TCC2 2014 1 Roberta Final

7/24/2019 TCC2 2014 1 Roberta Final

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Universidade Federal de UberlndiaFaculdade de Engenharia Eltrica

ROBERTA RAMOS SANTOS

ESTUDO DE MICRO-REDES DE ENERGIA ELTRICA COMGERAO DISTRIBUDA A PARTIR DE FONTES RENOVVEIS

Uberlndia2014


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ROBERTA RAMOS SANTOS

ESTUDO DE MICRO-REDES DE ENERGIA ELTRICA COMGERAO DISTRIBUDA A PARTIR DE FONTES RENOVVEIS

Trabalho apresentado como requisito parcial deavaliao na disciplina Trabalho de Concluso deCurso 2 do Curso de Engenharia Eltrica daUniversidade Federal de Uberlndia.

Orientador: Geraldo Caixeta Guimares

______________________________________________

Assinatura do Orientador

Uberlndia2014


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Dedico este trabalho minha famlia pelo

estmulo, carinho e compreenso.


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AGRADECIMENTOS

Primeiramente aos meus pais, Rogrio Luiz dos Santos e Sueli Vieira Ramos Santos, e as

minhas irms, Renata Ramos Santos e Rafaela Ramos Santos, pelo apoio, pacincia e carinho

incondicional.

Ao Prof. Geraldo Caixeta Guimares pelo incentivo, motiva o e orientao deste trabalho.

Ao meu namorado, Andr Luiz Barroso, e amigos, pelo companherismo e amparo em minha

formao e que continuaro em minha vida com certeza.


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ESTUDO DE MICRO-REDES DE ENERGIA ELTRICA COM GERAO

DISTRIBUDA A PARTIR DE FONTES RENOVVEIS

RESUMO

Este trabalho apresenta uma metodologia adequada para o dimensionamento de um sistema

fotovoltaico conectado rede de energia eltrica. A metodologia proposta baseia-se na teoria e

nas relaes matemticas para estudar e escolher um modelo de mdulo fotovoltaico, um

inversor, quadros de proteo de corrente contnua e corrente alternada, medidores bidirecionais,

alm de fusveis e dispositivos de proteo. Visa tambm conhecer algumas normas da ANEEL e

da ABNT relacionadas micro-redes na gerao distribuda. Para ilustrar a tcnica desenvolvida,

o estudo de caso realizado em uma residncia de Uberlndia. Estes estudos mostram um

roteiro que pode ser seguido e as dificuldades enfrentadas para conclu-lo.


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STUDY OF MICRO-POWER NETWORKS WITH DISTRIBUTED GENERATION

FROM RENEWABLE SOURCESDE

ABSTRACT

This work presents an appropriate methodology for the sizing of a photovoltaic system connected

to the electrical power grid. The proposed methodology is based on theory and mathematical

relations to study and choose a model of photovoltaic module, a grid-tie inverter, DC and AC

protection frames, bi-directional meters, as well as fuses and protection devices. It also aims to

meet some standards of ANEEL and ABNT related to micro-networks in distributed generation.

To illustrate the technique developed, the case study is conducted at a residence of Uberlndia.

These studies show a script that can be followed and the difficulties faced to complete it.


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LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1Matriz de energia eltrica do Brasil............................................................................. 12

Figura 2Procedimento de acesso ao sistema de distribuio.................................................. 16

Figura 3Estrutura de uma clula fotovoltaica........................................................................... 17

Figura 4Mdulos FV ligados em srie e em paralelo............................................................... 19

Figura 5Curva V x I de um painel FV....................................................................................... 20

Figura 6Curva V x P de um mdulo FV.................................................................................... 21

Figura 7Radiao solar mdia diria anual de Minas Gerais................................................... 22

Figura 8Mdulo solar fixo voltado para o norte geogrfico....................................................... 24

Figura 9Relao entre a altura a haste, o comprimento do mdulo e o ngulo de inclinao. 26

Figura 10Resultado do sombreamento da curva V x I de um mdulo FV................................ 27

Figura 11Forma de conexo do acessante (com inversor) rede de BT................................. 30

Figura 12Esquema eltrico de um caixa de strings.................................................................. 31

Figura 13Quadro de proteo de CC....................................................................................... 32

Figura 14Quadro de proteo de CA........................................................................................ 33

Figura 15Informaes gerais do mdulo FV Bosch c-Si M60 30117....................................... 36Figura 16Caractersticas eltricas em STC do mdulo FV Bosch c-Si M60 EU30117............ 37

Figura 17Caractersticas do inversor Sunway M MPLUS......................................................... 39

Figura 18Caractersticas tcnicas do inversor Sunway M MPLUS........................................... 39

Figura 19Caractersticas eltricas do cabo FLEX-SOL-XL...................................................... 40

Figura 20Informaes eltricas do medidor MD2400-1E......................................................... 41

Figura 21Organizao e componentes de um SFCR............................................................... 42

Figura 22Tarifas de fornecimento da CEMIG........................................................................... 43


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1Eficincia de diferentes tipos de clulas e mdulos FV............................................... 18

Tabela 2ngulo de correo para o norte geogrfico referente alguns estados brasileiros... 24

Tabela 3ngulo de inclinao em relao a latitude................................................................. 25

Tabela 4 - Latitude geogrfica de algumas cidades brasileiras..................................................... 26

Tabela 5Conta de energia eltrica de uma residncia.............................................................. 35


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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNTAssociao Brasileira de Normas Tcnicas.

ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica.

BTBaixa Tenso.

CACorrente Alternada.

CCCorrente Contnua.

DDRDispositivo Diferencial Residual.

DPSDispositivo de Proteo de Surto.

FVFotovoltaico.

INMETROInstituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia.

LTLinha de Transmisso.

MPPT Maximum Power Point Tracking.

NOCTNormal Operation Cell Temperature.

PRODIST - Procedimentos de Distribuio de Energia Eltrica no

Sistema Eltrico Nacional

SFVCRSistema Fotovoltaico Conectado Rede.

STCStandard Test Conditions.


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Sumrio

1INTRODUO .................................................................................................................................. 12

1.1PROBLEMATIZAO.......................................................................................................................... 12

1.2OBJETIVOS....................................................................................................................................... 13

1.2.1 Objetivos especficos ................................................................................................................... 13

2MICROGERAO ............................................................................................................................ 13

2.1LEIS E NORMAS ENVOLVIDAS............................................................................................................. 14

3SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO REDE....................................................................... 16

3.1MDULOS FV ................................................................................................................................... 16

3.1.1 Tipos de clulas FV ...................................................................................................................... 17

3.1.2 Caractersticas dos mdulos FV ................................................................................................... 18

3.1.3 Quantidade de mdulos FV ......................................................................................................... 21

3.1.4 Referncia dos mdulos FV ......................................................................................................... 23

3.1.5 Sombreamento de mdulos FV ................................................................................................... 26

3.2INVERSORES.................................................................................................................................... 28

3.2.1 Tipos de inversores...................................................................................................................... 28

3.2.2 Caractersticas dos inversores ..................................................................................................... 28

3.2.3 Requisitos de instalao dos inversores ...................................................................................... 30

3.3CAIXAS DE STRINGS.......................................................................................................................... 31

