UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARAN´ A´ FELIPE ...

UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANACAMPUS CURITIBA

ENGENHARIA ELETRICA E ENGENHARIA DE CONTROLE EAUTOMACAO

FELIPE GUZELLA CORDEIROGABRIEL LOPES FUCHS

ESTUDO DA VIABILIDADE TECNICA E ECONOMICA NAIMPLEMENTACAO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO EM UMA

EMPRESA DE MEDIO PORTE NO ESTADO DE SANTA CATARINA

TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO

CURITIBA

2020

FELIPE GUZELLA CORDEIROGABRIEL LOPES FUCHS

ESTUDO DA VIABILIDADE TECNICA E ECONOMICA NAIMPLEMENTACAO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO EM UMA

EMPRESA DE MEDIO PORTE NO ESTADO DE SANTA CATARINA

Trabalho de Conclusao de Curso de Graduacao,apresentado a disciplina de Trabalho de Conclusaode Curso 2, do curso de Engenharia Eletrica eEngenharia de Controle e Automacao do DepartamentoAcademico de Eletrotecnica (DAELT) da UniversidadeTecnologica Federal do Parana (UTFPR) como requisitopara obtencao dos tıtulos de Engenheiro Eletricista eEngenheiro de Controle e Automacao.

Orientador: Prof. Me. Marcelo Barcik

CURITIBA2020

Curitiba, 18 de novembro de 2020.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Deus, pela dadiva da vida e pela oportunidade que deu ao ser humano,

de crescimento e aprendizado diario.

Aos pais, Charleston Von Fuchs e Tatiana Lopes Fuchs, Daniel Cordeiro e Tathiana

Guzella, pela incessante disponibilidade do bem mais valioso de todos, o tempo.

A Universidade Tecnologica Federal do Parana e ao Professor Me. Marcelo Barcik,

pela funcao de transmitir o vasto conhecimento pratico e teorico, servindo como guia para a

formacao de profissionais capacitados.

Aos colegas e amigos, que se fizeram presentes tanto nos momentos felizes, como nos

momentos difıceis.

E por fim, ao senhor Edi Guzella e a Ilda Fuchs, que, em memoria, guiam-nos para o

caminho de que o trabalho e compensatorio, gratificante e essencial para a vida.

RESUMO

FUCHS, Gabriel Lopes; CORDEIRO, Felipe Guzella. ESTUDO DA VIABILIDADETECNICA E ECONOMICA NA IMPLEMENTACAO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICOEM UMA EMPRESA DE MEDIO PORTE NO ESTADO DE SANTA CATARINA . 75 f.Trabalho de Conclusao de Curso – Engenharia Eletrica e Engenharia de Controle e Automacao,Universidade Tecnologica Federal do Parana. Curitiba, 2020.

A busca por inovacao e evolucao em relacao as energias renovaveis e fundamental para umageracao de energia menos poluente e para que haja uma expansao dos meios de geracao,frente ao aumento exponencial no consumo de energia eletrica. Quando se trata de energiasolar fotovoltaica, muito se fala em locais que possuem temperaturas elevadas durante a maiorparte do ano, e uma maior incidencia solar. Este estudo realiza a analise tecnica e economicana implementacao de um sistema fotovoltaico em uma empresa de medio porte na cidade deCacador em Santa Catarina, buscando analisar a viabilidade na implementacao do sistema emum local com menor irradiacao, utilizando a aplicacao do Sundata, quando comparado aosestados mais quentes durante o ano. Neste, realiza-se o dimensionamento para um sistemafotovoltaico capaz de suprir parte da demanda de energia eletrica da empresa, que possui umconsumo de medio mensal de 177.587,00 kWh, verifica-se a capacidade maxima de geracaodadas as restricoes construtivas e tecnicas do local, como devem ser realizadas as conexoes earranjos para a instalacao da estrutura proposta, para ser avaliada a viabilidade tecnica. Apos,sao verificados os custos com material, instalacao e manutencao, os dados financeiros e paybackpara a realizacao do projeto, buscando mostrar se o projeto e ou nao viavel para o local propostode acordo com suas delimitacoes.

Palavras-chave: Sistema Fotovoltaico; Energia Fotovoltaica; Viabilidade.

ABSTRACT

FUCHS, Gabriel Lopes; CORDEIRO, Felipe Guzella. ECONOMIC AND TECHNICALFEASIBILITY STUDY IN THE IMPLEMENTATION OF A PHOTOVOLTAIC SYSTEMIN A MEDIUM SIZED COMPANY IN SANTA CATARINA STATE 75p. Trabalho deConclusao de Curso - Engenharia Eletrica e Engenharia de Controle e Automacao, UniversidadeTecnologica Federal do Parana, 2020.

Due to the exponential increase in electricity consumption, the constant pursuit of innovationand evolution of renewable energies is essential for a less pollution energy generation and itspower generation means expansion. When it comes to photovoltaic solar energy, much is saidabout high temperatures and greater solar incident locations. This study performs the technicaland economic analysis implementing a photovoltaic system in a medium-sized company in thecity of Cacador in Santa Catarina, seeking to analyze the feasibility in the implementation ofthe system in a location with less irradiation, using the Sundata application, when comparedto the hottest states during the year. In this document, the sizing for a photovoltaic systemcapable of supplying part of the company’s electric energy demand is carried out, which has amonthly average consumption of 177,587.00 kWh. Also, the maximum generation capacity isverified following the constructive and technical restrictions of the place, as the connections andarrangements that must be made for the installation of the proposed structure, to be evaluated thetechnical feasibility. Finally, the costs with material, installation and maintenance are verified,the financial data and payback for the realization of the project, trying to show if the project isfeasible or not for the proposed location according to its delimitation.

Keywords: Photovoltaic System; Photovoltaic Energy; Feasibility

LISTA DE ABREVIACOES

ABNT Associacao Brasileira de Normas Tecnicas

ANEEL Agencia Nacional de Energia Eletrica

CA Corrente Alternada

CC Corrente Continua

CELESC Centrais Eletricas de Santa Catarina

COFINS Contribuicao para Financiamento da Seguridade Social

DPS Dispositivo de Protecao contra Surto

FDI Fator de Dimensionamento de Inversores

FV Fotovoltaico

GD Geracao Distribuıda

HSP Hora de Sol Pico

ICMS Imposto Sobre Mercadorias e Servicos

MPPT Maximum Power Point Tracker

NBR Normas Brasileiras

OPV Organic Photovoltaic

PIS Programa de Integracao Social

PR Performance Ratio

SEP Sistema Eletrico de Potencia

SFVC Sistema Fotovoltaico Conectado a Rede

SPDA Sistema de Protecao Contra Descargas Atmosfericas

SPPM Seguidor do Ponto de Potencia Maxima

TC Transformadores de Corrente

TCC Trabalho de Conclusao de Curso

TP Transformadores de Potencial

TMA Taxa Mınima de Atratividade

USA United States of America

LISTA DE TABELAS

–TABELA 1 Tipo de Ligacao e Taxa de Disponibilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37–TABELA 2 Grupo A CELESC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42–TABELA 3 Media diaria mensal de irradiacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48–TABELA 4 Consumo energia eletrica 12 meses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49–TABELA 5 Especificacoes inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52–TABELA 6 Custos iniciais do projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62–TABELA 7 Dados anuais das caracterısticas de geracao do SVFC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

LISTA DE FIGURAS

–FIGURA 1 Crescimento Conexoes e Potencia Instalada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16–FIGURA 2 Sistema fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20–FIGURA 3 Celula fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21–FIGURA 4 Celula silıcio monocristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22–FIGURA 5 Celula silıcio policristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22–FIGURA 6 Filmes Finos De Amorfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23–FIGURA 7 Celula OPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24–FIGURA 8 Painel fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24–FIGURA 9 Representacao de um sistema On-grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27–FIGURA 10 Representacao de um sistema Off-grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28–FIGURA 11 Representacao de um sistema smart-grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29–FIGURA 12 Nıveis de radiacao solar no Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33–FIGURA 13 Nıveis de radiacao solar no mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35–FIGURA 14 Potencial de radiacao de Cacador exemplificado pelo caso da pesquisa . . 36–FIGURA 15 Sundata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37–FIGURA 16 Exemplo de Curva Painel Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39–FIGURA 17 Radiacao e Temperatura no Painel Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40–FIGURA 18 kWh consumidor Tipo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43–FIGURA 19 kWh consumidor Tipo B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43–FIGURA 20 ICMS Santa Catarina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44–FIGURA 21 PIS/COFINS Santa Catarina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45–FIGURA 22 Largura Telhado SOMAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46–FIGURA 23 Comprimento Telhado SOMAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47–FIGURA 24 SunData com coordenadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47–FIGURA 25 Angulacao telhado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48–FIGURA 26 Estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49–FIGURA 27 Fatura Energia Eletrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50–FIGURA 28 Modulo GCL-P6/72 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51–FIGURA 29 Inversor CSI-50KTL-GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51–FIGURA 30 Arranjos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57–FIGURA 31 Esquematico aereo da estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58–FIGURA 32 Transformadores de Potencial e de Corrente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59–FIGURA 33 Transformador principal 1000kVA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60–FIGURA 34 Medidor do gerenciamento de energia eletrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61–FIGURA 35 Diagrama orientativo de conexao de Minigeracao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64–FIGURA 36 Retorno no perıodo de 25 anos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

SUMARIO

1 INTRODUCAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.1 TEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.1.1 Delimitacao do Tema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2 PROBLEMAS E PREMISSAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.1 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.2 Objetivos Especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.4 JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.5 PROCEDIMENTOS METODOLOGICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.6 ESTRUTURA DO TRABALHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 REVISAO BIBLIOGRAFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1 ENERGIA SOLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2 SISTEMA FOTOVOLTAICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2.1 Celula e modulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2.2 Inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.2.3 Condutores (Cabeamento) e equipamentos de protecao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.3 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.3.1 Sistema conectado (on-grid) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.2 Sistema isolado (off-grid) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.3 Sistema inteligente (smart grid) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4 REGULAMENTACAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.4.1 Resolucao normativa no 482/2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.4.2 Resolucao normativa no 687/2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.4.3 Legislacao CELESC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.4.4 Manual de Procedimentos CELESC - Sistema de Operacao - I-432.0004 . . . . . . . . . . 322.5 POTENCIAL FOTOVOLTAICO DO ESTADO DE SANTA CATARINA . . . . . . . . . . 332.5.1 Potencial fotovoltaico da cidade de Cacador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.6 REFERENCIAL TEORICO DE CALCULO PARA DIMENSIONAMENTO . . . . . . . 362.6.1 Dimensionamento do sistema fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.6.2 Viabilidade economica do projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.7 TARIFACAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.7.1 ICMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.7.2 PIS/COFINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.7.3 Proposta de tarifacao a energia solar (ANEEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 PROJETO E DIMENSIONAMENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.1 COLETA DE DADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.1.1 Dados da Planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.1.2 Analise das faturas de energia eletrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.1.3 Equipamentos e Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.1.3.1 Modulos Fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.1.3.2 Inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.2 DIMENSIONAMENTO E VIABILIDADE TECNICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.2.1 Calculo da potencia necessaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.2.2 Numero de modulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.2.3 Calculo do sistema real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.2.4 Calculo dos inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543.2.5 Condutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.2.5.1 Cabeamento CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.2.5.2 Cabeamento CA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563.2.6 Sistema de protecao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563.2.7 Conexoes com a rede e Arranjos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573.3 VIABILIDADE ECONOMICA DO PROJETO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.3.1 Investimento de implantacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.3.2 Payback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624 CONCLUSAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Anexo A -- CATALOGO GCL-P6/72 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Anexo B -- CATALOGO CSI-50KTL-GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

12

1 INTRODUCAO

A energia eletrica e essencial para manter o padrao de vida atual do ser humano, basta

observar as atividades que se realizam diariamente no ambito pessoal, profissional e social,

para concordar com esta afirmacao. Porem, para que haja aplicacao das inumeras utilidades e

do conforto que a eletricidade traz, e necessario haver geracao de energia eletrica.

