José Nardi e André Foster, Agosto de 2015 Energia ... · Projeto e execução Sistemas de...
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Energia RenovávelPlanta Solar
José Nardi e André Foster, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil
© ABB Group August 28, 2015
Mercado de Energia Solar Fotovoltaica - Brasil
Energia Solar no Brasil
Legislação e Incentivos
Leilão de Energia
Conceitos Tecnologia Solar Fotovoltaica
Energia Solar
Capacidade de Produção
Capacidade instalada
Soluções ABB para Planta Solar Fotovoltaica
Energia Renovável – Planta SolarAgenda
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Base instalada:
Principais aplicações até hoje, são em P&D, telecomunicações,
Eletrificação rural e áreas remotas e serviços públicos.
Crescimento do Mercado:
Potencial estimado de geração - ordem TWp.
Reservatórios de Hidrelétricas em níveis realmente baixos.
Dificuldade na aprovação de projetos hidrelétricos.
Proximidade da geração ao mercado consumidor.
Necessidade de diversificar a matriz energética brasileira.
Limitantes:
Custo de instalação elevado.
Falta de produção de equipamentos nacional em larga escala.
Energia SolarMercado - Energia Solar no Brasil
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O Brasil está tentando introduzir durante os últimos anos
de energia solar através de programas de incentivo.
Alguns equipamentos para plantas solares receberam
incentivos do governo, mas todas elas relacionadas com a
instalação fora da rede devido a programas do governo de
inclusão social das comunidades isoladas (por exemplo:
Programa Luz para Todos).
Apenas a partir de Jan/2013 foi aprovada, a conexão de
plantas fotovoltaicas à rede, através do sistema de
medição do consumo líquido (Geração distribuída).
A poucos programas de financiamento para o segmento.
BNDES introduziu um plano especifico para plantas
fotovoltaicas, semelhante ao definido para projetos
eólicos.
Energia SolarMercado – Legislação Brasileira e incentivos
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2013 foi o primeiro ano em que a energia solar fotovoltaica
foi permitida a participar de um leilão federal de energia no
Brasil. Porém, competindo diretamente com as demais
fontes de energias. Não havendo assim projetos solares
leiloados em 2013.
Em 2013 ocorreu o primeiro leilão específico de energia
solar, promovido pelo Estado de Pernambuco. Foi leiloado
um total de 120 MWp, tendo um investimento de 600
MBRL.
Em 2014 foi realizado o 6º Leilão de Energia de Reserva
(LER) especifico para projetos fotovoltaicos, com a
contratação de 31 projetos somando 889 MW de
capacidade instalada dentre os 400 projetos (10.790MW)
cadastrados e um investimento de 4.144 MBRL.
Energia SolarMercado – Leilões de Energia
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Em 2015 serão realizados 2 Leilões de Energia de
Reserva (LER)
1º Leilão marcado para 28 de Agosto de 2015, tem 382
projetos cadastrados totalizando uma capacidade
instalada de 12.528 MW.
2º Leilão marcado para 13 de Novembro de 2015, tem
649 projetos cadastrados totalizando uma capacidade
instalada de 20.953 MW.
Os projetos, quase em sua totalidade, localizados na
região nordeste.
Energia SolarMercado – Leilões de Energia – Expectativa 2015/16
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Conceitos Tecnologia Solar FotovoltaicaFuncionamento da Planta Solar
Painéis Fotovoltaicos
String Box e / ou Combiner Box DC
Inversores (Centros de Inversão e
Transformação)
Quadro de distribuição AC
Subestação e conexão à rede
Sistemas Conectados à rede
Painéis Fotovoltaicos
Banco de Bateria
Cargas DC
Controlador de Carga
Inversores
Quadro de distribuição AC
Sistemas Isolados
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Conceitos Tecnologia Solar FotovoltaicaComposição Planta Solar Fotovoltaica
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Altos índices de irradiação entre os trópicos
Possibilidade de instalação próximo ao consumidor
Instalação em locais onde há pouca ou escassas fontes de energia renovável
Energia SolarCapacidade de Produção
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Alta irradiação em todo o território
Alta Capacidade de produção
Extenso território
Energia SolarCapacidade de Produção
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Energia SolarCapacidade de Geração Elétrica Instalada – MW
6
Principais Países produtores (2014):
Alemanha – 38.200 MW
China – 28.199 MW
Japão – 23.300 MW
Itália – 18.480 MW
Estados Unidos – 18.280 MW
França – 5.660 MW
Espanha – 5.358 MW
Demais Países – 40.914 MW
Capacidade Instalada de Geração SolarMaiores produtores – 2014 (%)
Fonte: IEA PVPS – Snapshot of Global PV Markets 2014
21%
16%
13%10%
10%
3%3%
23%
AlemanhaChinaJapaoItaliaEstados UnidosFrançaEspanhaRoW
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Energia SolarCapacidade de Geração Elétrica Instalada – MW
6
Capacidade Instalada
Mundo:
2013 – 138.856 MW
2014 – 178.391 MW
Crescimento de 28%
Capacidade Instalada de Geração Elétrica Brasil – 2014 (%)
66,60,01
28,25
3,65 1,45
Hídrica - 66,6% Solar - 0,01%
Térmica - 28,25% Eólica - 3,65%
Nuclear - 1,48%
Fonte: EPE – Balanço Energético 2015
Brasil :
2013 – 5 MW
2014 – 11 MW
Capacidade Instalada em relação ao
todas as fontes:
Brasil (2014) – 0,01% do Total
Mundo (2014) – 3,2% da Total
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String Box
Centro de Inversão e Transformação – Eletrocentro ou Skid:
02 (dois) Inversores PVS800 de 1MW
01 (um) Transformador (Seco ou Óleo)
01 (um) Cubículo de Média Tensão / Religador até
34,5kV
Subestação Elevadora
Sistema de Automação
Estação Meteorológica
Cabos de Baixa Tensão AC e DC
Cabos de Média Tesão
Supervisão de Montagem e Comissionamento
Sistemas de Geração – SolarSolução ABB – Escopo de Fornecimento
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Quadro de Proteção DC
Disjuntor / Fusível / Chave
Seccionadora e Supressor de Surto.