3.4QUADRO DE PROTEO DE CC .......................................................................................................... 32

3.5QUADRO DE PROTEO DE CA .......................................................................................................... 33

3.6MEDIDOR DE ENERGIA....................................................................................................................... 34

4 DIMENSIONAMENTO DO SFVCR ................................................................................................... 34

4.1DEMANDA........................................................................................................................................ 34

4.2MODELO DO MDULO FV .................................................................................................................. 36

4.2.1 Escolha do mdulo FV ................................................................................................................. 364.2.2 Conjunto FV ................................................................................................................................. 37

4.2.3 Instalao do mdulo FV ............................................................................................................. 38

4.3MODELO DE INVERSOR...................................................................................................................... 38

4.4FUSVEIS DA CAIXA STRING................................................................................................................ 40

4.5CONDUTOR DO LADO CC .................................................................................................................. 40

4.6CONDUTOR DO LADO CA .................................................................................................................. 41

4.7MEDIDOR BIDIRECIONAL.................................................................................................................... 41

5RESULTADOS .................................................................................................................................. 41

5.1RETORNO DO INVESTIMENTO............................................................................................................. 42


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6CONCLUSES ................................................................................................................................. 44

7 REFERNCIAS ................................................................................................................................. 45

8 ANEXOS ........................................................................................................................................... 47

8.1CONSUMO ANUAL DE ENERGIA ELTRICA POR CLASSE (NACIONAL):19952013 ................................ 47

8.2CATLOGO DO MDULO FV ............................................................................................................... 488.3CATLOGO DO INVERSOR.................................................................................................................. 49

8.4CATLOGO DO CONDUTOR DO LADO CC ............................................................................................ 51

8.5CATLOGO DO MEDIDOR BIDIRECIONAL.............................................................................................. 52


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1 INTRODUO

Devido principalmente, ao significativo aumento do consumo energtico e a posio

concentrada das fontes de gerao percebida a necessidade de uma reengenharia no sistema

de distribuio voltado para as micro-redes na gerao distribuda a partir de fontes renovveis.

1.1 Problematizao

Em nvel nacional, se percebe um aumento do consumo energtico, principalmente, devido

ao crescimento populacional e da demanda. Segundo as informaes presentes em Anexo, nos

anos de 2011, 2012 e 2013, o Brasil obteve uma alta de consumo de energia eltrica de 4,2%,

3,5% e 3,4%, respectivamente. Sendo que, a maior contribuio para esta elevao do consumo

de eletricidade, no ltimo ano, veio do segmento residencial (6,2%), cuja forte demanda

atribuda expanso de posse e ao maior uso de eletrodomsticos nos domiclios. (EPE, 2014).

A Figura 1 mostra que a gerao de energia eltrica brasileira se concentra 66,96% nas

hidroeltricas, ou seja, caracterizada por um sistema centralizado, que necessita de uma

grande estrutura de transmisso para entregar esta energia aos diversos consumidores

espalhados por todo territrio nacional.

Figura 1Matriz de energia eltrica do Brasil.

Fonte: (http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.asp).

Alm disto, as perdas nas longas LTs, a localizao de potenciais hidrulicos distantes

(Regio Norte) dos grandes centros consumidores (Regio Sudeste), o tempo para construir


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hidroeltricas, o provvel esgotamento do potencial de rios, a necessidade de manter nossa

matriz geradora eminentemente verde e os custos ambientais, econmicos e sociais so

dificuldades enfrentadas atualmente pelo setor energtico.

Assim, constatada certa precariedade na malha energtica brasileira, surgiram novos

ambientes produtivos de energia, no qual se destaca as micro-redes na gerao distribuda a

partir de fontes renovveis. (CRUZ, 2013).

1.2 Objetivos

O objetivo geral estudar e compreender os requisitos bsicos para instalao de uma

micro-rede de energia eltrica na gerao distribuda, no Brasil, a partir da energia solar.

1.2.1 Objetivos especficos Conhecer as normas e leis que asseguram a microgerao;

Aprofundar o conhecimento sobre SFVCR;

Dimensionar um SFVCR;

Analisar os resultados.

2 MICROGERAO

Por definio, gerao distribuda de energia eltrica caracterizada pelo uso de

geradores descentralizados, em locais prximos da carga e em nveis de baixa tenso. Amigrogerao o meio pelo qual se efetiva a gerao distribuda.

O trecho descrito abaixo cita algumas vantagens da microgerao junto gerao

distribuda:

[...] contribuir com o sistema eltrico nacional quanto confiabilidade e

estabilidade, pois pode diminuir a dependncia do parque gerador com

despacho centralizado, [...] Ao descentralizar a gerao de energia eltrica,

reduzir a necessidade de investimentos em redes de transmisso, de

interligao regional e de distribuio para o trfego de energia produzida. Com

a reduo das LTs, possibilitar ganhos financeiros que sero distribudos entre

consumidores e geradores. Diante do crescimento da demanda, a gerao

distribuda ter maior agilidade, devido aos menores prazos e menor

complexidade para a obteno de licenciamento e liberao na implantao dos

projetos. (CRUZ, 2013).


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A microgerao implantada de duas maneiras: autnoma e conectada rede. O

sistema autnomo ou isolado visa atender os locais nos quais a energia eltrica no chegou.

Podem ser usadas em ilhas, praias, zonas rurais e comunidades isoladas.

J os sistemas conectados rede, funcionam de forma paralela, e tem sua aplicao em

locais que j existe rede de eletricidade. So desenvolvidos no intuito de reduzir ou eliminar o

consumo da rede pblica ou ate mesmo gerar excedente de energia.

As tecnologias envolvidas nestes tipos de projetos so, principalmente, baseadas em

fontes intermitentes de energia, em destaque elica e solar FV. Est ltima, tende a ser a

tecnologia predominante no Brasil, pois sua localizao geogrfica prestigiada por receber altos

ndices de radiao solar.

As redes convencionais de distribuio so identificadas, em geral, por serem radiais,

com fluxo de potncia percorrendo das subestaes at as cargas, acarretando uma queda de

tenso ao longo dos alimentadores. Por outro lado, as micro-redes a partir de fontes renovveis

em momentos de acentuao da potncia entregue por essas fontes, alteram a direo do fluxo

de potncia, ocasionando um aumento de tenso nos pontos em que est sendo injetada na

rede.

Outra diferena constatada entre os dois modos de se produzir energia, relacionado aos

equipamentos utilizados para a proteo. Na rede eltrica que somos habituados, os dispositivos

de deteco de sobrecorrente (fusveis, rels) so facilmente encontrados, mas na gerao

distribuda os ajustes e configuraes de funcionamento tem que se adaptarem as condies

adversas da microgerao. (FALCO, 2013)

2.1 Leis e normas envolvidas

Estados Unidos, Unio Europeia, Canad, China, Coria e Austrlia so alguns pases

que possuem normas e procedimentos sobre sistemas conectados rede mais consolidados.

Ento o Brasil observa estas experincias e complementa com seus prprios padres.

A ANEEL publicou em 17 de abril de 2012 a Resoluo Normativa n 482, que estabelece

as condies gerais para o acesso a mini e microgerao distribuda. No trecho a seguir, est

uma passagem deste documento.