A geracao eletrica e o processo em que se transforma qualquer forma de energia,

seja ela solar, hidraulica, eolica, entre tantas outras, em energia eletrica. Segundo David A.M

Waltemberg a geracao e:

Processo atraves do qual transforma-se um outro tipo qualquer de energia em energiaeletrica. Transforma-se a energia do sol em energia eletrica; transforma-se a energiados ventos em energia eletrica; transforma-se a energia das aguas dos rios em energiaeletrica; e, assim por diante, com relacao a energia resultante da fissao nucelar, aenergia resultante de outros processos termicos etc (WALTEMBERG, 2000)

Em um paıs como o Brasil, onde ha inumeras fontes naturais de energia, ve-se o recurso

hıdrico como destaque principal de fornecimento de energia eletrica. Todavia, visto o fenomeno

de secas relevantes na matriz energetica brasileira, tornar-se-a um bem cada vez mais escasso em

um futuro proximo, sendo necessarias novas pesquisas e investimentos em fontes alternativas

de geracao de energia eletrica para atender toda a demanda.

Apos a decada de 90, surgiu no Brasil uma atualizacao do Sistema Eletrico de Potencia

(SEP). Antes, a distribuicao de energia era unidirecional1, com a introducao da Geracao

Distribuıda (GD) atraves da Resolucao 482/2012, que constitui as condicoes regulatorias para

a insercao da geracao distribuıda na matriz energetica brasileira, atualmente existe um numero

maior de geradores para complementar a geracao de usinas de grande porte. Devido a esse

acontecimento, possibilitou-se um aumento na geracao de energias alternativas.

Dentre as principais fontes de energia renovaveis, a solar e a que tem menores

variacoes a medio e longo prazo. Isso ocorre porque apesar de haver alta variacao de radiacao1Distribuicao unidirecional: Sistema de distribuicao de energia que passa necessariamente pelos estagios de

geracao, transmissao e distribuicao.

13

solar diaria, a geracao fotovoltaica se baseia na radiacao global anual, a qual nao ha grandes

variacoes, facilitando os calculos da demanda de energia recebida pela empresa.

1.1 TEMA

Devido ao grande acumulo de gases advindos de termoeletricas para a geracao de

energia, acarretou-se uma serie de problemas globais como: excesso de calor armazenado na

terra (efeito estufa), liberacao de poluentes na atmosfera, entre outros. Dado o fato, os principais

paıses poluentes como China e Estados Unidos da America (USA) investem cada vez mais no

desenvolvimento de energias renovaveis e, uma delas, e o assunto direto da pesquisa - Energia

solar.

Na parte economica da geracao de energia renovavel tem-se que, para reduzir o valor

da fatura de energia eletrica do consumidor, segundo a ANEEL (resolucao normativa no 482,

de 17 de abril de 2012) e permitida a instalacao de paineis solares fotovoltaicos e a instalacoes

de geradores de pequeno porte que troque energia com a distribuidora.

Se a energia eletrica gerada pela unidade consumidora for maior do que a utilizada

no mes, o consumidor ficara com creditos em energia na fatura para utilizar nos 60 meses

subsequentes.

O estudo de caso em foco nesse projeto e da instalacao de um sistema de energia

solar fotovoltaica para uma empresa de plastico registrada como SOMAR INDUSTRIAL DE

EMBALAGENS LTDA, cujo CNPJ e n 95.758.330/0001-57.

1.1.1 Delimitacao do Tema

A argumentacao favoravel para a escolha da empresa foi que ela detem uma

disponibilidade de 80% da area total para a construcao dos paineis fotovoltaicos, com uma

area limpa2 em um raio de 300 m o que possibilita um melhor aproveitamento da captacao

da radiacao solar. A industria, cujo slogan e: ”Qualidade sempre presente”, tem sua matriz a

margem esquerda da rua Moema, Bairro Gioppo, proximo a saıda norte da cidade de Cacador,

Santa Catarina CEP 89500-000.

A empresa analisada e considerada de medio porte porque segundo o SEBRAE

(SEBRAE-NA, 2013), define-se uma empresa de medio porte do setor industrial como contendo

entre 100 a 499 pessoas ocupadas.

2Area limpa: regiao sem estruturas acima de 15 metros.

14

O projeto envolvera as demais areas da industria como: linha de producao, manutencao

e o setor certificador da concessionaria local para garantir um passo a passo completo e robusto.

Tendo em vista que se trata de um estudo de viabilidade, o gerenciamento nao sera o foco deste

trabalho. tem-se entao como principais detalhes da montagem, questoes de primeira modelagem

sendo exemplo, posicionamento de modulos em relacao ao angulo de inclinacao entre outros

conceitos que serao apresentados nos topicos seguintes.

1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS

Como evidenciado pela ANEEL, a radiacao Wh/m2 por dia da regiao centro-leste do

estado de Santa Catarina e uma das mais baixas do Brasil, entretanto, aposta-se nas condicoes

geograficas como atuantes compensadores.

O aspecto mais relevante do projeto e o retorno do investimento, porque segundo

Ricardo Ruther (2004), devido ao fato de que a luz solar conter relativamente pouca

energia (baixa densidade energetica, da ordem de 1.000 Wh/m2 num meio-dia ensolarado) se

comparada a outras fontes energeticas, paineis solares fotovoltaicos devem ter um baixo custo

para que possam produzir energia eletrica a precos competitivos (RUTHER, 2004).

Tem-se entao como principal finalidade do estudo responder a pergunta: Qual e a

eficacia e o perıodo de retorno do investimento de paineis solares fotovoltaicos em uma empresa

de medio porte no estado de Santa Catarina?

A proposicao essencial do estudo e a utilizacao da fonte de energia renovavel

fotovoltaica como reducao de custos operacionais da empresa.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo Geral

Realizar um estudo de viabilidade tecnica e financeira de energia fotovoltaica

conectados a rede eletrica (On Grid) em uma industria no interior de Santa Catarina, com a

finalidade de suprir parte do consumo de energia eletrica da mesma, tornando-a mais sustentavel

e rentavel.

15

1.3.2 Objetivos Especıficos

• Analisar no quesito tecnico e economico, instalacoes com modulos fotovoltaicos ja

existentes;

• Verificar o historico de consumo de energia eletrica da empresa;

• Dimensionar um sistema fotovoltaico que seja capaz de suprir parte da demanda desta

empresa;

• Analisar a viabilidade tecnica e economica para a implementacao de um sistema

fotovoltaico no local.

1.4 JUSTIFICATIVA

Afim de colocar em pratica os conhecimentos obtidos durante o curso, buscou-se um

tema desafiador que pudesse unir o aprendizado teorico obtido nas aulas, com um problema

pratico de solucao energetica atual, visando reduzir o consumo de energia pela rede de

distribuicao e produzir parte da energia atraves de paineis fotovoltaicos.

Alem disso, alternativas renovaveis de geracao de energia eletrica estao cada vez mais

sendo requeridas pelo mercado, o que faz com que este se mostre muito promissor. Entre as

solucoes de geracao de energia renovavel, a fotovoltaica vem sendo uma das mais requeridas

no mercado brasileiro, conforme os dados da ANEEL, fazendo com que o custo de projeto e

instalacao baixe durante os proximos anos. Podemos verificar o crescimento na Figura 1.

16

Figura 1: Crescimento Conexoes e Potencia Instalada

Fonte: ANEEL, 2019.

Visando tambem a preservacao ambiental, e de suma importancia que os estudos sobre

as energias renovaveis crescam cada vez mais no paıs. A geracao de energia por hidroeletricas

e termoeletricas sao muitas vezes danosas ao meio ambiente, enquanto a energia fotovoltaica

traz menores riscos a natureza.

A preocupacao com o crescimento da demanda de energia eletrica, pode ser observada

tambem no Atlas Brasileiro de Energia Solar,2017:

O crescimento economico brasileiro impoe uma demanda crescente de energia. Amelhoria na qualidade de vida da populacao vem sendo alcancada com a evolucaoda renda de grande parte da populacao brasileira nos ultimos anos, possibilitando oacesso as infraestruturas basicas como moradia, saneamento e transporte. Programasde eletrificacao rural tambem foram responsaveis por um impacto importante, umavez que houve um acrescimo de 3,2 milhoes de domicılios rurais eletrificados nosultimos 10 anos (MME, 2015). Como consequencia o consumo de energia per capita,principalmente eletrica, vem crescendo de forma consistente com o PIB, elevando aintensidade energetica da economia brasileira em torno de 2% ao ano. (PEREIRA etal., 2017).

1.5 PROCEDIMENTOS METODOLOGICOS

O fluxo do processo da pesquisa sera caracterizado basicamente como: calculo teorico

do projeto; analise; aplicabilidade dos recursos e programas para obtencao dos resultados;

comparacao e conclusao adequada para suprir a demanda esperada.

17

Devido as caracterısticas apresentadas, classifica-se o projeto como quantitativo,

porque serve de informacoes e referencias para futuros projetos no estado. Como o projeto

detem varios requisitos e caminhos especıficos quanto a seu objetivo, tem-se como proposito

explorativo e explicativo.

Os resultados que serao apresentados sao originados de pesquisas bibliograficas e

projeto e dimensionamento, que tiveram como objetivo conhecer os reais benefıcios e cuidados

da energia fotovoltaica no Brasil. Alguns metodos que serao utilizados durante o processo

serao: gerenciamento de projeto, ferramentas de qualidade, conhecimento tecnico advindo da

universidade e analise financeira, todos com o objetivo de quantificar o potencial energetico e

rentavel que a energia fotovoltaica pode gerar.

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO

A estrutura total do trabalho define-se pela sequencia de capıtulos organizados da

seguinte forma:

• Capıtulo 1 - Introducao: contem as informacoes introdutorias sobre o tema, o contexto

historico sobre a geracao de energia eletrica, assim como a justificativa pela selecao do

tema por parte da equipe. Os objetivos tanto geral como os especıficos que circundam o

projeto, tambem estarao expostos neste capıtulo.

• Capıtulo 2 – Revisao Bibliografica: sustenta as caracterısticas de sistematizacao do

projeto, detalhes de implementacao e como o problema sera proposto e abordado

de acordo com as normas e regras da ANEEL e ABNT. Neste, sera abordado

sobre o funcionamento dos sistemas fotovoltaicos (celulas fotovoltaicas, inversores,

acumuladores, conexoes e protecao), os tipos de sistemas fotovoltaicos (on grid, off grid),

regulamentacao, potencial fotovoltaico do estado de Santa Catarina, tarifacao e a base de

calculo que sera utilizada para o dimensionamento.

• Capıtulo 3 – Projeto e Desenvolvimento: sera feita a descricao do local selecionado para

a implementacao do projeto, mostrando os calculos e medicoes (area para a instalacao,

media do consumo de energia, orientacao geografica, medicao da radiacao solar) e o

calculo para a determinacao da potencia a ser instalada. Neste, sera mostrado todo o

desenvolvimento do projeto, o dimensionamento e valores das componentes do sistema,

definicao do inversor, cabeamento, protecao e estrutura de fixacao dos paineis.

18

• Capıtulo 4 – Conclusoes: evidencia-se as principais reflexoes, adendos do projeto e

propostas para trabalhos futuros.

19

2 REVISAO BIBLIOGRAFICA

2.1 ENERGIA SOLAR

A energia solar e proveniente da luz do sol, e uma das fontes responsaveis pela

manutencao da vida na Terra alem de ser de grande importancia para a geracao de energia,

tanto direta como indiretamente. E a partir da energia do Sol que se da a evaporacao, origem

do ciclo das aguas, que possibilita o represamento e a consequente geracao de eletricidade

(hidroeletricidade). A radiacao solar tambem induz a circulacao atmosferica em larga escala,

causando os ventos. Petroleo, carvao e gas natural foram gerados a partir de resıduos de

plantas e animais que originalmente obtiveram do recurso solar a energia necessaria ao seu

desenvolvimento. E tambem atraves da energia do Sol que a materia organica, como a cana-

de-acucar, realiza a fotossıntese e se desenvolve para, posteriormente, ser transformada em

combustıvel nas usinas (PINHO; GALDINO, 2014).

2.2 SISTEMA FOTOVOLTAICO

A energia do Sol pode ser usada para a producao de eletricidade ou ser aproveitada

como fonte de calor para aquecimento, sendo que na producao de eletricidade consiste em

converter diretamente a energia do Sol em energia eletrica.

A energia solar fotovoltaica e a energia obtida atraves da conversao direta da luz em

eletricidade (Efeito Fotovoltaico), sendo a celula fotovoltaica, um dispositivo fabricado com

material semicondutor. (PINHO; GALDINO, 2014).