Quadro Gemini IP65.
Fácil e Rápido Comissionamento
Sistema de Monitoramento de String
Medição de Corrente para detecção
de Strings com falha
Detecção de degradação de String.
Demais Características
16 ou 24 entradas – 320Adc /
1000Vdc
Medição de Tensão do arranjo
Protocolo Modbus RTU RS485
Sistemas de Geração – SolarQuadros de Proteção DC e Stringboxes
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Centro de Inversão e Transformação – Eletrocentro ou Skid:
02 (dois) Inversores PVS800
01 (um) Transformador (Seco ou Óleo)
01 (um) Cubículo de Média Tensão até 34,5kV
Sistemas de Geração – SolarCentro de Inversão e Transformação
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Principais critérios dos Inversores
Performance > 98%.
Precisão MPPT.
Perdas em Altitude (Fator de derating
acima 2.000 mts).
Mínimas perdas por temperatura.
Amplo intervalo de Tensão DC de Entrada
Alta disponibilidade
Entradas DC com medição de corrente
Restart Automático
Compensação de Potencia Reativa
Ferramentas de Simulação
5 anos de garantia
Sistemas de Geração – SolarCentro de Inversão e Transformação - Inversor
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Tipos de Transformadores:
A Seco.
A Óleo:
Comum / Pedestal
Principais critérios de seleção dos
Transformadores:
Baixas Perdas no transformador.
Regulação de carga.
Baixa Manutenção.
Monitoramento de Temperatura e
Proteção
Ferramenta de calculo de
Performance e perdas.
Sistemas de Geração – SolarCentro de Inversão e Transformação - Transformador
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Atuação como religador, seccionadora
ou chave de abertura em carga
Instalação externa (em pátio ou em
poste)
Relê de Proteção e automação –
RER620
Cubiculo Isolado a Gás SF6 - SafePlus Religador Automático - Gridshield
Solução Modular (C – V – F)
Compacta
Isolado a gás SF6
Instalação Abrigada
Sistemas de Geração – SolarCentro de Inversão e Transformação – Média Tensão
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Subestação Elevadora:
Tensão Nominal: 69 / 138 /
230kV
Transformador de tensão e
corrente
Transformador de Potência
Seccionadora
Chave desconexão
Disjuntor
Proteção e Controle
Projeto e execução
Sistemas de Geração – SolarSubestação Elevadora
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Sistemas de Geração – SolareBOP – Automação e Controle
Automação tem papel chave na operação, manutenção e otimização de plantas solares;
Novas funcionalidades orientadas ao processo de otimização, permitem aumentar a
performance econômica da planta;
Em sistemas fotovoltaicos a integração da eletrônica de potência está abrindo uma nova
dimensão na operação otimizada dessas plantas;
A nível de DCS é controlado:
Controles dos equipamentos de eletrônica de potência (ex. Inversores)
Otimização de chaveamentos
Tratamentos de Eventos e alarmes
A nível de automação local é executado:
Tracker (Seguidores)
Algoritmo mais preciso para sistema de seguidor solar
Implementação de controle de movimento em um ou dois eixos
Quadro de conexão de potência:
Gerenciamento de quadros de potência
Medição de correntes por String
Controle de corrente para detecção de falhas em strings
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Sistemas de Geração – SolareBOP – Automação e Controle – Arquitetura
Solução expansível e escalável para qualquer tamanho de planta
Todos os componentes de hardware e software se aplicam na
arquitetura escalável
Reutilizável padrão sistemático fácil .
Internet
2 MWInversor Inversor
Média
TensãoTransformador
Estação
Meteorológica
AC500
Switch RS485
RS485
TCP/IP
TCP/IP
2 MWInversor Inversor
Média
TensãoTransformador
Estação
Meteorológica
AC500
Switch RS485
RS485
TCP/IP
TCP/IP
2 MWInversor Inversor
Média
TensãoTransformador
Estação
Meteorológica
AC500
Switch RS485
RS485
TCP/IP
TCP/IP
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Sistemas de Geração – SolarEstação Meteorológica
Estação Meteorológica
Medição de Temperatura Ambiente
Medição da Irradiação Solar
Medição da Direção do Vento
Medição da Velocidade do Vento
Sensores, unidade de aquisição de dados e comunicação
RS485 em uma única unidade
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