I - microgerao distribuda: central geradora de energia eltrica, com potncia instalada

menor ou igual a 100 kW e que utilize fontes com base em energia hidrulica, solar,

elica, biomassa ou cogerao qualificada, conforme regulamentao da ANEEL,

conectada na rede de distribuio por meio de instalaes de unidades consumidoras;


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II - minigerao distribuda: central geradora de energia eltrica, com potncia instalada

superior a 100 kW e menor ou igual a 1 MW para fontes com base em energia hidrulica,

solar, elica, biomassa ou cogerao qualificada, conforme regulamentao da ANEEL,

conectada na rede de distribuio por meio de instalaes de unidades consumidoras;

III - sistema de compensao de energia eltrica: sistema no qual a energia ativa injetadapor unidade consumidora com microgerao distribuda ou minigerao distribuda

cedida, por meio de emprstimo gratuito, distribuidora local e posteriormente

compensada com o consumo de energia eltrica ativa dessa mesma unidade

consumidora ou de outra unidade consumidora de mesma titularidade da unidade

consumidora onde os crditos foram gerados, desde que possua o mesmo Cadastro de

Pessoa Fsica (CPF) ou Cadastro de Pessoa Jurdica (CNPJ) junto ao Ministrio da

Fazenda. (ANEEL, 2012).

Como mostrado na citao, o sistema de tarifas no qual um consumidor que quer

implantar a micro ou a minigerao o sistema de compensao de energia, conhecido por net

metering. Neste mtodo de tarifao, no final de cada ms o acessante paga somente pela

diferena do que consumiu e o que injetou. Mas se no usar o crdito aps 36 meses de sua

gerao, o microprodutor perder este direito e no ser remunerado pela energia produzida.

Neste mesma resoluo, foi definido que o produtor de energia deve se adequar ao sistema de

medio, arcando com as despesas de um medidor eletrnico bidirecional ou dois medidores em

sentidos opostos.

Para complementar esta norma, entrou em vigncia o Mdulo 3 Acesso ao Sistema de

Distribuio da PRODIST. Esse documento tem como objetivo estabelecer as condies de

acesso, compreendendo a conexo e o uso, ao sistema de distribuio, [...] e definir os critrios

tcnicos e operacionais, os requisitos de projeto, as informaes, os dados e a implementao da

conexo, aplicando-se aos novos acessantes bem como aos existentes..

Conforme este documento, o acesso ao sistema de distribuio viabilizado quando

ocorre o cumprimento das etapas apresentadas de forma resumida na Figura 2.


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Figura 2Procedimento de acesso ao sistema de distribuio.

Fonte: (CEMIG, 2012).

As informaes sobre critrios tcnicos e operacionais, requisitos de projeto, instalaes

de novas conexes, contratos, requisitos para operao, manuteno e segurana da conexo,

so definidas tambm no documento do PRODIST.

3 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO REDE

Os SFVCR, seja ele de mini ou microgerao, so instalados em consumidoresresidenciais, comerciais e industriais. A inteno destes projetos reduzir a dependncia da

energia da rede pblica, suprindo parcialmente ou totalmente a demanda de energia eltrica.

Com isto, as pessoas adeptas a este sistema, iro economizar ao pagar a conta de energia.

A metodologia utilizada neste trabalho ser baseada nos autores Jonas Rafael GAZOLI e

Marcelo Gradella VILLALVA (2013).

3.1 Mdulos FV

A energia do Sol pode ser utilizada para produzir eletricidade pelo efeito fotovoltaico, que

consiste na converso direta de luz solar em energia eltrica. (GAZOLI; VILLALVA, 2013). A

Figura 3 a seguir representa a estrutura de uma clula solar, ou clula fotovoltaica, formada por

duas camadas de material semicondutor P e N e pelos seus terminais eltricos.


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Figura 3Estrutura de uma clula fotovoltaica.

Fonte: (http://www.energetica-pv.com/index.php?id=194).

A grade e a base metlica so responsveis pela coleta de corrente eltrica produzida

pela ao da luz que ir energizar uma determinada carga.

A camada tipo N, recebe essa denominao, por possuir eltrons em excesso, tornando o

material negativo, pois o eltron uma partcula negativa. J o semicondutor P, tem uma

quantidade inferior de eltrons do que teria um material semicondutor puro, fazendo o material

ser positivo.

Quando juntas e na presena de luz solar, os eltrons excedentes da camada N migram

para camada P, ocupam os espaos vazios das lacunas, originando um campo eltrico e

consequentemente criam uma barreira de potencial entre as duas camadas. Mecanismo este,

representando tambm na Figura 3.

3.1.1 Tipos de clulas FVO silcio, extrado do mineral quartzo, a matria-prima de aproximadamente 95% de

todas as clulas FV produzidas no mundo. E mesmo tendo o silcio como principal componente,

elas se diferenciam na forma de serem fabricadas e na sua eficincia, como mostra a Tabela 1.


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Tabela 1Eficincia de diferentes tipos de clulas e mdulos FV.

Material da clula fotovoltaica Eficincia da clula em

laboratrio

Eficincia da clula

comercial

Eficincia dos mdulos

comerciais

Silcio monocristalino 24,7% 18% 14%Silcio policristalino 19,8% 15% 13%

Silcio cristalino de filme fino 19,2% 9,5% 7,9%

Silcio amorfo 13% 10,5% 7,5%

Silcio micromorfo 12% 10,7% 9,1%

Clula solar hbrida 20,1% 17,3% 15,2%

CIS,CIGS 18,8% 14% 10%

Telureto de cdmio 16,4% 10% 9%

Fonte: Adaptada de Energia fotovoltaicaManual sobre tecnologias, projeto e instalao, Portugal, 2004.

Comparando estas diferentes tecnologias fotovoltaicas, as clulas e mdulos de silcio

monocristalino, policristalino e da clula solar hbrida so as mais eficientes. Portanto, sero

expostas as principais caractersticas delas.

Clula de silcio monocristalino: Possuem uma fisionomia normalmente azulada escura ou

preta, de forma uniforme. Apesar de ser um dos tipos de clulas mais eficientes

fornecidas em grande quantidade no mercado, apresentam um custo de produo maior

que das concorrentes. So quebradias e inflexveis, ou seja, no possuem resistncia

mecnica analisando-as sozinha;

Clula de silcio policristalino: So identificadas pela heterogeneidade da cor azul. Assim

como as clulas de silcio monocristalino, essas clulas so rgidas e frgeis. Em relao

ao preo, elas so mais baratas, mas tambm tem menor eficincia;

Clula solar hbrida: uma juno da clula cristalina comum com uma clula de filme

fino, alm de uma fina camada de silcio sem impurezas. Equiparando-a com as outras,

elas se destacam pela maior produo de energia em altas temperaturas. Seu custo se

torna cada vez mais interessante, devido a pouca utilizao de matria-prima em sua

confeco.

3.1.2 Caractersticas dos mdulos FVApenas uma clula FV produz pouca eletricidade, logo surgiram os mdulos, painis ou

placas, que so um conjunto de clulas montadas sobre uma estrutura rgida e conectadas

eletricamente (GAZOLI; VILLALVA, 2013), para elevar esse potencial eltrico. Este elemento


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composto por vidro, lmina de plstico, clulas fotovoltaicas, conexes eltricas, lmina de

suporte, cabos e conectores, caixa de conexes e moldura de alumnio.