Um sistema fotovoltaico e constituıdo por um bloco gerador que contem os arranjos

fotovoltaicos, o cabeamento eletrico e a estrutura de suporte, um bloco de condicionamento de

potencia que e constituıdo basicamente por inversores e dispositivos de protecao, supervisao

e controle e opcionalmente um bloco de armazenamento, que contem acumuladores (PINHO;

GALDINO, 2014).

20

Neste, serao introduzidas as principais caracterısticas para que seja possıvel a geracao

de energia fotovoltaica. Um modelo de sistema OnGrid residencial, segue na Figura 02 para

exemplificar.

Figura 2: Sistema fotovoltaico

Fonte: (GREENSOL, 2017. Disponıvel em:http://blog.bluesol.com.br/energia-solar-5-informacoes-essenciais/)

2.2.1 Celula e modulos fotovoltaicos

A celula solar certamente e um dos componentes mais importantes no sistema

fotovoltaico, a funcao da celula fotovoltaica consiste em converter a energia solar em

eletricidade atraves do efeito fotovoltaico.

A celula solar fotovoltaica e o elemento essencial para a conversao de luz em

eletricidade e cada celula gera em seus terminais uma tensao entre 0.5 e 1 V, com uma corrente

tıpica em curto circuito de algumas dezenas de miliamperes. Como a tensao gerada e muito

pequena, as celulas sao associadas em serie de modo a se obter a tensao desejada (BRITO;

SILVA, 2006).

A construcao das celulas e baseada na juncao PN de materiais semicondutores. O

21

seu contato superior possui uma parte em que e responsavel pelo caminho dos eletrons fotons

gerados na camada N e deve diminuir o maximo possıvel o sombreamento, e possui outra parte

que e responsavel por evitar a reflexao dos raios fazendo com que a celula absorva ao maximo

a luz solar. A Figura 03 ajuda a entender o funcionamento.

Figura 3: Celula fotovoltaica

Fonte: (PINHO; GALDINO, 2014)

A maioria das celulas sao produzidas com silıcio (Si), sao encontadas comercialmente

algumas variedades, conforme citadas:

• Celula de silıcio monocristalino:

As celulas de silıcio monocristalino possuem uma estrutura homogenea ao longo de sua

extensao. Para a fabricacao de uma celula fotovoltaica deste tipo, e necessario que o

silıcio tenha uma pureza com grau de 99,9999%. Devido a este alto grau de pureza, e ao

Processo de Czochralski utilizado na producao da celula, o custo de fabricacao e elevado,

contudo, essas celulas possuem elevada eficiencia, em torno de 15 a 18%. (TONIN;

URBANETZ, 2016).

A Figura 04 exemplifica um modulo com celulas de silıcio monocristalino.

22

Figura 4: Celula silıcio monocristalino

Fonte: (AMERICADOSOL, 2019. Disponıvel em: http://americadosol.org)

• Celula de silıcio policristalino:

O silıcio policristalino possui um processo de fabricacao menos complexo do que o

silıcio monocristalino, pois o policristalino utiliza temperaturas mais baixas do que as

empregadas na fabricacao do monocristalino. (TONIN; URBANETZ, 2016). Os modulos

fotovoltaicos policristalinos tem eficiencias de conversao ligeiramente inferior as dos

monocristalinos, contudo, possuem um menor custo de producao, visto que a perfeicao

cristalina e menor do que no caso do silıcio monocristalino e, o processamento e mais

simples. (TONIN; URBANETZ, 2016)

A Figura 05 demonstra um modulo com celulas de silıcio Policristalino.

Figura 5: Celula silıcio policristalino

Fonte: (AMERICADOSOL, 2019. Disponıvel em: http://americadosol.org)

23

• Celula de silıcio amorfo:

A fabricacao desses modulos usa a tecnica de chamada de ”empilhamento”, na qual

varias camadas de celulas solares de silıcio amorfo sao combinadas e isso faz com que

a eficiencia dos modulos seja de 5% a 8%, o que e considerado como baixa eficiencia.

(TONIN; URBANETZ, 2016).

Na Figura 06 sao expostos filmes finos de silıcio de amorfo:

Figura 6: Filmes Finos De Amorfo

Fonte: (BLUESOL, 2019. Disponıvel em: https://greensolenergia.com.br)

• Celula fotovoltaico organica:

Outro tipo de celula fotovoltaica que esta surgindo no mercado, e a celula fotovoltaico

organica ou Organic Photovoltaic (OPV), que faz parte da terceira de geracao de celulas

solares. As vantagens deste tipo de celula vao desde suas caracterısticas construtivas,

sendo leves e podendo ser instaladas em vidros e estruturas frageis, ate sua composicao

por materiais menos toxicos ao meio ambiente. As desvantagens deste modelo, e que os

filmes finos tendem a degradar mais rapidamente e possuem menor eficiencia por m2. E

possıvel observar na Figura 7 uma celula fotovoltaica organica.

24

Figura 7: Celula OPV

Fonte: (PORTALSOLAR, 2019. Disponıvel em:https://www.portalsolar.com.br/paineis-solares-integrados-a-construcao—bipv.html/)

O modulo fotovoltaico e um conjunto formado pela distribuicao dos materiais sobre

uma base flexıvel ou rıgida, que e composta pelas celulas fotovoltaicas (em sua grande maioria

de silıcio), onde as mesmas sao encapsuladas em uma pelıcula plastica, recobertos por vidro,

recebem uma pelıcula de alumınio e sao interligadas internamente. Na Figura 8 e possıvel ver

o conjunto de componentes que formam o modulo fotovoltaico.

Figura 8: Painel fotovoltaico

Fonte: (BLUESOL, 2019. Disponıvel em: https://greensolenergia.com.br)

Um painel solar e o conjunto de modulos fotovoltaicos associados em serie ou em

paralelo, a associacao destes depende dos parametros de corrente, tensao e potencia do sistema.

Entao, para o projeto de uma instalacao com paineis e necessario conhecer os parametros

eletricos do sistema, e saber qual sera a tecnologia utilizada (silıcio monocristalino, silıcio

policristalino, silıcio amorfo ou outros).

Alem disso, outro fator importante para melhor eficiencia e bom funcionamento do

sistema e em relacao a instalacao dos paineis. Os modulos devem ser direcionados para o norte

25

geografico e devem ser instalados em locais seguros, evitando locais com grande circulacao,

alem de evitar a instalacao em locais onde haja sombreamento.

2.2.2 Inversores

Com a funcao de transformar corrente contınua (proveniente das unidades geradoras)

em corrente alternada (para a utilizacao na rede eletrica local).

O inversor e o equipamento responsavel pela conversao da energia decorrente contınua (CC) dos modulos fotovoltaicos (FV) em energia de correntealternada (CA) a ser disponibilizada para as cargas. O inversor deve ser projetadopara dissipar o mınimo de potencia, evitando assim, perdas e tambem, deve produziruma tensao com baixo teor de harmonicos e em sincronismo com a rede eletrica a serconectado e na mesma frequencia. (TONIN; URBANETZ, 2016).

Os inversores possuem um papel essencial no sistema, e ainda segundo

TONIN/URBANETZ (2016) os inversos que sao produzidos atualmente possuem as seguintes

funcoes:

• Conversao de corrente CC-CA.

• Ajuste do ponto operacional do inversor MPPT (Maximum Power Point Tracker) do

gerador fotovoltaico.

• Registrar os dados operacionais.

• Dispositivos de protecao CC-CA.

• Desconexao automatica da rede.

• Protecao contra Sobrecargas, Sobretensoes, troca de polaridade e contra excessiva

elevacao de temperatura.

• Anti-ilhamento.

• Desconexao automatica da rede.

E importante lembrar que, para a instalacao de paineis fotovoltaicos conectados a rede,

e necessario solicitar para concessionaria que o medidor convencional seja trocado por um

medidor bidirecional, a fim de registrar tanto a energia recebida da distribuidora, como a energia

solar que e injetada na rede eletrica.

26

2.2.3 Condutores (Cabeamento) e equipamentos de protecao

De suma importancia para o sistema os condutores devem suportar temperaturas

elevadas, pois deve-se buscar minimizar as perdas decorrentes por efeito Joule. Deve ser levado

em consideracao os criterios de corrente, a queda de tensao (nao podendo ser superior aos

limites estabelecidos na NBR 5410), e a tensao nominal do sistema. Para os cabos, usualmente

utiliza-se duplo isolamento, protecao a radiacao ultravioleta e em ambas as pontas sao inseridos

terminais que permitem a conexao eletrica aos demais equipamentos.

Segundo (VILLALVA, 2015), dependendo do tipo de ligacao, em serie (V-shape) ou

em paralelo (T-shape), deve-se tomar cuidado para que o comprimento e a secao mınima dos

cabos que alimentam o DPS (Dispositivo de Protecao contra Surto) estejam de acordo com

as normas ABNT NBR 5410 e IEC 60364-5-534. Sendo assim, a seccao transversal dos

condutores de cobre para conexao ao aterramento ira variar entre 1,5 mm2 inferior a 6 mm2,

de acordo com o DPS.

Entre os equipamentos de protecao do circuito podem ser citados os fusıveis e

disjuntores. Os disjuntores, sao conectados entre o inversor e um grupo de paineis fotovoltaicos

em serie, e um segundo disjuntor deve ser inserido depois do inversor.

Para proteger o sistema contra correntes reversas entre os modulos ou um curto-

circuito, sao comumente utilizados diodos de bloqueio. Deve-se considerar que que a tensao do

diodo que ira bloquear a fileira caso necessario, seja pelo menos igual ao dobro da tensao de

circuito aberto desta fileira.

2.3 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Com o objetivo de atender as demandas de energia eletrica em regioes remotas

e difıcil acesso surge como uma das alternativas de geracao de energia eletrica o sistema

fotovoltaico. Sao classificados em duas modalidades principais: sistemas isolados (off-grid) ou

sistemas conectados a rede (on-grid), a escolha por uma das modalidades depende da aplicacao

e/ou disponibilidade dos recursos energeticos. A seguir serao apresentadas as principais

caracterısticas de cada aplicacao.

27

2.3.1 Sistema conectado (on-grid)

O sistema conectado (On-grid), tambem denominado Sistema Fotovoltaico Conectado

a Rede (SFCR) e a geracao de energia eletrica conectado diretamente a rede distribuidora de

energia, sem qualquer armazenamento de energia. O funcionamento comeca com o inversor

recebendo a energia gerada pelos modulos fotovoltaicos em corrente contınua (CC), e a

transforma em energia eletrica de corrente alternada (CA), tendo a sua forma de onda igual

a energia eletrica fornecida pela Rede Eletrica da Concessionaria. O Inversor injeta no quadro

geral da unidade consumidora toda a energia gerada, com isso a energia alimentara toda a rede.

O valor da energia injetada e utilizado como credito energetico, e serve para abater

do valor da energia consumida. O maximo que pode ser abatido e 100% do valor da

energia consumida. Outro ponto interessante e que no sistema conectado possibilita-se a

otimizacao de recursos, eliminando as baterias do sistema, na qual pode apresentar 30% a

60% do investimento. No entanto, o valor monetario da conta de energia eletrica nao chega

a zero, porque a distribuidora cobra uma taxa mınima: o chamado Custo de Disponibilidade,

logo, o sistema On-grid sempre tera contato com a concessionaria. Na Figura 9 temos uma

representacao de um sistema on grid.

Figura 9: Representacao de um sistema On-grid

Fonte: SILVATRONICS, 2019

2.3.2 Sistema isolado (off-grid)

Conforme demostrado na Figura 10, os sistemas isolados tem como principal

caracterıstica a ausencia de conexao com a rede eletrica distribuidora e uma de suas finalidades

28

e a instalacao em locais afastados. Existem basicamente dois tipos de sistemas isolados:

individuais ou em mini redes. No primeiro, a geracao atende apenas a unidade consumidora.

No segundo, a producao de energia fotovoltaica e compartilhada entre um grupo pequeno de

unidades que se encontram proximas geograficamente.

A radiacao solar em um sistema isolado sera captada pelo painel fotovoltaico e ira

atraves de Corrente Contınua (CC) para um controlador de cargas, seguindo para a bateria e/ou

inversor para uso domestico em Corrente Alternada (CA). Os sistemas isolados necessitam

obrigatoriamente de um sistema de armazenamento, geralmente utilizam-se bancos de baterias,

devido a isso, ela tem uma menor eficiencia e um preco de instalacao mais elevado.

