/.

Último acesso Junho 2009.

[6] Dhameja, Sandeep, “Electric vehicle battery system”, Newnes 2001.

[7] BatteryUniversity. Disponível em http://www.batteryuniversity.com/partone-4.htm. Último

acesso em Junho de 2009.

[8] Larminie, James; Lowry, John, “Electric vehicle technology explained,” John Wiley & Sons,

Ltd, Estados Unidos, 2003.

[9] Lithium Ion technical handbook, Gold Peak Industries. Disponível em

www.gpbatteries.com.hk/html/pdf/Li-ion_handbook.pdf. Último acesso em Junho de 2009.

89

[10] Rechargeable battery. Disponível em http://en.wikipedia.org/wiki/Rechargeable_battery.

Último acesso em Junho de 2009.

[11] Abe, Kunihiro (Tokyo, JP), August 2001, “Battery charger for electric vehicle”, United States, Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha (Tokyo, JP), 6281660.

[12] Hammerslag, Julius G., “Battery charging and transfer system”, United States 5549443,

August 1996.

[13] “Directiva 2006/95/CE do Parlamento Europeu e do Concelho da União Europeia, de 12 de

Dezembro de 2006 relativa à harmonização das legislações dos Estados-Membros no domínio

do material eléctrico destinado a ser utilizado dentro de certos limites de tensão”

[14] “Directiva 2004/108/CE do Parlamento Europeu e do Conselho da União Europeia, de 15 de

Dezembro de 2004 relativa à aproximação das legislações dos Estados-Membros respeitantes

à compatibilidade electromagnética e que revoga a Directiva 89/336/CEE”

[15] “Directiva 2009/33/CE do Parlamento Europeu e do Conselho da União Europeia de 23 de

Abril de 2009 relativa à promoção de veículos de transporte rodoviário não poluentes e

energeticamente eficientes”

[16] (EDP) Energias de Portugal. Disponível em:

http://www.edp.pt/EDPI/Internet/PT/Group/Sustainability/Environment/SemanaMobilidade/

VeiculosElectricos/default.htm. Último acesso Junho 2009.

[17] Willette, Kempton and Amardeep Dhanju, “Electric Vehicles with V2G Storage for Large

Scale Wind Power”, 2006

[18] Maria Lopes, Público, “Acordo para carro eléctrico da Renault-Nissan”. Disponível em

http://ultimahora.publico.clix.pt/noticia.aspx?id=1347777. Último acesso Junho 2009.

[19] Think. Disponível em http://www.think.no/think. Último acesso Junho 2009.

[20] Fiat Phylla. Disponível em,

http://www.autobloggreen.com/2008/05/26/video-fiat-phylla-powered-by-sunshine/. Último

acesso Junho de 2009.

[21] The Reva Electric Car Company. Disponível em http://www.revaindia.com/. Último acesso

Junho de 2009.

[22] Smart EV. Disponível em http://www.zytekgroup.co.uk/Default.aspx?tid=153. Último


90

[23] Mitsubishi i MiEV. Disponível em http://www.mitsubishi-motors.com/special/ev. Último


[24] TESLA MOTORS. Disponível em http://www.teslamotors.com/. Último acesso Junho de

2009.

[25] Dodge EV. Disponível em

https://www.chryslerllc.com/en/innovation/envi/specs/dodge_vehicles.php. Último acesso

Junho de 2009.

[26] Protoscar Lampo. Disponível em http://www.protoscar.com/. Último acesso Junho de

2009.

[27] Lightning GT. Disponível em http://www.lightningcarcompany.co.uk/. Último acesso Junho

de 2009.

[28] Cláudio Monteiro, Energia Solar Fotovoltaica. 2008.

[29] Smart Synch – The Smart Meter System. Disponível em

http://www.smartsynch.com/SmartSynch_tms.htm. Último acesso Junho de 2009.

[30] Projecto GreenPro. Energia Fotovoltaica – Manual sobre tecnologias projecto e instalação

[31] Coulomb Technologies. Disponível em

http://www.coulombtech.com/products.php. Último acesso Junho de 2009

[32] DGGE, RTIEBT – Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão

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