No sendo suficiente o emprego de somente um mdulo, emprega-se o artifcio de

conect-los em srie e/ou paralelo. A Figura 4, mostra de forma genrica os valores de tenso e

corrente para cada tipo de arranjo.

Figura 4Mdulos FV ligados em srie e em paralelo.

Fonte: (http://www.mpptsolar.com/pt/home.html).

Na ligao em srie, o valor da corrente Ique passa em cada placa, o mesmo de um

mdulo individual. A tenso Vde circuito aberto a soma da tenso de cada painel, e por isso

geralmente, so usadas em sistemas conectados rede eltrica.

(3. 1) (3. 2) (3. 3)

sendo:

= tenso final de um conjunto de mdulos ligados em srie; = corrente final de um conjunto de mdulos ligados em srie;= potncia final do conjunto srie e/ou paralelo;= quantidade de mdulos ligados em srie.


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Quando so interligados em paralelo, conforme visto na Figura 4, os valores de tenso e

corrente so obtidos de forma inversa: a corrente I do arranjo igual soma de todas as

correntes dos mdulos do agrupamento e a tenso V a mesma de uma nica placa. Neste

caso, mais comum utilizar esse mtodo para sistemas fotovoltaicos autnomos, pois trabalham

com tenses mais baixas.

(3. 4) (3. 5)

sendo:

= tenso final de um conjunto de mdulos ligados em paralelo;

= corrente final de um conjunto de mdulos ligados em paralelo;= quantidade de mdulos em paralelo.

E ainda, pode se conectar os mdulos em srie e paralelo a fim de aumentar a potncia

do sistema.

Permanecendo ainda, nas caractersticas eltricas do painel fotovoltaico, temos nas

Figuras 5 e 6 o seu comportamento da tenso em funo da corrente e da tenso em funo da

potncia, respectivamente.

Figura 5Curva V x I de um painel FV.

Fonte: (http://lsf.iee.usp.br/lsf/pdf/mestrado/Mestrado_Marcelo_Pinho_Almeida.pdf).


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Na curva V x I, so marcados trs pontos: a corrente de curto-circuito (Isc), o ponto

mximo de potncia (PMP) e a tenso de circuito aberto (Voc).

J na curva V x P correspondente, so ressaltados dois pontos: ponto mximo de

potncia (PMP) e tenso de circuito aberto (Voc).

Figura 6Curva V x P de um mdulo FV.Fonte: (http://lsf.iee.usp.br/lsf/pdf/mestrado/Mestrado_Marcelo_Pinho_Almeida.pdf).

Com esses pontos possvel concluir que a carga conectada aos terminais das placas

FV que determinam a curva. Se a demanda exigir pouca corrente, a tenso do painel ser mais

elevada, aproximando da Voc. Por outro lado, se ligarmos uma carga que demanda muita

corrente, a tenso de sada tende para baixo.

Todo este raciocnio vlido para uma situao ideal. Na prtica, a radiao solar e a

temperatura tambm influenciam no comportamento eltrico dos mdulos FV. A corrente eltrica

mxima varia proporcionalmente irradincia. E a temperatura varia inversamente proporcional a

tenso, ou seja, para valores elevados de temperatura as tenses so pequenas, e para

temperaturas baixas as tenses so maiores.

3.1.3 Quantidade de mdulos FVNa instalao de um sistema fotovoltaico preciso saber definir, na teoria, quanta energia

gerada diariamente ou mensalmente por um mdulo FV. E consequentemente, calcular quantosdeles sero necessrios para produzir a quantia de energia eltrica desejada.


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Como os SFVCR sempre dispem de um sistema de MPPT, o mtodo de insolao o

mais satisfatrio para determinar a energia produzida por um painel. Esta metodologia consiste

em relacionar a insolao, expressa em Wh/m2/dia, com a rea e eficincia da placa.

(3. 6)

onde:

= energia produzida pelo mdulo diaramente [Wh];= insolao diria [Wh/m2/dia];= rea de superfcie do mdulo [m2];

= eficincia do mdulo.

O valor correspondente insolao diria () para uma regio geogrfica conseguidoem mapas solarimtricos. A Figura 7 ilustra, por exemplo, a insolao no estado de Minas Gerais.

Figura 7Radiao solar mdia diria anual de Minas Gerais.

Fonte: (http://www.cemig.com.br/pt-br/A_Cemig_e_o_Futuro/inovacao/Alternativas_Energeticas/

Documents/Atlas_Solarimetrico_CEMIG_12_09_menor.pdf).


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J as variveis e so levantadas do catlogo do mdulo FV escolhido. Se por umacaso a eficincia no for fornecida pelo fabricante, possvel identifica-la segundo suas

caractersticas e utilizando a frmula a seguir.

(3. 7)

sendo:

= potncia mxima ou de pico do mdulo [W].

Depois de calculado a energia produzida por um painel e conhecido tambm o valor da

demanda pelo projetista, possvel determinar o nmero de mdulos que sero usados noSFVCR:

(3. 8)

sendo:

= nmero de mdulos da instalao fotovoltaica;= energia produzida pelo sistema [kWh] no intervalo de tempo considerado; = energia produzida por um mdulo [kWh] no mesmo intervalo de tempo.

3.1.4 Referncia dos mdulos FVPara que as placas sejam instaladas de forma correta, algum conhecimento sobre a

incidncia dos raios solares em nosso planeta necessrio obter.

Muitos so os fatores que afetam a construo dos sistemas fotovoltaicos para a gerao

de energia eltrica, tais como: movimento de translao e rotao, declinao solar, altura solar,

ngulo azimutal e ngulo de incidncia. Mas a fim de simplificar o entendimento, consideraremos

como regras bsicas a definio dos dois ltimos aspectos citados.

Segundo GAZOLI e VILLALVA (2013), azimutal o ngulo de orientao dos raios

solares com relao ao norte geogrfico. Empregando esta definio para um observador do

hemisfrio sul, temos que ao meio-dia solar, ele ver o Sol rigorosamente sua frente, conhecido

como o ngulo azimutal nulo. Durante o perodo da manh o ngulo azimutal varia com o Sol do

lado direito e a tarde, do lado esquerdo.


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Ento, em casos nos quais os painis solares so fixos, o mais adequado orient-los

com sua face voltada para o norte geogrfico, assim como est na Figura 8, pois a incidncia de

raios solares em sua superfcie ser durante o dia todo.

Figura 8Mdulo solar fixo voltado para o norte geogrfico.

Fonte: (GAZOLI; VILLALVA, 2013).

Se subtrairmos o ngulo de correo, identificado na Tabela 2, do ngulo indicado pela

bssola, conseguimos determinar com mais preciso o ngulo de norte geogrfico.

Tabela 2ngulo de correo para o norte geogrfico referente a alguns estados brasileiros.