Esses sistemas foram inicialmente regulamentados pela Resolucao AneelNo 83/2004, que teve influencia na insercao de sistemas fotovoltaicos nos programasde eletrificacao rural no Brasil. Essa resolucao foi substituıda pela Resolucao AneelNo 493/2012, que estabelece procedimentos e condicoes para Microssistema Isoladode Geracao e Distribuicao de Energia Eletrica (MIGDI) alem do Sistema Individual deGeracao de Energia Eletrica com Fontes Intermitentes (SIGFI) (PINHO; GALDINO,2014).

Figura 10: Representacao de um sistema Off-grid

Fonte: SILVATRONICS, 2019

2.3.3 Sistema inteligente (smart grid)

As smart grids possibilitam a acao a todos os usuarios que estao conectados a ela

atraves de uma nova arquitetura de distribuicao de energia eletrica. A smart grid e um exemplo

29

de sistema conectado (On grid), que precisa estar ligado a rede distribuidora.

O fluxo de energia eletrica e de informacao nesse conceito acontece de forma

bidirecional, e ira proporcionar um feedback do consumidor para a distribuidora de energia.

Basicamente a unidade consumidora nao so recebe energia, mas tambem e capaz de gerar e

integrar a sua geracao de energia eletrica na rede, utilizando tecnologias digitais de informacao

para fazer com que o sistema seja mais eficiente confiavel e sustentavel, esclarecido pela Figura

11.

Ja em relacao a operacao do sistema, sua confiabilidade e qualidade, asredes atuais possuem mecanismos para esta coordenacao muito limitados, diferenteda proposta que as smarts grids trazem para a operacao do sistema, sua confiabilidadee qualidade sao feitos em tempo real, com mecanismos avancados para restaurarqualquer dano que haja na rede, tentando minimizar ao maximo as perdas dosconsumidores. A acao das smarts grids e proativa e nao reativa, como as atuais(HICKS, 2012).

Figura 11: Representacao de um sistema smart-grid

Fonte: (SANDRA, 2014. Disponıvel em:http://www.ppgee.eng.ufba.br/teses/4c7a9e54f88e326e2d826727fd6ce03c.pdf)

2.4 REGULAMENTACAO

2.4.1 Resolucao normativa no 482/2012

Com a finalidade de atualizar a situacao do Sistema Eletrico de Potencia (SEP)

brasileiro e consequentemente melhorar a situacao da Geracao Distribuıda (GD) no Brasil,

30

no dia 17 de abril de 2012 a ANEEL lancou a regulamentacao normativa no 482. Tinha

como objetivo reduzir as barreiras para a conexao de pequenas centrais geradoras na rede de

distribuicao, permitindo que o consumidor instale pontos de geracao de energia em sua unidade

consumidora e troque energia com a concessionaria local. Mostra-se as normas que interferem

diretamente no conjunto da pesquisa:

• I. A Resolucao no482 define que as distribuidoras deverao adequar seus sistemas

comerciais e elaborar ou revisar normas tecnicas para tratar do acesso de microgeracao e

minigeracao distribuıda, utilizando como referencia os Procedimentos de Distribuicao de

Energia Eletrica no Sistema Eletrico Nacional – PRODIST, as normas tecnicas brasileiras

e, de forma complementar, as normas internacionais (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012.

Disponıvel em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).

• II. E dispensada a assinatura de contratos de uso e conexao na condicao de

central geradora para a microgeracao e minigeracao distribuıda que participe do

sistema de compensacao de energia eletrica da distribuidora, sendo suficiente a

celebracao de Acordo Operativo para os minigeradores ou do Relacionamento

Operacional para microgeradores (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012. Disponıvel em:

http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).

• III. Na fatura da unidade consumidora integrante do sistema de compensacao de

energia eletrica devera ser cobrado, no mınimo, o valor referenciado ao custo de

disponibilidade para o consumidor do grupo B, ou a demanda contratada para

o consumidor do grupo A (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012. Disponıvel em:


• IV. O consumo de energia eletrica ativa a ser faturado e diferenca entre a energia

consumida e a injetada, por posto tarifario, quando o consumo de energia eletrica ativa

for inferior ao injetada na rede, a distribuidora devera utilizar o excedente em abatimento

durante os meses subsequentes. A energia ativa injetada na rede que nao tenha sido

compensada na propria unidade consumidora podera ser utilizada para compensar em

outras unidades previamente cadastradas para esse intuito, sendo o titular o mesmo em

ambas as unidades consumidoras (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012. Disponıvel em:


• V. Os custos referentes a adequacao do sistema de medicao, necessarios para a

implantacao do sistema de compensacao de energia eletrica ficara sob responsabilidade

do interessado. Considera-se como custo de adequacao a diferenca entre o custo dos

31

componentes do sistema de medicao requerido para o sistema de compensacao de

energia eletrica e o custo do medidor convencional utilizado em unidades consumidoras

do mesmo nıvel de tensao. O sistema de medicao deve ser registrado no ativo

imobilizado em servico, devendo a parcela de responsabilidade do interessado a ser

contabilizado em contrapartida do Subgrupo Obrigacoes Vinculadas a Concessao do

Servico Publico de Energia Eletrica (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012. Disponıvel em:


• VI. Apos o processo de adequacao do sistema de medicao, a distribuidora sera

responsavel pela sua operacao e manutencao, incluindo os custos de eventual substituicao

ou adequacao. A distribuidora devera adequar o sistema de medicao dentro do prazo para

realizacao da vistoria e ligacao das instalacoes e iniciar o sistema de compensacao de

energia eletrica assim que for aprovado o ponto de conexao, conforme procedimentos e

prazos estabelecidos pelo PRODIST (Resolucao no 482 (ANEEL, 2012. Disponıvel em:


2.4.2 Resolucao normativa no 687/2015

Viu-se no dia 24 de novembro de 2015 alteracoes da Resolucao Normativa no 482/2012

atraves da Resolucao Normativa no 687/2015 que passaria a vigorar com mudancas que,

influenciam a pesquisa diretamente nos seguintes quesitos:

• I. Conforme a Resolucao no687, sao definidos como microgeracao distribuıda uma central

geradora de energia eletrica, com potencia instalada menor ou igual a 75 kW e que

utilize fontes com base em energia hidraulica, solar, eolica, biomassa ou cogeracao

qualificada, conforme regulamentacao da ANEEL, conectada a rede de distribuicao por

meio de instalacoes de unidades consumidoras. Tambem a minigeracao distribuıda como

central geradora de energia eletrica, com potencia instalada superior a 75 kW e menor

ou igual a 3 MW para fontes com base em energia hidraulica ou menor ou igual a

5 MW para cogeracao qualificada, conforme regulamentacao da ANEEL, ou para as

demais fontes renovaveis de energia eletrica, conectada a rede de distribuicao por meio

de instalacoes de unidades consumidoras (Resolucao no 687 (ANEEL, 2015. Disponıvel

em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf)).

• II. A potencia instalada da microgeracao e da minigeracao distribuıda fica limitada

a potencia disponibilizada para a unidade consumidora onde a central geradora sera

conectada, nos termos do inciso LX, art. 2o da Resolucao Normativa no 414,

32

de 9 de setembro de 2010 (Resolucao no 687 (ANEEL, 2015. Disponıvel em:

http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf)).

• III. Conforme o capıtulo III da Resolucao no482, o consumidor com o sistema

fotovoltaico instalado na unidade consumidora podera aderir ao sistema de compensacao

de energia eletrica. Para fins de compensacao, a energia ativa injetada no sistema

de distribuicao pela unidade consumidora, sera cedida a tıtulo de emprestimos

sem custo extras a distribuidora, esse emprestimo tera um prazo de sessenta

meses para a unidade consumidora utilizar da rede de distribuicao esse credito em

quantidade de energia ativa (Resolucao no 687 (ANEEL, 2015. Disponıvel em:

http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf)).

2.4.3 Legislacao CELESC

A CELESC (Centrais Eletricas de Santa Catarina) e a empresa responsavel pela

comercializacao e distribuicao de energia eletrica do caso. Operando em ambiente regulado,

deve cumpre diversas leis e normas expedidas pelo agente regulador, a Aneel, dos quais tem-se:

• I. Resolucao Normativa ANEEL 414/10: Determina condicoes gerais de atendimento ao

consumidor final e as condicoes do fornecimento de energia eletrica;

• II. Resolucao Normativa ANEEL 482/12: Estabelece condicoes e regras para a

minigeracao distribuıda pelos consumidores;

• III. Prodist - Modulos: Definem os processos de ressarcimento de danos eletricos

ao consumidor bem como os principais procedimentos comerciais e tecnicos a serem

realizados pelas distribuidoras;

• IV. Proret - Submodulos: Estabelecem os encargos setoriais e os procedimentos em

relacao a definicao das tarifas de energia eletrica brasileira;

• V. Resolucao Homologatoria de tarifas: Fixa as possıveis tarifas aplicaveis ao consumidor

no ciclo tarifario de 22/08/18 a 21/08/19 (perıodo de estudo do gasto de energia da

pesquisa).

2.4.4 Manual de Procedimentos CELESC - Sistema de Operacao - I-432.0004

O procedimento do Manual de Procedimentos da CELESC, codigo I-432.0004, rege

sobre os requisitos para para a conexao de micro ou minigeradores de energia ao sistema eletrico

33

da CELESC distribuicao. O projeto em questao, esta enquadrado conforme o paragrafo 4.10

do procedimento, ”central geradora de energia eletrica, com potencia instalada superior a 75

kW e menor ou igual a 5 MW e que utilize cogeracao qualificada, conforme regulamentacao

da ANEEL.”(CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/arquivos/normas-

tecnicas/conexao-centrais-geradoras/conexao-micro-mini-geradores-out2020.pdf)

A implementacao das conexoes, criterios basicos e requisitos de protecao, devem ser

seguidos conforme rege no manual.

2.5 POTENCIAL FOTOVOLTAICO DO ESTADO DE SANTA CATARINA

Para objeto de estudo da pesquisa verifica-se o potencial de geracao de energia solar

fotovoltaica em uma empresa no sul do Brasil e regiao oeste do estado de Santa Catarina. Esse

local (representado pelo triangulo branco) apresenta um baixo ındice de incidencia de radiacao

solar visto o restante do paıs, medindo cerca de 1600 kWh/m2 anual como exposto na Figura

12.

Figura 12: Nıveis de radiacao solar no Brasil

Fonte: Solar Finger - global horizontal irradiation(Brazil).

Entretanto a nıvel global, como evidenciado na Figura 13, o territorio apresenta uma

incidencia relevante de radiacao solar, podendo ter um grau de aproveitamento relativamente

34

alto tendo em vista outros fatores que apresentar-se-a no proximo topico.

35

Figura 13: Nıveis de radiacao solar no mundo

Fonte: Solar Finger - global horizontal irradiation(Brazil).

2.5.1 Potencial fotovoltaico da cidade de Cacador

A instalacao FV da presente pesquisa esta localizada na cidade de Cacador (26o 46’

31”S / 51o 00’ 54”W), que tem caracterıstica residencial, basicamente formado por edificacoes

horizontais e com poucos terrenos livres para construcao, a cidade tem um grande potencial

para admissao de possıveis pontos de geracao de energia solar fotovoltaica. Um desses pontos

que fica evidenciado as caracterısticas acima citadas e o caso de estudo do projeto, a empresa

Somar Industrial de embalagens representada por uma elipse de cor preta na Figura 14.

36

Figura 14: Potencial de radiacao de Cacador exemplificado pelo caso da pesquisa

Fonte: Autor, 2019

2.6 REFERENCIAL TEORICO DE CALCULO PARA DIMENSIONAMENTO

2.6.1 Dimensionamento do sistema fotovoltaico

Para o dimensionamento de um sistema fotovoltaico, existe uma serie de calculos e

analises que precisam ser realizadas, como, verificar o consumo medio mensal de energia

eletrica; analisar os dados solarimetricos do local; realizar o calculo de perdas de energia;

calcular a potencia total do sistema fotovoltaico; calcular a quantidade de paineis; eficiencia

do inversor e do sistema; definir o angulo de inclinacao e dimensionamento dos cabos.