Estado brasileiro ngulo de correo

Acre (AC) 5

Amap (AP) 18

Amazonas (AM) 11

Bahia (BA) 22

Cear (CE) 22

Esprito Santo (ES) 22

Gois (GO) 19

Maranho (MA) 21

Mato Grosso (MT) 15

Mato Grosso do Sul (MS) 15

Minas Gerais (MG) 21


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Par (PA) 18

Paran (PR) 16

Pernambuco (PE) 22

Rio de Janeiro (RJ) 22

Rio Grande do Norte (RN) 22 Rio Grande do Sul (RS) 14

Rondnia (RO) 11

Roraima (RR) 13

Santa Catarina (SC) 16

So Paulo (SP) 19

Tocantins (TO) 20

Fonte: GAZOLI e VILLALVA (2013).

O outro fator que vamos especificar o ngulo de inclinao. Este ngulo considerado

ideal, quando todos os raios solares incidirem perpendicularmente superfcie do mdulo. Como

sabemos, a posio do Sol altera ao longo do dia e do ano, ento a fim de possibilitar uma boa

produo mdia de energia, se estabelece um ngulo fixo de inclinao ().

O () fica em funo da latitude da localidade em que se deseja instalar o sistema FV.

Onde para cada latitude, existe um ngulo fixo de inclinao j determinado, como mostra a

Tabela 3.

Tabela 3ngulo de inclinao em relao a latitude.

Latitude ngulo de inclinao recomendando

0 a 10 = 10

11 a 20 = latitude

21 a 30 = latitude + 5

31 a 40 = latitude + 10

41 ou mais = latitude + 15

Fonte: Installation and Safety Manual of the Bosch Solar Moduels.

No intuito de ajudar o projetista na instalao da placa solar, a Tabela 4 apresenta as

latitudes de algumas cidades brasileiras.


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Tabela 4 - Latitude geogrfica de algumas cidades brasileiras.

Cidades Latitude

So Paulo 23 S

Rio de Janeiro 22 S

Belo Horizonte 19 SUberlndia 18 S

Boa Vista 02 N

Fonte: (http://www.apolo11.com/latlon.php?uf=rr&cityid=22).

Seguindo este mtodo, precisa-se calcular a altura da haste de fixao (z), em funo do

ngulo obtido (), considerando tambm o comprimento do painel (L). Esta relao

representada pela equao (3. 9) e pela Figura 9 a seguir:

Figura 9Relao entre a altura a haste, o comprimento do mdulo e o ngulo de inclinao.Fonte: (GAZOLI; VILLALVA, 2013).

(3. 9)

Caso os mdulos solares possuam rastreamento automtico da posio do Sol, a

captao de energia por eles aumenta, pois o movimento no eixo horizontal proporciona o ajuste

do ngulo e a inclinao para adequar-se altura solar e a rotao no eixo vertical, permite a

placa FV acompanhar o movimento do Sol ao longo do dia. Entretanto, esse mecanismo carece

de mais manuteno e eleva o custo do painel.

3.1.5 Sombreamento de mdulos FVUm detalhe que deve receber uma ateno especial o local onde os mdulos FV sero

instalados, pois a presena de prdios, rvores e outros obstculos que impedem ou diminuem a

chegada de luz solar nas clulas prejudicam o seu funcionamento geral. Este fenmeno

conhecido como sombreamento.


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Partindo do parmetro, j mencionado anteriormente, de que a corrente eltrica mxima

diretamente proporcional irradincia, uma clula do painel que a passagem de luz est

bloqueada vai possuir uma corrente eltrica muito pequena ou at mesmo nula. O contratempo

neste caso que a clula problemtica acaba limitando a corrente das outras clulas, pois esto

conectadas em srie.

Na tentativa de amenizar o efeito do sombreamento nas placas FV, a maioria dos

fabricantes acrescentam ligados em paralelo com as clulas diodos de bypass(ou de passagem).

Com o uso deste elemento, a corrente da clula escurecida desviada pelo diodo.

Na Figura 10 vemos um comparativo entre os comportamentos de quatro mdulos em

srie com e sem diodo bypass.

A linha tracejada representa a curva V x I dos mdulos com sombreamento de 50% em

apenas uma clula, sem o uso de diodo de desvio a cada dezoito clulas em srie. Observa-se

que a corrente eltrica do arranjo limitada pela clula que recebem pouca luz.

A curva com linha contnua e pontos, equivale ao mesmo conjunto de mdulos e mesmo

sombreamento, mas com o uso dos diodos. Nesta situao, verifica-se que at certa faixa de

tenso o bypass da clula defeituosa est em operao e a corrente fornecida pelo mdulo

mxima.

J a curva caracterstica de linha contnua, uma condio onde no existe

sombreamento, por isso a presena dos diodos no tem efeito.

Figura 10Resultado do sombreamento da curva V x I de um mdulo FV.Fonte: (http://www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/Manual_de_Engenharia_FV_2014.pdf).


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3.2 Inversores

O inversor um equipamento responsvel por converter em corrente alternada a

eletricidade de corrente contnua, ou vice-versa. Em sistemas autnomos, eles fornecem tenses

eltricas alternadas nos seus terminais. Mas quando se trata de um SFVCR, o inversor CC-CAfunciona como fonte de corrente.

3.2.1 Tipos de inversoresSo encontrados no mercado inversores centrais trifsicos, alimentados por uma grande

quantidade de mdulos FV, prprios para usinas de energia solar. Existem tambm, inversores

para micro e minigerao em verses monofsicas, diversificando de algumas centenas de watts

at alguns quilowatts. Eles podem ou no virem acompanhados de um transformador de

isolao.A importncia da presena do transformador e confirmado na citao abaixo:

[...] torna o sistema fotovoltaico mais seguro, pois possibilita a isolao completa entre o

lado CC (mdulos fotovoltaicos) e o lado CA (rede eltrica), impedindo a circulao de

correntes de fuga entre os mdulos e a rede e oferecendo segurana adicional em caso

de falha de equipamentos, curtos-circuitos e mesmo na ocorrncia de transientes da rede

eltrica que podem afetar os inversores. (GAZOLI; VILLALVA, 2012).

3.2.2 Caractersticas dos inversoresEntre as vrias informaes que as folhas de dados dos inversores trazem, existem

algumas que merecem uma maior ateno.

A faixa ou rangetil de tenso contnua na entrada uma delas. Esta referncia indica o

intervalo de valores de tenso de entrada na qual o inversor consegue operar e a faixa de tenso

no qual o sistema MPPT, que ser detalhado posteriormente, do inversor consegue a produo

de energia das placas FV.

Outro dado a tenso contnua mxima na entrada, isto , um valor mximo absoluto de

tenso permitido na entrada do inversor que est intimamente relacionada com a tenso de

circuito aberto do conjunto de painis FV.

(3. 10) (3. 11)

sendo:


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= tenso mxima de entrada no inversor [V]; = tenso de circuito aberto do conjunto ligado em srie [V];

= tenso de circuito aberto do mdulo no teste STC.

A tenso de operao do inversor tem que ser compatvel com a rede, ou seja, se a rede

de energia eltrica que chega residncia de 220 V na entrada da casa a tenso de operao

de conexo deve ser de 220 V com uma porcentagem de tolerncia.

J a frequncia dos inversores pode ser de 50 ou 60 Hz, de acordo com o pas onde vai

ser instalado.