Segundo PINHO/GALDINO (2014), a potencia de um microgerador que compoe um

sistema fotovoltaico pode ser calculada pela Equacao (1).

PFV (W p) =(E/T D)

HSPMA(1)

Onde:

PFV (Wp) - Potencia de pico do painel FV;

E(Wh/dia) - Consumo diario medio anual da edificacao;

37

HSPMA(h) - Media diaria anual das HSP no plano do painel FV;

T D - Taxa de Desempenho.

Colhendo os dados de energia: Inicialmente deve-se verificar o consumo medio mensal

de energia, pelo menos de um perıodo de 12 meses. Verifica-se tambem a classe (monofasica,

bifasica ou trifasica), para que seja realizado o calculo do consumo diario medio (E), conforme

a Equacao (2).

E(Wh/dia) =ConsumoMedio−TaxaDeDisponibilidade (2)

Sendo a taxa de disponibilidade conforme descrita na Tabela 1

Tabela 1: Tipo de Ligacao e Taxa de Disponibilidade

Tipo de ligacao Taxa equivalente (kWh/mes)Monofasica 30Bifasica 50Trifasica 100Fonte: Autores, 2019

Dados Solarimetricos: Para obtermos a media anual da Hora de Sol Pico (HSP)

no local, sera utilizada a ferramenta SunData, conforme a Figura 15, disponıvel no site da

CRESESB (Centro de Referencia para a Energias Solar e Eolica Sergio de S.Brito). Inserindo

os dados de latitude e longitude do local, e possıvel obter o valor de irradiacao solar diaria

media mensal [kWh/m2] e calcular a HSP (h) dividindo o valor da irradiacao por 1 [kW/m2].

Figura 15: Sundata

Fonte: (CRESESB, 2020. Disponıvel em:http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata)

Perdas de energia: Sabendo que o sistema esta suscetıvel a perdas, como, perda por

temperatura; incompatibilidade eletrica; acumulo de sujeira; cabeamentos CC e CA, se faz

38

necessario estimar o quanto estas irao afetar o desempenho. A taxa de desempenho (T D)

tambem pode ser descrita como PR (Performance Ratio). Segundo TONIN/URBANETZ

(2016), esta e a relacao entre a produtividade (kWh/kW p) e a quantidade de horas de sol a

1.000W/m incidentes no painel FV, e pode ser descrita pela Equacao (2).

PR =Yield

Irradiacao /1000(%) (3)

Yield, e a relacao entre a energia gerada (kWh) e a potencia FV instalada (kW p),

normalmente vinculada a um ano de operacao - yield anual, porem pode ser tambem

considerado o yield mensal. (TONIN; URBANETZ, 2016). Este pode ser calculado na Equacao

(4).

Y =Energia Gerada

Potencia FV

(kWhkW p

)(4)

Neste projeto, sera utilizada uma PR de valor medio 0,75. Pois, ”uma T D entre

70 e 80% pode ser obtida nas condicoes de radiacao solar encontradas no Brasil”(PINHO;

GALDINO, 2014).

Quantidade de modulos e potencia total do painel fotovoltaico: Com os referenciais

de calculos apresentados, ja se faz possıvel calcular a potencia de pico do painel FV atraves da

Equacao (1). Agora e necessario calcular o numero de modulos necessarios, e isto se da apos a

selecao do modulo fotovoltaico que sera utilizado, pois e necessario saber a potencia do mesmo.

O numero de modulos necessarios pode ser calculado com a Equacao (5).

Qtde.Modulos =Potencia FV

Potencia Modulo

(kWkW

)(5)

Eficiencia de Conversao: Um dos pontos mais importantes quando se trata de

inversores, e em relacao a eficiencia de conversao, tambem chamado de FDI (Fator de

dimensionamento de inversores). Este, representa as perdas na conversao direta de corrente

contınua (CC), em corrente alternada (CA), podendo ser calculada pela Equacao (6).

η =PCA

PCC(6)

Sendo Pca a potencia nominal em corrente alternada, e Pcc a potencia pico do painel

FV.

39

Analise de literatura mostra que os valores de FDI recomendados por fabricantes e

instaladores situam-se na faixa de 0,75 e 0,85 enquanto que o limite superior e de 1,05. (PINHO;

GALDINO, 2014)

Tensao de entrada: A tensao de entrada do inversor e a soma das tensoes dos modulos

associados em serie. Como a tensao possui forte dependencia da temperatura, as condicoes

extremas de inverno e verao deverao ser utilizadas no dimensionamento (PINHO; GALDINO,

2014).

Uma importante informacao presente nos datasheets dos fabricantes sao as curvas

caracterısticas dos modulos, tendo em vista que a sua potencia maxima varia com as condicoes

ambientais, especificamente com a temperatura e a radiacao incidente.

Na Figura 16 observa-se o Ponto Maximo de Potencia (Pmpp), em relacao a Corrente

de Curto Circuito (Isc), Corrente de Maxima Potencia (Impp), Tensao de Circuito Aberto (Voc)

e a Tensao de Maxima Potencia (Pmpp).

Figura 16: Exemplo de Curva Painel Solar

Fonte: (PINHO; GALDINO, 2014)

A influencia da radiacao e da temperatura nos paineis fotovoltaicos, e verificada na

Figura 17 retirada do datasheet da Canadian Solar.

40

Figura 17: Radiacao e Temperatura no Painel Solar

Fonte:(CANADIAN, 2017. Disponıvel em: http://www.nhssolar.com.br/wp-content/uploads/2017/08/Catalogo-Modulo-Fotovoltaico-NHS-Solar-Canadian.pdf)

Tendo em vista esse dados, ainda segundo PINHO/GALDINO (2014), e necessario

garantir a compatibilidade entre as tensoes do gerador FV com a faixa de tensao de operacao

do inversor. Sendo que, o calculo da maxima tensao de entrada deve ser realizado com cuidado,

pois ela nunca deve ser ultrapassada, sendo este um dos maiores riscos de dano ao equipamento.

O maximo numero de modulos em serie que pode ser conectado ao inversor pode ser calculado

pela Equacao (7).

No modulosserie. ∗VocTmin <Vimax (7)

Onde:

Vimax - Maxima tensao CC permitida na entrada do inversor;

VocTmin - Tensao em circuito aberto de um modulo FV na menor temperatura.

Faixa de tensao de operacao do SPPM do inversor: O resultado das tensoes dos

modulos conectados em serie deve atender a faixa de tensao SPPM (Seguidor do Ponto de

Potencia Maximo ) do inversor.

Ainda segundo PINHO/GALDINO (2014), deve-se avaliar se o sistema FV possui

numero de modulos conectados em serie suficiente, de modo que a tensao do painel FV seja

superior a tensao de SPPM do inversor, evitando a queda de eficiencia ou ate mesmo uma

desconexao. Podemos realizar este calculo atraves da Equacao (8).

41

ViSPPM minVmpT max

< No modulosserie <ViSPPM max

VmpT min(8)

Onde:

ViSPPM min - Mınima tensao CC do SPPM do inversor;

VmpT max - Tensao de potencia maxima de um modulo FV na maior temperatura;

ViSPPM max - Maxima tensao CC do SPPM do inversor;

VmpT min - Tensao de potencia maxima de um modulo FV na menor temperatura.

Corrente maxima CC do inversor: O inversor FV possui uma corrente maxima de

entrada CC. Para garantir que este valor nao seja ultrapassado, pode-se calcular o numero

maximo de fileiras das series fotovotaicas, conectadas em paralelo. (PINHO; GALDINO, 2014)

Podemos realizar este calculo atraves da Equacao (9).

NoseriesFVparalelo =Iimax

Isc(9)

Onde:

Iimax (A) - Corrente maxima CC na entrada do inversor permitida;

Isc (A) - Corrente de curto circuito modulos FV.

Dimensionamento dos cabos: Segundo PINHO/GALDINO (2014), a NBR 5410 ou

algum programa podem ser utilizados e indicam a bitola adequada para os condutores em funcao

do comprimento do ramal, tensao nominal e do nıvel de perdas pretendido.

Sendo o cabo principal CC (corrente contınua) que estabelece a ligacao entre a caixa

de juncao do gerador fotovoltaico e do inversor, e o cabo do ramal CA (corrente alternada) que

liga o inversor a rede receptora, podemos calcular a secao transversal do cabeamento de forma

alternativa atraves da Equacao (10).

S(mm2)= ρ

(Ω ·mm2

m

)× d(m)× I(A)

∆V (V )(10)

Onde:

ρ - resistividade do material condutor; d - distancia total do condutor (ida e volta); I -

corrente que passa pelo condutor; ∆V - queda de tensao tolerada no cabeamento.

42

2.6.2 Viabilidade economica do projeto

E necessario um estudo de viabilidade para a implementacao de um projeto dentro

de uma empresa, tendo em vista que o foco principal dos gestores e ter a maior rentabilidade

possıvel e ser cada vez mais competitiva no mercado. Tendo em vista isso, existem metodos

economicos utilizados para calculo de viabilidade de projetos, como o Payback.

Lembrando que, o fluxo de caixa e uma previsao do montante do capital que entrara

ou que saira da empresa em cada um dos perıodos pre-definidos do ciclo de vida do produto.

Payback: O metodo do Payback mede o tempo necessario para se ter de volta o capital

investido, considerando a mudanca de valor do dinheiro no tempo, o qual fornece indicativo do

risco do investimento, ou seja, quanto maior for o payback mais tempo sera necessario para se

obter o capital investido (GITMAN, 2007).

2.7 TARIFACAO

No Brasil, as unidades consumidoras se dividem em dois grupos tarifarios dependendo

do nıvel de tensao de atendimento e em funcao da demanda (kW). A divisao e feito entre:

grupo A, grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em tensao

igual ou superior a 2,3 kV, ou atendidas a partir de sistema subterraneo de distribuicao em

tensao secundaria (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-

energia), e grupo B, grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em

tensao inferior a 2,3 kV, caracterizado pela tarifa monomia (CELESC, 2020. Disponıvel em:

https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia).

Ainda de acordo com a normativa da CELESC, os grupos A e B dividem-se nos

seguintes subgrupos, conforme a Tabela 2:

Tabela 2: Grupo A CELESC

GRUPO A TENSAO DE FORNECIMENTOA1 tensao de fornecimento igual ou superior a 230 kV;A2 tensao de fornecimento de 88 kV a 138 kV;A3 tensao de fornecimento de 69 kV;

A3a tensao de fornecimento de 30 kV a 44 kV;A4 tensao de fornecimento de 2,3 kV a 25 kVA5 tensao de fornecimento inferior a 2,3 kV, a partir de sistema subterraneo.

Ja para o grupo B, a subdivisao e feita da seguinte forma: a) subgrupo B1 - residencial;

43

b) subgrupo B2 - rural; c) subgrupo B3 - demais classes; e d) subgrupo B4 - Iluminacao publica.

(CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia).

Na concessionaria da CELESC a resolucao homologatoria no2.593, de 18 de agosto de

2020, define as tarifas a serem pagas por kWh de acordo com as Figuras 18 e 19:

Figura 18: kWh consumidor Tipo A

Fonte: (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia)

Figura 19: kWh consumidor Tipo B


Para o caso deste estudo em especıfico, a empresa Somar Industrial de Embalagens se

enquadra no consumido tipo A4, conforme a divisao da CELESC. A comprovacao deste vira

no Cap. 3 onde ha a aquisicao de dados da empresa.

44

2.7.1 ICMS

A que estabelece as regras gerais do imposto e os limites que devem ser respeitados

pelos estados na cobranca do ICMS, e a Lei complementar numero 87 de 1996, que instituiu a

cobranca de Imposto sobre Circulacao de Mercadorias e Prestacao de Servicos de Transporte

Intermunicipal, Interestadual e Servicos de Comunicacao (ICMS).

Em Santa Catarina a Lei Estadual no 7.547, de 27 de janeiro de 1989 que define seu

ICMS. Na tarifa de energia, os valores cobrados estao conforme a Figura 20:

Figura 20: ICMS Santa Catarina


Para o estado de Santa Catarina, atualmente ha isencao de impostos para micro e

minigeradores de energia ate o limite de 1MW de potencia. A medida esta regulamentada

pela lei estadual no17.762, de 7 de agosto de 2019, que isenta de ICMS a geracao distribuıda de

eletricidade em centrais de pequeno porte. Ou seja, o valor de 25% de ICMS que era cobrado

aos geradores de energia ate esta potencia, atualmente e isento (desde que faca a solicitacao de

isencao do site do governo).

2.7.2 PIS/COFINS

Sendo as alıquotas do Programa de Integracao Social (PIS) e a Contribuicao Social para

Financiamento da Seguridade Social (COFINS) medias estimadas, estas variam mensalmente

com o volume de creditos apurados pela distribuidora e devem vir demonstrados separadamente

na conta de energia eletrica. Segue os valores das alıquotas dos ultimos meses em Santa

Catarina, conforme a Figura 21:

45

Figura 21: PIS/COFINS Santa Catarina


2.7.3 Proposta de tarifacao a energia solar (ANEEL)

Apesar do crescimento da geracao de energia fotovoltaica no paıs, atraves dos

incentivos previstos em Lei na Resolucao no482, de 17 de abril de 2012, e na Resolucao no

687, de 24 de novembro de 2015 que buscou aperfeicoar o que ja estava vigente na resolucao

de 2012, a Agencia Nacional de Energia Eletrica (ANEEL) abriu uma consulta publica para

rever as regras que tratam da geracao distribuıda (GD). Atualmente, conforme ja descrito

detalhadamente neste documento, com a instalacao de placas solares os consumidores podem

entregar excedente ao sistema eletrico que fica armazenado em “creditos”, e recebem a energia

de outras fontes de geracao provenientes da rede eletrica a noite.

A visao da ANEEL, e que o crescimento da geracao distribuıda traz um problema de

transferencia de custos do sistema eletrico aos demais consumidores que nao utilizam fontes

alternativas de energia. Em resumo, a ideia e inserir uma tributacao na geracao de energia, onde

haveria uma taxacao de ate 60% dos “creditos” fornecidos a rede eletrica, aqueles que possuem

sistemas de geracao de energia solar em seu imovel. Apos 2030, todos passariam a pagar pelo

uso da rede de transmissao da distribuidora e pelos encargos.

A proposta vai passar por consulta publica e podera sofrer alteracoes.

46

3 PROJETO E DIMENSIONAMENTO

3.1 COLETA DE DADOS

3.1.1 Dados da Planta

A SOMAR EMBALAGENS esta instalada na Rua Moema,110 - Gioppo, Cacador -

SC, com as seguintes coordenadas geograficas, latitude de 26,775o e longitude de 50,999o.

Atraves do Google Earth foi possıvel retirar as dimensoes do telhado que sera feito o projeto de

instalacao do painel FV, este esta ilustrado nas Figuras 22 e 23.

Figura 22: Largura Telhado SOMAR

Fonte: (GOOGLE EARTH, 2020. Disponıvel em: https://earth.google.com/)

47

Figura 23: Comprimento Telhado SOMAR

Fonte: (GOOGLE EARTH, 2020. Disponıvel em: https://earth.google.com/)

Sendo assim, podemos determinar que a area de telhado disponıvel para o projeto e de

1.150,15m2 (27,45m x 41,90m).

Apos determinadas as coordenadas geograficas e a dimensao do local, e necessario

adquirir os valores de irradiacao diarios medios de cada mes no plano inclinado com angulo

igual a latitude.

Estes dados podem ser obtidos utilizando o a SunData, conforme mencionado no

capıtulo anterior no referencial teorico de calculo. Tendo em vista as coordenadas geograficas

da instalacao, o levantamento dos dados de irradiacao foram obtidos conforme a Figura 24.

Figura 24: SunData com coordenadas


Os valores das medias mensais em cada mes podem ser observados na Tabela 3.

48

Tabela 3: Media diaria mensal de irradiacao


O valor da media anual de irradiacao solar no plano horizontal (0o N) e de

4,29[kWh/m2] por dia.

Outro fator muito importante para uma melhor eficiencia do projeto, e em relacao a

angulacao do telhado em que o painel fotovoltaico sera instalado. O telhado em que os modulos

serao instalados possuem uma angulacao de 10o16’8”Sul, conforme ilustrado na Figura 25.

Figura 25: Angulacao telhado

Fonte: Autores, 2020

Tendo em vista o angulo do telhado para a face Sul, e que para ter uma maior eficiencia

dos modulos fotovoltaicos eles devem estar virados para a face Norte com uma angulacao de

27o onde temos um menor delta durante os meses e uma melhor irradiacao, conforme ilustrado

nas medias mensais de irradiacao do local, o ideal em relacao a eficiencia seria a instalacao no

plano de 27o N. Porem, devido os aspectos construtivos da estrutura para a instalacao do painel

fotovoltaico, desenvolveu-se o projeto no plano horizontal. Essa estrutura sera de alumınio,

49

sendo que cada modulo tem o comprimento de 1,96 m, conforme a 1a fileira na Figura 26.

Figura 26: Estrutura


3.1.2 Analise das faturas de energia eletrica

A seguir segue o demonstrativo do consumo de energia eletrica de 12 meses do

consumidor, onde a media mensal ficou em 177.587,00 kWh, conforme a Tabela 4.

Tabela 4: Consumo energia eletrica 12 meses


Na Figura 27, podemos ver uma fatura de energia do consumidor.

50

Figura 27: Fatura Energia Eletrica


3.1.3 Equipamentos e Materiais

3.1.3.1 Modulos Fotovoltaicos

O modulo fotovoltaico previsto na utilizacao do projeto e o modelo GCL-P6/72 330W

da fabricante GCL, conforme a Figura 28, que utiliza a tecnologia de silıcio policristalino.

Seguindo as especificacoes do datasheet da GCL, que pode ser observado no Anexo A, esse

modulo tem uma potencia maxima de 330 W p, com a tensao de maxima potencia de 37,8 V e

corrente maxima de potencia de 8,73 A. O modulo e composto por 72 celulas, com uma area de

aproximadamente 1,94 m2.

51

Figura 28: Modulo GCL-P6/72

Fonte: (GCL, 2016)

3.1.3.2 Inversor

O inversor escolhido para o projeto foi o da fabricante Canadian Solar modelo CSI-

50KTL-GI trifasico, conforme a Figura 29.

Figura 29: Inversor CSI-50KTL-GI

Fonte: (GCL, 2016)

Algumas especificacoes do inversor podem ser vistas na Tabela 5, obtidas atraves do

datasheet do produto que pode ser encontrado no Anexo B.

52

Tabela 5: Especificacoes inversor


3.2 DIMENSIONAMENTO E VIABILIDADE TECNICA

3.2.1 Calculo da potencia necessaria

Inicialmente devemos realizar o calculo para um sistema ideal. Sabendo que a media

anual de consumo, segundo a Tabela 4, e de 177.587,00 kWh e levando em consideracao que

este e um sistema com caracterıstica trifasica com taxa de disponibilidade de 100 kWh , segundo

a Tabela 3, podemos calcular o consumo diario medio anual de acordo com a Equacao (2),

utilizando a media de 30 dias por mes.

E(Wh/dia) =ConsumoMedio−TaxaDeDisponibilidade

E = 177.587[kWh]−100[kWh]

E = 177.477[kWh]/30dias

E(kWh/dia) = 5.915,9

Agora precisamos da media diaria anual das HSP no plano do painel FV. Utilizando os

dados da Tabela 3, onde temos uma media diaria solar mensal de 4,49[kWh/m2] por dia, com

uma taxa de desempenho de valor medio 0,75, conforme explicado na Equacao (3), teremos

uma produtividade media de 3,22 [kWh/kW p] por dia. Utilizando na Equacao (1) estes valores

obtidos teremos o seguinte resultado:

PFV (kW p) = (E/T D)/HSPMA

PFV (kW p) = 5.915,9/3,22

PFV (kW p) = 1.837,24

53

Ou seja, nossa potencia de pico do painel fotovoltaico PFV , deve ser de 1.837 kW p.

Lembrando que, o valor de 177.477 [kWh] e o valor medio que o sistema fotovoltaico precisa

gerar a fim de suprir o consumo mensal.

3.2.2 Numero de modulos fotovoltaicos

Como ja temos os valores de potencia do nosso modulo fotovoltaico GCL-P6/72 e

de potencia de pico do painel FV, podemos calcular o numero de modulos necessarios para

que a demanda mensal de energia eletrica do consumidor 100% seja suprida pelo sistema FV.

Utilizando a Equacao (5), temos o seguinte resultado:

Qtde.Modulos = Potencia FV/Potencia Modulo [kW/kW ]

Qtde.Modulos = 1.837,24[kW p]/330[W p]

Qtde.Modulos = 5.568 modulos

Para essa quantidade de modulos, seria necessario uma area de 10.802 m2, sendo que

o modulo possui cerca de 1,94 m2.

3.2.3 Calculo do sistema real

Tendo em vista que a area do telhado que sera realizada a instalacao do painel

fotovoltaico e de apenas 1.150,15m2 (27,45m x 41,90m), poderiam ser instalados no maximo

588 modulos FV (14 x 42) modulos.

Realizando os calculos com o volumes de 588 modulos, a potencia de pico do painel

FV ulilizando a Equacao (1), seria de:

Qtde.Modulos = Potencia FV/Potencia Modulo [kW/kW ]

588 = Potenciapico(588modulos)[kW p]/330[W p]

Potenciapico(588modulos) = 194,040[kW p]

Com isso, o consumo diario medio anual que poderia ser suprido pelos 588 modulos

utilizando a Equacao (3), seria de:

54

PFV (W p) = (E/T D)/HSPMA

194,040[kW p]/0,75 = E/3,22 [[kWh.dia/kW p]]

E = 833,078(kWh/dia)

3.2.4 Calculo dos inversores

Segundo as especificacoes do fabricante, disponıveis no Anexo B, o inversor utilizado

no projeto possui uma eficiencia η de 98,4%

Como algumas condicoes precisam ser atendidas, levando em consideracao a

compatibilidade de tensao e corrente do painel FV com as especificacoes do inversor, deve-se

calcular alguns fatores,como, a quantidade maxima de modulos FV que podem ser conectados

em serie no circuito.

Inicialmente, iremos calcular a quantidade de inversores necessarios no sistema para

atender as especificacoes, para isso, iremos dividir a potencia do inversor pela potencia do

modulo para sabermos quantos modulos podemos instalar em cada inversor, conforme segue:

Nomodulos = Pinv/Pmodulo

Nomodulos = 75kW/330W

Nomodulos = 227,27

Sendo assim, sera necessaria a utilizacao de 3 inversores para a execucao do projeto.

Seguindo, iremos calcular que a tensao maxima circuito aberto do painel FV deve ser

menor em relacao a tensao CC do inversor. Para este, utilizaremos a Equacao (7) como segue,

tendo em vista que definiu-se utilizar 21 modulos FV em serie, levando em consideracao os

aspectos construtivos do painel.

No modulosserie. ∗VocTmin <Vimax

21∗46,2V < 1000V

970,2V < 1000V

Com isso, mostrou-se que 21 modulos e o numero maximo permitido em serie. A

proxima condicao que deve ser levada em consideracao, se diz respeito aos valores de tensao

de maxima potencia recomendadas pelo fabricante do inversor, segundo as especificacoes no

55

Anexo B, esses valores sao de 200 V - 800 V. Sendo assim, verificou-se se de acordo com o

numero de modulos em serie, atendia as especificacoes utilizando a Equacao (8).

ViSPPM min/VmpT max < No modulosserie <ViSPPM max/VmpT min

200V/34,5V < No modulosserie < 800V/34,5V

5,79 < No modulosserie < 23,18

Ou seja, o numero de modulos fotovoltaicos em serie deve estar entre 5 e 23 modulos.

Como o inversor tambem possui limitacoes em relacao a sua corrente de entrada, deve-

se calcular o numero maximo de strings conectadas em cada entrada do inversor, para que o

numero maximo nao seja ultrapassado. E possıvel determinar este atraves da Equacao (9).

NoseriesFVparalelo = Iimax/Isc

NoseriesFVparalelo = 44,5A/9,33A

NoseriesFVparalelo = 4,76

Sendo assim, o numero maximo de strings por entrada MPPT do inversor e 4.

Lembrando que, cada inversor utilizado neste, apresenta 4 pontos MPPT conforme o datasheet.