A potncia de CC na entrada tende a ser especificada para uma potncia igual ou

superior potncia de pico do conjunto de mdulos FV.

(3. 12) (3. 13)

sendo:

= potncia mxima do inversor [W];

= potncia mxima do conjunto [W].

Alm destas caractersticas, os inversores grid-tieou grid-connected, prprios para sistemas

conectados rede, so equipados com recursos que os inversores para sistemas isolados no

possuem. Alguns desses recursos so resumidamente detalhados a seguir:

Deteco de ilhamento e reconexo automtica: tem como propsito evitar a conexo

fora de fase entre o conversor e a rede e, proteger as pessoas e trabalhadores durante o

perodo de falha e/ou manuteno da rede eltrica. O inversor para conexo rede

eltrica deve desconectar-se da rede rapidamente, seja por falhas ou desligamento

intencional, por meio do sistema de anti-ilhamento. Devem atender a ABNT NBR IEC

62116;

Chave de desconexo de CC: chave manual localizada na parte inferior do inversor,

acessada manualmente pelo usurio com o objetivo de garantir a total desconexo entre

os mdulos FV que esto alimentando o inversor no momento de realizar a manuteno;

Rastreamento de ponto de mxima potncia (MPPT): a estratgia deste equipamento

consiste em perturbar a operao das placas FV, alterando intencionalmente a tenso


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nos seus terminais, na inteno de mant-los sempre prximo ao ponto mximo de

potncia (PMP).

3.2.3 Requisitos de instalao dos inversores

Os inversores utilizados em SFVCR devem atender as normas estipuladas pela ABNTNBR Sistemas fotovoltaicos (FV) Caractersticas. S sero aprovados inversores com a

certificao do INMETRO ou por laboratrios internacionais acreditados por esta instituio.

O esquema de conexo entre uma unidade geradora solar e o inversor est simplificado

na Figura 11.

Figura 11Forma de conexo do acessante (com inversor) rede de BT.

Fonte: (CEMIG, 2012).


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31

3.3 Caixas de st r ings

Conhecida como string boxou caixa de strings, ilustrado na Figura 12, esse equipamento

encontrado em uma caixa pr-fabricada ou pode ser montada com componentes separados

comprados no mercado.

Figura 12Esquema eltrico de um caixa dest r i ngs.Fonte: (GAZOLI; VILLALVA, 2013).

So compostas por um terminal positivo e negativo bem separados e identificados em seu

interior, e por fusveis de strings, tipo gPV, de acordo com as exigncias da norma IEC 60364.

Ainda segundo a norma citada anteriormente, conjuntos com mais de dois strings

paralelos necessitam de fusveis para a proteo contra a corrente reversa. Portanto, a corrente

mxima suportada pelos fusveis calculada como:

(3. 14)

onde:

= corrente de curto-circuito da stringnas condies padro de teste (STC) [A];= corrente nominal do fusvel [A]; = corrente reversa suportada pelo mdulo fotovoltaico especificada na folha de dados dofabricante [A].


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No qual a deve respeitar a seguintes condies:

(3. 15)

(3. 16)

sendo:

= corrente reversa mxima presente no circuito [A];= nmero de strings ligados em paralelo.

O fusvel de proteo dimensionado pelo valor de

, para garantir que os mdulos de

uma stringjamais sero submetidos a uma corrente reversa superior corrente especificada na

folha de dados.

3.4 Quadro de proteo de CC

Fusveis para conexo dos strings, chave de desconexo CC e dispositivo de proteo de

surto so os componentes geralmente instalados no quadro de proteo de CC. No podendo

esquecer da presena do barramento de aterramento, til para receber as ligaes terra das

estruturas metlicas e carcaas das placas FV.

Figura 13Quadro de proteo de CC.



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Explicando um pouco mais sobre a chave de desconexo presente no quadro, temos que

ela usada para garantir a segurana durante as manutenes nos inversores e instalaes.

Devem ser usadas chaves especficas, que suportam os nveis de tenso presentes nos sistemas

FV e que tenham a capacidade de interromper o arco eltrico em CC.

Os cabos que conectam os mdulos aos inversores devem ter tenso de isolao entre

300 V e 1000 V e sua capacidade de conduo de corrente deve ser 25% maior corrente de

curto-circuito dos painis FV, ou seja:

(3. 17)

sendo:

= corrente suportada pelos cabos eltricos nas instalaes em CC.

Posteriormente, se escolhe a seo transversal do condutor que se deseja adotar e

efetua o critrio de queda de tenso. Este mtodo se baseia na resistividade do condutor

escolhido, na e no comprimento do cabo cuja queda de tenso deseja-se especificar.3.5 Quadro de proteo de CA

O quadro de proteo de CA estabelece a conexo entre os inversores do sistema FV e a

rede eltrica. Contam com a presena de um DDR, DPS e tambm como um barramento de

terra. Melhor ilustrado na Figura 14.

Figura 14Quadro de proteo de CA.



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Normalmente indica-se a equipotencializao da instalao com a conexo unificada de

todos os barramentos e condutores de ligao terra, tanto do lado CA quanto no lado CC.

Os DPS, utilizados em todas as instalaes eltricas convencionais, tm como finalidade

proteger os equipamentos e cabos contra descargas atmosfricas, ou seja, contra sobretenses.

Seu custo muito baixo em comparao com os prejuzos aos equipamentos, tornando o

fundamental nos lados de CC e de CA.

Segundo a norma IEC 60364 o ideal para sistemas FV o uso de DPS Classe II, pois so

ensaiados com impulsos atenuados e se instalam em lugares com menor incidncia direta de

raios.

No lado de CA, os condutores devem ser determinados de acordo com a capacidade de

corrente, queda de tenso e mtodo de instalao, seguindo a norma ABNT NBR 5410:2004

Instalaes Eltricas em Baixa Tenso.

3.6 Medidor de energia

O consumidor que produz energia atravs de um SFVCR registrado na concessionria de

energia recebe todo ms uma conta de eletricidade constando a energia consumida e a energia

gerada. O equipamento responsvel por estas especificaes o medidor de energia.

Este instrumento deve ser instalado entre o disjuntor de entrada do quadro de proteo

CA e o ponto de conexo com a rede. Esto disponveis em verses mono e trifsicas, com

mostradores digitais ou analgicos, bidirecional ou dois medidores em sentidos opostos.

4 DIMENSIONAMENTO DO SFVCR

Este captulo apresenta de forma simples e resumida das etapas que devem ser

realizadas para efetuar o dimensionamento de um SFVCR de uma residncia.

4.1 Demanda

A primeira etapa a ser executada para dimensionar um SFVCR especificar quanta

energia deseja-se produzir. Para isto, existem vrios critrios, nos quais sero citados os trs

principais.

Um dos preceitos utilizados o econmico. Baseando-se nele, se tem a margem do

investimento que o consumidor deseja realizar no sistema fotovoltaico.

Outro modo de definir a carga eltrica gerada considerar o espao disponvel para a

instalao dos mdulos FV. Neste caso, de acordo com a quantidade de mdulos permitidos se

calcula a produo de energia diria ou mensal do modelo solar.


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O terceiro critrio de escolha pode ser estabelecido atravs do consumo mdio mensal de

energia eltrica, por meio dos dados obtidos da conta de eletricidade. Utilizando este mtodo,

possvel escolher se deseja suprir parcialmente ou integralmente a demanda de energia.