3.2.5 Condutores

3.2.5.1 Cabeamento CC

O dimensionamento dos condutores CC podem ser dimensionados seguindo a

morma IEC 60364-7-712 (IEC, 2017. Disponıvel em: https://www.sis.se/api/document/

preview/8025958/). Esta normal estabelece que o condutor deve suportar uma corrente maior

ou igual a corrente de curto circuito dos modulos FV multiplicado pelo fator 1,25. Com isso

temos que o dimensionamento do condutor deve suportar Isc*1,25 = 9,33 A * 1,25 = 11,67 A.

Seguindo a ABNT NBR-5410, a bitola do condutor deve ser de no mınimo 2,5mm2 de area,

porem, seguindo as orientacoes do datasheet do modulo no Anexo A, o cabeamento CC deve

conter pelo menos 4,0mm2.

56

3.2.5.2 Cabeamento CA

Ainda seguindo os criterios da NBR-5410, onde temos que a queda de tensao nos

terminais nao pode ser superior a 4%, tendo em vista que a corrente nominal de saıda do inversor

e de 76A e que utiliza-se condutores de cobre, material que apresenta resistividade de 0,01724

ω ∗mm2/m, e que a distancia ate o receptor e de 1 metro, calculou-se a secao do cabeamento

CA utilizando-se da Equacao (10).

S(mm2)= ρ

(Ω·mm2

m

)× d(m)×I(A)

∆V (V )

S(mm2)= 65,5

Seguindo as normas e o calculo realizado, o cabeamento CA devera ser de no mınimo

65,5mm2.

3.2.6 Sistema de protecao

Dentro do sistema de protecao de toda a estrutura, detem-se dois tipo de protecao:

Sistema de protecao contra descargas atmosfericas (SPDA), sendo um sistema de

protecao contra descargas atmosfericas, sistema de para-raios com fio aterrado para dissipar

descargas eletricas. Preve-se tambem os Dispositivos de protecao contra surto (DPS), sistema

que evita as variacoes rapidas e fortes na tensao eletrica, que podem queimar aparelhos eletricos,

assim como danificar os equipamentos do sistema. Tais surtos de energia pode ser causados por

raios, levando a dois tipos de surtos, o indireto e o direto.

Quando direto, a descarga atinge os modulos e outros equipamentos do sistema.

Quando indireta, a irradiacao do campo eletromagnetico gerado pelo raio e conduzido por toda

a estrutura metalica de instalacao, o que pode ocorrer mesmo quando a descarga de energia

acontecer a alguns quilometros de distancia. Fora todo esse sistema, para a protecao contra a

alta tensao a empresa detem um Nobreak e rele de protecao para rejeitar qualquer tipo de retorno

de CC para o Sistema Eletrico de Potencia.

Seguindo as especificacoes do datasheet do inversor utilizado, sabe-se que o mesmo

possui dispositivos contra sobrecorrente e sobretensao. Alem disso, possui sistema de protecao

contra polaridade reversa CC e curto circuito CA.

57

3.2.7 Conexoes com a rede e Arranjos

Quando um sistema e considerado de grande geracao de energia fotovoltaica,

normalmente possuem o tanto SPDA e malha de aterramento, o que reduz o valor da corrente

que passara pelo dispositivo de protecao contra surto. A Figura 30 mostra, como os varios

arranjos fotovoltaicos devem ser conectados a malha de aterramento, relevando ainda as

ligacoes com toda a estrutura do sistema.

Figura 30: Arranjos fotovoltaicos

Fonte: (CLAMPER, 2015. Disponıvel em: https://clamper.com.br)

A partir da disposicao dos arranjos fotovoltaicos, para conseguir manter o peso total da

estrutura, planeja-se reforcos nas 4 vigas principais de sustentacao do barracao, onde poder-se-a

ter um melhor e maior arranjo de celulas. Para isso, mostra-se esquematicamente na Figura 31

uma projecao de estrutura e area utilizada.

A partir dessas colocacoes, tem-se em uma primeira etapa a transformacao dessa

tensao que quando a corrente entra com uma tensao de 220V para alta tensao atraves de

Transformadores de Corrente (TC’s), Transformadores de Potencial (TP’s) e um transformador

de 1000KVA que tem por objetivo transformar a energia para alta tensao para alimentar as

maquinas. Quando se fala em alta tensao, deve-se lembrar que ha regras e lugares especıficos

que, para comecarem o funcionamento legal, devem ser aprovados pela concessionaria local

(CELESC), como: casa de maquinas isolada, iluminacao, fechaduras fısicas em todas as etapas,

paredes/teto impermeaveis. O esquema de ligacao e transformacao da energia e evidenciado nas

Figuras 32 e 33.

58

Figura 31: Esquematico aereo da estrutura


O sistema de energia fotovoltaica tem como objetivo final reduzir a energia consumida

por um consumidor do grupo A4 de alta tensao. Tem- se na parte final do sistema de medicao da

Somar um medidor eletronico de energia eletrica responsavel pela leitura de dados referentes a

grandeza, codigo, classe e elementos de caracterıstica do circuito, como evidencia-se na Figura

34.

59

Figura 32: Transformadores de Potencial e de Corrente.


Finaliza-se a parte tecnica e dimensional relacionando-se que e a partir do medidor

eletronico que sera referenciado a diferenca de gasto de energia a partir da geracao por parte do

SFVC, tendo em vista que parte da instalacao e para alta tensao.

Para a conexao com a rede da CELESC, deve-se ser seguido conforme rege no ”Manual

de Procedimentos da CELESC”, segue na Figura 35 o diagrama orientativo de conexao de

Minigeracao.

60

Figura 33: Transformador principal 1000kVA.


3.3 VIABILIDADE ECONOMICA DO PROJETO

Para analise financeira do projeto, faz-se necessario o calculo de 588 modulos

fotovoltaicos de acordo com o preco medio, seguindo os seguintes custo, quantidades e

variacoes apresentadas a seguir.

3.3.1 Investimento de implantacao

Preco do painel Solar GCL-P6/72 : R$700,00 por unidade (NEOSOLAR,

2020. Disponıvel em: https://www.neosolar.com.br/loja/painel-solar-fotovoltaico-gcl-p6-72-

330wp.html). Logo, tem-se 588 modulos, totalizando: R$ 411.600,00, de gastos com modulos

fotovoltaicos.

Preco do inversor CSI-50KTL1P-GI-FL: R$ 25.599,99. Valor referente a um valor

medio de pesquisa de mercado, do inversor utilizado no projeto, por unidade. Segundo calculos

61

Figura 34: Medidor do gerenciamento de energia eletrica


antes evidenciados, serao necessarios 3 inversores, totalizando R$ 76.799,97.

Prever-se-a reforco nas estruturas do barracao, assim como o custo da estrutura para

cada 5 paineis solares para cada haste. Preco da instalacao R$79.900,00, e custos adicionais

dos paineis de R$104.300,00 referente a fiacao, cabos, transporte dos materiais, alugueis de

guinchos e materiais necessarios para a instalacao e armazenamento. Ainda esta previsto

R$78.500,00 referente a protecao do sistema. Preco total inicial: R$750.097,00, conforme a

Tabela 06.

Alem do custo inicial, identifica-se algumas variaveis uma vez que a estrutura ja

esteja montada, sao elas: perda dos modulos fotovoltaicos, gastos com manutencao e reajuste

nos precos do kWh, logo, tem-se as seguintes suposicoes de acordo com o restante dos

62

Tabela 6: Custos iniciais do projeto


gastos/custos:

Como, a degradacao da potencia de modulos fotovoltaicos e entre 0,5% e 1,0% ao

ano (PINHO; GALDINO, 2014). Considerar-se-a uma perda de potencia de geracao kWh dos

modulos fotovoltaicos de 0,8% no primeiro ano e 0,5% nos demais anos nos primeiros 20 anos,

considerando a geracao inicial de 299.908,08 kWh por ano (Apresentada no item 3.2.3, pag 55)

como base para a conta de geracao do kWh;

Considerar um gasto de 0,7% do valor total investido inicialmente para manutencoes

no SFVC. Totalizando R$ 4.550,00 de desconto por ano;

Reajuste de 2% ao ano para o calculo do preco do kWh, considerando o preco inicial

de acordo com o cobrado no perıodo evidenciado. Sendo o valor inicial de 0,79878 como uma

media do preco em relacao a quantia de energia utilizada em horarios de ponta e horarios fora

de ponta;

Considerar a substituicao dos 3 inversores entre o decimo terceiro e decimo quinto ano

de uso (datasheet).

3.3.2 Payback

Aplicando a projecao do levantamento dessas caracterısticas para os proximos 16 anos,

tem-se entao na Tabela 7 as projecoes de gastos e retornos futuros ano a ano.

Para interpretacao da tabela deve-se entender que na segunda coluna, onde diz

”Geracao kWh” faz-se a cada ano um desconto referente a perda de potencia das placas

63

Tabela 7: Dados anuais das caracterısticas de geracao do SVFC.


antes explicadas, por isso ha um decrescimo de geracao de energia ao passar do tempo. Na

coluna seguinte, ”R$ por kWh”estipulou-se uma media no aumento anual de 2% considerando

reducoes e aumentos variados durante o ano. A seguir, multiplicando-se essas duas colunas e

deduzindo-se o valor de R$5.257,00 referente ao custo de manutencao anual (0,7% do valor

inicial) tem-se o valor de ”Economia por ano”. Avaliando-se o retorno simples, mensura-se o

valor da economia gerada no ano menos o valor do gasto inicial e assim acumulativamente com

o passar dos anos, ja no retorno composto, evidencia-se esse valor de economia contando um

desconto anual como se o valor inicial estivesse investido em uma aplicacao financeira de 0,6%

ao mes, o que seria abatido do valor final de economia, tornando a analise o mais real possıvel.

Como pode-se analisar na Tabela 07, o campo de “Investimento/Retorno em R$”

representa o valor do investimento inicial mais o valor do ano anterior do terceiro campo

“Economia/ANO em R$” gerado pelo SFVC. Apos todo o levantamento de custos iniciais e de

custos variaveis ao longo do perıodo analisado, a pretensao de retorno do investimento comeca

a ser real a partir do setimo ano de funcionamento da instalacao. Evidencia-se tambem uma

reducao de ganho do investimento entre o decimo quarto e decimo quinto ano de funcionamento

devido a troca dos inversores, como mostra o grafico da Figura 36, representativo entre o

montante investido ao passar do tempo.

Apos a analise, evidencias dos custos e respectivas analise dos dados ao decorrer dos

anos, corrobora-se que, o retorno do capital investido, tem-se um payback a partir do 6o ano

apos a aplicacao do sistema.

64

Figura 35: Diagrama orientativo de conexao de Minigeracao

Fonte: (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/arquivos/normas-tecnicas/conexao-centrais-geradoras/conexao-micro-mini-geradores-out2020.pdf)

65

Figura 36: Retorno no perıodo de 25 anos


66

4 CONCLUSAO

Com o crescimento economico brasileiro e o aumento da demanda por energia eletrica

no Brasil, a geracao atraves da energia solar fotovoltaica e cada mais requerida no mercado,

conforme mostrado neste trabalho. Os incentivos governamentais e reducao dos custos no livre

mercado, desde material ate mao de obra, fazem com que este seja um dos meios mais atrativos

quando se trata de energias renovaveis. Isto se da tambem pela maior versatilidade de instalacao

quando comparado aos outros meios de geracao, podendo-se instalar este tipo de sistema tanto

em residencias como em industrias de grande porte, ou em usinas fotovoltaicas.

Os bons ındices de irradiacao solar do paıs, quando comparado a outros locais do

mundo, tambem intensificam a busca pelo crescimento deste modelo de geracao de energia.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade tecnica e economica na

implementacao de um sistema fotovoltaico (on grid) para a empresa SOMAR Embalagens da

cidade de Cacador - SC. Para os quesitos tecnicos, um fator determinante para o projeto foi

em relacao aos nıveis de irradiacao no local. Apesar da cidade estar situada no Sul do Brasil,

ficando atras em nıveis de irradiacao quando comparada aos outros estados, o local ainda possui

bons ındices quando comparados a locais no mundo, que sao referencia na geracao de energia

fotovoltaica, como a Alemanha.

Um dos desafios, foi em relacao a inclinacao desfavoravel do telhado da empresa, que

possui uma inclinacao de 10o16’Sul, afim de obter o melhor rendimento possıvel respeitando

os limites da estrutura. Tendo em vista isso, for realizado o projeto no plano horizontal, sendo

que no plano de 27oN o sistema teria uma maior eficiencia, porem levando em consideracao

aspectos construtivos do sistema fotovoltaico, a melhor solucao foi realizar no plano horizontal,

compensando apenas a angulacao do telhado.