O ideal o projetista se adequar a todos os parmetros citados a cima, mas nem sempre

possvel. Ficando, portanto, a cargo dele a definio de qual parmetro se apoiar.

Neste projeto, a energia produzida embasada no consumo mdio mensal de energia

eltrica. As informaes foram retiradas das contas de energia eltrica de uma residncia com

quatro pessoas adultas, referentes ao perodo de Julho de 2013 at Junho de 2014, na cidade de

UberlndiaMG. Os valores esto demonstrados na Tabela 5.

Tabela 5Conta de energia eltrica de uma residncia.

Ms/Ano Energia Eltrica Preo Valor (R$)

JUL/2013 243 KWh 0,52960928 128,67

AGO/2013 293 KWh 0,53114955 155,61

SET/2013 326 KWh 0,52251167 170,32

OUT/2013 265 KWh 0,52679520 139,58

NOV/2013 281 KWh 0,52615618 147,82

DEZ/2013 274 KWh 0,52823870 144,71

JAN/2014 296 KWh 0,52743578 156,11

FEV/2014 309 KWh 0,52735562 162,94

MAR/2014 296 KWh 0,52839957 156,39

ABR/2014 245 KWh 0,54016189 132,31

MAI/2014 320 KWh 0,59207204 189,43

JUN/2014 244 KWh 0,60781969 148,28

Fonte: Conta de energia da CEMIG.

importante ressaltar que o valor pago pelo consumidor mensalmente citado na tabela

no inclui Encargo/Cobrana. E que este consumidor classificado na classe Residencial

Bifsico, na subclasse Residencial e tem como tenso 220 V.

Calculando a mdia do consumo de energia eltrica () desta casa, temos:

Com este valor determinado, o projetista pode escolher se vai suprir parcialmente,

integralmente ou com excedente a demanda do consumidor. Para este projeto, foi escolhido deforma aleatria, produzir 90% da energia eltrica mdia mensal, ou seja:


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4.2 Modelo do mdulo FV

Ser especificado o modelo do mdulo, a quantidade, o ngulo azimutal, o ngulo deinclinao e o arranjo dos mdulos.

4.2.1 Escolha do mdulo FVSem se preocupar com o preo e com a credibilidade da marca, o painel FV escolhido

da srie c-Si M60 EU30117 da Bosch. A sigla do modelo indica que se trata de um mdulo de

silcio cristalino (c-Si), com 60 clulas monocristalinas (M60), onde de acordo com a Tabela 1 o

de tecnologia mais eficiente. E entre os submodelos disponibilizados pelo fabricante, escolhemos

o M240 3BB, representado nas Figuras 15 e 16, pois o de maior potncia.

Figura 15Informaes gerais do mdulo FV Bosch c-Si M60 30117.

Fonte: (BOSCH, 2012).

Aps conhecido mais detalhes do modelo da placa que pode ser utilizada no SFVCR,

deve se determinar a quantidade de energia produzida pelo painel na localidade em que ser

instalado. Utilizando as equaes do mtodo de insolao explicado nas sees anteriores, e

atravs da Figura 16, podemos determinar a quantidade de mdulos necessrios neste sistema.

Como no catlogo da Bosch, no especifica a eficincia do mdulo, vamos calcula-lo.


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Figura 16Caractersticas eltricas em STC do mdulo FV Bosch c-Si M60 EU30117.

Fonte: (BOSCH, 2012).

Observando a Figura 7, temos que a radiao solar mdia diria de Uberlndia MG

aproximadamente 6000 Wh/m2/dia, ento conseguimos determinar a energia gerada pelo

mdulo.

Mas como queremos saber a produo mensal do mdulo, multiplicaremos por 30 o valordirio obtido.

Uma vez calculada a energia produzida pelo mdulo e conhecendo-se o valor de energia

que se deseja produzir mensalmente, determina-se a quantidade de mdulos necessrios no

sistema FV:

4.2.2 Conjunto FVPara construir um conjunto FV, se dimensiona inicialmente o nmero de mdulos que

sero conectados em srie em cada string. No nosso caso, que so usados apenas 6 placas,

adotamos que todas sero colocadas em srie em uma nica fileira.


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Partindo desta condio e extraindo a tenso de circuito aberto do mdulo ( ) domodelo M240 3BB, da Figura 16, temos:

Por meio de outra equao, tambm definimos a potncia do conjunto FV.

4.2.3 Instalao do mdulo FVAdotando que nosso conjunto de placas fixo, necessitamos analisar onde est o norte

geogrfico e altura da haste de f ixao.Para encontrar com mais preciso o norte geogrfico, usamos uma bssola no local da

instalao do sistema que indicar a direo do norte. Aps isso, subtramos 21, que ngulo

de correo do estado de MG visto na Tabela 2, da referncia indicada na bssola.

Agora, antes de determinarmos de fato a altura da haste de fixao (z), necessrio

estabelecer o ngulo de inclinao (). Em acordo com a Tabela 4, a latitude de Uberlndia 18

S. Trazendo este valor para as informaes da Tabela 3, onde = latitude, temos que = 18 .

Ento somente aps, podemos preencher com valores a equao que calcula a altura da haste.

4.3 Modelo de inversor

Respeitando as caractersticas de frequncia de 60 Hz e tenso de conexo de rede de

220 V, escolhemos o inversor grid-tiecom transformador de isolao Sunway M MPLUS.


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Figura 17Caractersticas do inversor Sunway M MPLUS.

Fonte: (SANTERNO, 2014).

Figura 18Caractersticas tcnicas do inversor Sunway M MPLUS.

Fonte: (SANTERNO, 2014).

Agora, devemos escolher qual dos submodelos presentes na Figura 18, melhor se

encaixa com o conjunto FV determinado anteriormente. Para isto, vamos utilizar as relaes

matemticas (3. 11) e (3. 13).


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Esta relao verdadeira! Esta relao verdadeira!

Ento, como as relaes so vlidas, o submodelo M PLUS 2600 E foi o escolhido.

4.4 Fusveis da caixa st r ing

A IEC 60364 decreta que conjuntos de at dois strings paralelos no so necessrios

empregar fusveis para a proteo de sobrecorrente.

Como no nosso projeto existe apenas uma string com 6 mdulos, no necessitamos

utilizar os fusveis, muito menos, dimension-los.

4.5 Condutor do lado CCReforando a ideia da equao (3. 2), na qual o valor da corrente que passa em cada

placa do conjunto em srie e a mesma do mdulos individual, temos por analogia que a corrente

de curto-circuito da stringnas condies padro de teste (STC) () tambm a mesma deum nico painel. Ento, retirando este valor da Figura 16, obtemos = 8,6 A.

Com isto, somos capazes de escolher o condutor. O modelo escolhido foi FLEX-SOL-XL.

Ele faz parte de uma linha industrial de cabos especfica para aplicaes FV. Suas caractersticas

so descritas da Figura 19.

Figura 19Caractersticas eltricas do cabo FLEX-SOL-XL.

Fonte: (MULTI-CONTACT, 20--).

percebido nas inequaes a seguir, que para as sees de 2,5 at 10 mm 2, a condio

satisfeita.

Esta relao verdadeira!


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Esta relao verdadeira! Esta relao verdadeira! Esta relao verdadeira!

No ser feito o restante do dimensionamento, pois necessita da varivel compri mento

do cabo, e esta informao ns no possumos Ento, no ser determinado seo e nem

aplicado o critrio de queda de tenso.

4.6 Condutor do lado CA

Como j mencionado anteriormente na seo 3.5, os cabos eltricos devem ser

dimensionados de acordo com as tcnicas convencionais de corrente, queda de tenso e mtodo

de instalao, e nos falta todas as variveis envolvidas.4.7 Medidor bidirecional

S para exemplificar um tipo de medidor bidirecional, escolhemos o modelo monofsico

MD2400-1E da Ecil Energia. A Figura 20, mostra suas carctersticas eltricas.

Figura 20Informaes eltricas do medidor MD2400-1E.

Fonte: (ECIL ENERGIA, 20--).

Os catlogos dos componentes escolhidos esto em Anexos.

5 Resultados

Aproveitando um circuito pr-existente, a Figura 21, ilustra os equipamentos envolvidos

no SFVCR deste projeto.


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Figura 21Organizao e componentes de um SFVCR.


Este esquema composto por:

06 Mdulos FV c-Si M60 EU30117 da Bosch (M240 3BB);

01 Quadro de proteo de CC;

Condutor do lado CC FLEX-SOL-XL;

01 Inversor M PLUS 2600 E da Sunway;

01 Quadro de proteo de CA;

01 Medidor bidirecional MD2400-1E da Ecil Energia;

01 Quadro geral.

5.1 Retorno do investimento

A estimativa de custos, segundo SILVA e DA SILVA (2013), pode ser feita com um

clculo simplificado do MWh gerado usando-se a expresso:

[ (

)] (3. 18)

sendo:

= valor do investimento [R$]; = taxa anual de juros [%];= taxa de depreciao [%].


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O custo estimado para mdulo envolvido usado neste projeto de 330,00 , o que

aproximadamente R$1000,00. Como necessitamos de 6 placas FV, temos que o custo do

conjunto de painis de R$6000,00. J o preo do inversor por volta de R$4000,00. E do

medidor bidirecional, vamos supor que de R$400,00. Ento, considerando apenas estes trs

elementos do SFVCR, temos que o valor do investimento () de R$10400,00.Em relao s taxas, vamos adotar que a taxa anual de juros ( ) de 3% e no h

inflao. E a taxa de depreciao () ser soma de 4% e 1%, referente vida til do de25 anos do mdulo FV e de manuteno, respectivamente.

Para terminar de complentar as variveis da equao (3. 18), temos que achar a energia

anual que o conjunto de placas injeta na rede (

). J temos este valor por ms de um s

mdulo e j sabemos que utilizamos 6 mdulos em srie, ento para determinar por ano,

multiplicamos por 12.

Calculando o custo do MWh do SFVCR temos:

Por outro lado, por meio da Figura 22, obtemos que MWh do sistema convencional para a

classe Residencial em agosto de 2014 de 396,42 R$/MWh.

Figura 22Tarifas de fornecimento da CEMIG.

Fonte: (http://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/tarifas.aspx).

Depois de analisar estes resultados, preciso encontrar quanto tempo preciso para

recuperar os investimentos. O tempo encontrado por meio destas duas equaes:


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(3.19) (3.20)

sendo:

= previso de retorno simples;= economia por ano em [R$].

Substituindo os valores:

6 CONCLUSES

O Brasil convive com o sistema de gerao distribuda, h pouco tempo, pois sua matriz

energtica dominantemente hidreltrica, ento a presso pelo aumento de micro-redes com

fontes renovveis menor. Ainda assim, diante a centralizao da gerao, aumento de

consumo de energia, restries ambientais e dificuldades econmicas viabilizao da mini e

microgerao um opo realista, que complementar para a expanso do sistema eltrico.

Alguns primeiros passos j foram dados para impulsionar o setor de projetos do

microprodutor, so eles: Resoluo Normativa n482, PRODIST, ABNT NBR IEC 62116, IEC

60364, entre outras. Com certeza a legalizao e a definio dos procedimentos necessrios

para instalar um microsistema ajudam a difundir esta ideia.

Outro fator que contribui para o no sucesso pleno do consumidor/produtor de energia opreo elevado tanto dos mdulos fotovoltaicos, quanto do inversor. O primeiro, mesmo no sendo

produzido nacionalmente, tem vantagens em ser importados de outros pases, como por

exemplo, da China. J os inversores no tm esses facilitadores dado pelo Governo, tornando-os

muito caros.

Os sistemas autnomos e os sistemas conectados rede, dentro de suas

particularidades, trazem muito benefcio para o cenrio energtico. Estes sistemas levam energia

para pessoas que vivem isoladamente, tornam a prestao de servio mais contnua e confivel,e at mesmo no futuro, pode trazer um retorno financeiro maior.


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Portanto, acredito que todas as medidas que venham acrescentar melhorias no sistema

de energia eltrica muito bem vinda, pois energia sinnimo de desenvolvimento e qualidade

de vida.

Comentando mais especificamente sobre o dimensionamento do SFVCR realizado neste

projeto, se percebe a existncia de muitas as variveis envolvidas e nem sempre temos todas as

informaes disponveis para seguir uma literatura confivel. Quando isto acontece, ou mudamos

os procedimentos ou tentamos fazer aproximaes.

Em acordo com a seo Retorno do Investimento, percebemos que o custo de 321,03

R$/MWh do SFVCR menor que do que 396,42R$/MWh do sistema convencional. E que 8 anos

e 4 meses um tempo satisfatrio de retorno para um investimento. Isto nos transmite a ideia de

que estes projetos de microgerao podem ser de fato uma alternativa vlida. Mas s por estes

clculos no se pode confirma que ainda seja totalmente vantajoso instalar um sistema FV, pois

nos clculos no foram considerados todos os componentes envolvidos, o que far que o preo

do MWh originado da energia solar com certeza aumente.

Ao final do desenvolvimento deste trabalho se conclui que ao projetar um sistema eltrico

primordial se preocupar com a proteo dos equipamentos e das pessoas, apoiar-se em

bibliografias e normas para sanar dvidas e evitar erros, e tambm que muito bom ter

conhecimento de outras reas para melhor entender e elaborar um projeto.

7 REFERNCIAS

ANEEL. Resoluo Normativa n482. abr. 2012. Disponvel em: . Acesso em: 19/02/2014.

BOSCH. Bosch Solar Module c-Si M 60 S EU30117. jan. 2012. Disponvel em: .

Acesso em: 13/08/2014.

CEMIG. Requisitos para a conexo de Acessantes ao Sistema de Distribuio Cemig

Conexo em Baixa Tenso. Belo Horizonte. dez. 2012. Disponvel em: . Acesso em:

19/02/2014.


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14.


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8 Anexos

8.1 Consumo anual de energia eltrica por classe (nacional): 19952013


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8.2 Catlogo do mdulo FV


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8.3 Catlogo do inversor


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8.4 Catlogo do condutor do lado CC


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8.5 Catlogo do medidor bidirecional

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