Analisou-se as faturas de energia eletrica, afim de verificar qual seria a geracao

necessaria para suprir toda a demanda. Como a media mensal de consumo de energia eletrica

da empresa e de 177.587,00 kWh, seriam necessarios 5.568 modulos e uma area de 10.802m2

para suprir toda demanda.

67

Levando novamente em consideracao os limites construtivos e limites de area,

dimensionou-se qual a demanda maxima de poderia ser suprida pelo gerador fotovoltaico.

Como no local podem ser instalados no maximo 588 modulos fotovoltaicos, o gerador

poderia suprir no maximo uma demanda de 833,078 kWh/dia. Analisando tecnicamente a

implementacao do sistema fotovoltaico no local, o mesmo e viavel de ser realizado.

Verificando o investimento de implementacao, identifica-se que o maior gasto e,

como esperado, advindo dos paineis solares, influenciando diretamente no custo da obra

e consequentemente no custo do retorno do investimento. Dessa forma, a procura por

fornecedores de melhor preco seria um grande diferencial vistos calculos apresentados. Alem

disso, apos a afericao de todos os dados e resultados financeiros, o projeto foi considerado

viavel, mas com um alto investimento inicial R$650.000,00 com um tempo de retorno do

investimento elevado, a partir de 6 anos. Porem, se realizado um trabalho de gerenciamento de

energia interno e performance em linha, e passıvel de uma nova analise de dados para captacao

do novo retorno do investimento.

Para os trabalhos futuros, recomenda-se um estudo sobre as novas tecnologias que

estao sendo desenvolvidas para o mercado de energia fotovoltaica, bem como, adentrar-se

ainda mais na parte de controle de consumo e as smart grids. Alem disso, recomenda-se uma

avaliacao de como a energia solar fotovoltaica pode ser utilizada para desenvolver locais mais

pobres, e levar a energia eletrica para aqueles que ainda nao possuem, ou possuem parcialmente,

acesso a este bem basico e essencial.

68

REFERENCIAS

AMERICADOSOL. Silıcio Cristalino. 2019. Disponıvel em: http://americadosol.org. Acessoem: 25 de Setembro de 2019.

ANEEL. Agencia Nacional de Energia Eletrica. Resolucao Normativa no482. 2012.Disponıvel em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 15 novembro de2019.

ANEEL. Agencia Nacional de Energia Eletrica. Resolucao Normativa no687. 2015.Disponıvel em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf. Acesso em: 15 novembro de2019.

BLUESOL. Sistema Fotovoltaico. 2019. Disponıvel em: https://greensolenergia.com.br.Acesso em: 25 de Setembro de 2019.

BRITO, M. C.; SILVA, J. A. Energia fotovoltaica: conversao de energia solar em eletricidade.Faculdade de ciencias da Universidade de Lisboa, 2006.

CANADIAN, S. Canadian Solar Datasheet. 2017. Disponıvel em:http://www.nhssolar.com.br/wp–content/uploads/2017/08/Catalogo–Modulo–Fotovoltaico–NHS–Solar–Canadian.pdf. Acesso em: 15 de novembro de 2019.

CELESC. REQUISITOS PARA A CONEXAO DE MICRO OU MINIGERADORESDE ENERGIA AO SISTEMA ELETRICO DA CELESC DISTRIBUICAO. 2020.Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/arquivos/normas–tecnicas/conexao–centrais–geradoras/conexao–micro–mini–geradores–out2020.pdf. Acesso em: 20 novembro de 2020.

CELESC. Tarifas de energia. 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas–de–energia. Acesso em: 10 outubro de 2020.

CLAMPER. Guia de aplicacao para a protecao de SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. 2015.Disponıvel em: https://clamper.com.br. Acesso em: 20 outubro de 2020.

CRESESB. Potencial Solar - SunData v 3.0. 2020. Disponıvel em:http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata. Acesso em: 03 abril de 2020.

GCL. Catalogo GCL-P6/72. 2016.

GITMAN, L. J. Princıpios de Administracao Financeira. 2007. 10 ed p.

GREENSOL. Energia Solar Fotovoltaica: 5 Informacoes de Como Funciona. 2017.Disponıvel em: http://blog.bluesol.com.br/energia–solar–5–informacoes–essenciais/. Acessoem: 31 outubro de 2019.

HICKS, C. The smart grid: Where we are today and what the future holds. ERB Institute –For Global Sustainable Enterprise, University of Michigan, 2012.

69

IEC, I. E. C. IEC 60364-7-712: Low voltage electrical installations. 2017. Disponıvel em:https://www.sis.se/api/document/ preview/8025958/. Acesso em: 10 de outubro de 2020.

NEOSOLAR. Painel solar fotovoltaico GL-P6/72 330Wp. 2020. Disponıvel em:https://www.neosolar.com.br/loja/painel–solar–fotovoltaico–gcl–p6–72–330wp.html. Acessoem: 20 outubro de 2020.

PEREIRA, E. B.; MARTINS, F. R.; ABREU, S. L.; RUTHER, R. Atlas Brasileiro de EnergiaSolar. 2017. 11 p.

PINHO, J. T.; GALDINO, M. A. Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES). CEPEL -GTES. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. 2014.

PORTALSOLAR. Paineis solares integrados a construcao. 2019. Disponıvel em:https://www.portalsolar.com.br/paineis–solares–integrados–a–construcao—bipv.html/. Acessoem: 31 outubro de 2019.

RUTHER, R. Edifıcios Solares Fotovoltaicos. 2004. 20 p.

SANDRA, D. C. Os desafios da implantacao da smart grid no modelo de negocios dosetor eletrico: proposta de configuracao de uma rede inteligente. 2014. Disponıvel em:http://www.ppgee.eng.ufba.br/teses/4c7a9e54f88e326e2d826727fd6ce03c.pdf. Acesso em: 15novembro de 2019.

SEBRAE-NA. Anuario do trabalho na micro e pequena empresa. 2013. 17 p.

GOOGLE EARTH. Google Earth. 2020. Disponıvel em: https://earth.google.com/. Acessoem: 05 abril de 2020.

TONIN, F. S.; URBANETZ, J. Caracterizacao de sistemas fotovoltaicos conectados a redeeletrica-sfvcr. Induscon, Curitiba, 2016.

VILLALVA, M. Energia Solar Fotovoltaica -Conceitos e aplicacoes. 2015.

WALTEMBERG, D. A. O direito da energia eletrica e a ANEEL. 2000. 354 p.

70

ANEXO A -- CATALOGO GCL-P6/72

GCL-P6/72

330

0~+5

100%

90%

5 10 15 20 25

GCL-P6/72 310-330 Watt

17,0

97,5%

80,7%

ALTA EFICIÊNCIAMÓDULO MULTICRISTALINO

MÁXIMA EFICIÊNCIA DO MÓDULO

SAÍDA DE POTÊNCIA MÁXIMA

GARANTIA DE SAÍDA DE POTÊNCIA

GARANTIA DE DESEMPENHO LINEAR

Valor adicional da garantia linear da GCL SI

Norma da indústria Norma GCL SI

10 ANOS DE GARANTIA DO PRODUTO GARANTIA DE POTÊNCIA LINEAR DE 25 ANOS

Painéis GCL garantem desempenho conável ao longo do tempo

Fabricante de classe mundial de módulos fotovoltaicos de silício cristalino

Facilidade total automática e tecnologia de nível mundial

Controle de qualidade rigoroso para cumprir os padrões mais elevados:

ISO9001:2008, ISO 14001: 2004 e OHSAS: 18001 2007

Testado em ambientes agressivos (teste à névoa salina, corrosão por amónia

e à areia trazida pelo vento: IEC 61701, IEC 62716, DIN EN 60068-2-68)

Testes de abilidade para longo prazo

2*100% Inspeção de EL assegurando módulos sem defeitos

Anos

Seguro adicional suportado pela Swiss RE

Em conformidade com UL1703 Dando Vida à Energia Verde

Escolha ideal para instalações em terrenos de larga escala

Eciência de conversão elevada devido a pastilhas de silício de elevada qualidade e tecnologia de células avançadaControle rigoroso do processo de produção de material de encapsulamento selecionado assegurar um produto PID altamente resistente e livre de rastos de caracol.Teste de jato de areia, teste de nevoeiro salino e de amoníaco aprovados, exíveis para ambientes rigorosos

Desempenho otimizado do sistema por seleção da corrente de nível do módulo

Processo especial da célula assegura um desempenho ótimo em ambiente de radiação fraca

Rendimento adicional e fácil manutenção com vidro de autolimpeza altamente transparente

71

GCL-P6/72

GCL-P6/72310

45±2°C

-0,41%/°C

-0,32%/°C

+0,055%/°C

-40~+85°C

1000V DC(IEC)

15A

GCL-EN-P6/72-2016-V2.0

1000W/m²

800W/m²

600W/m²

400W/m²

200W/m²

A-A

35mm

11mm

40

mm

19

56

mm

16

76

mm

11

76

mm

30

0m

m

992mm941mm

GCL-P6/72315

GCL-P6/72320

GCL-P6/72330

0~+5

GCL-P6/72325

1200mm

AA

310

37

8,38

45,4

8,99

16,0

315

37,2

8,47

45,6

9,08

16,2

320

37,4

8,56

45,8

9,17

16,5

330

37,8

8,73

46,2

9,33

17,0

224,45

33,6

6,68

42,2

7,19

227,14

33,8

6,72

42,4

7,30

231,2

34,1

6,78

42,5

7,38

234,61

34,3

6,84

42,7

7,46

325

37,6

8,64

46

9,24

16,7

237,71

34,5

6,89

42,9

7,58

0,00 20,00 30,00 40,00 50,000,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

ESPECIFICAÇÕES ELÉTRICAS (STC)

TIPO (STC)

Pmax (W)

Vm(V)Máxima

Im(A)Máxima

Voc(V)Aberto

Isc(A)circuito

(%)

Pm(W)Potência2Valores em Condições de Teste Normalizadas STC (Massa de Ar AM1,5, Irradiação 1000 W/m , Temperatura da Célula 25°C).

Potência Máxima

Tensão de Potência

Corrente de Potência

Tensão de Circuito

Corrente de Curto-

Eciência do Módulo

Tolerância da Saída de

ALTA EFICIÊNCIA MÓDULO MULTICRISTALINO

DADOS ELÉTRICOS (NOCT)

Pmax (W)

Vm(V)Máxima

Im(A)Máxima

Voc(V)

Isc(A)2NOCT: Irradiância em 800 W/m , Temperatura Ambiente 20˚C, Força do Vento 1/s

Potência Máxima

Tensão de Potência

Corrente de Potência

Tensão de Circuito Aberto

Corrente de Curto-circuito

*Para mais detalhes, consultar o manual de instalação da GCLSI

Células Solares

Orientação das Células

Dimensões do Módulo

Peso

Vidro

Placa Traseira

Estrutura

Caixa de Junção

Cabos

Conector

Força do vento/ Sobrecarga de neve

Poly 156×156 mm (6 polegadas)

72 Células (6×12)

1956×992×40 mm (77 × 39,05 × 1,57 polegadas)

22,5 kg/26 kg

Vidro solar de alta transparência 3,2 mm (0,13 polegadas) ou 4 mm (0.16 polegadas)

Branca

Prata, Liga de alumínio anodizado

Certicação Ip67

2 24,0 mm (0,006 polegadas ), 1200 mm (47,2 polegadas)

MC4 Original ou Compatível

2400 Pa/5400 Pa*

CLASSIFICAÇÕES DE TEMPERATURA AVALIAÇÕES MÁXIMAS

Temperatura Operacional

Tensão Máxima do Sistema

Célula Operacional Nominal Temperatura (NOCT)

Coeciente de Temperatura de Pmax

Coeciente de Temperatura de Voc

Coeciente de Temperatura de Isc

Classicação Máxima dos Fusíveis das Séries

GARANTIA CONFIGURAÇÃO DA EMBALAGEM

10 anos de Garantia do Produto

25 anos de Garantia de Potência linear

Módulos por caixa: 26 peças

Módulos por 40'HD recipientes: 624 peças

(Deve consultar a garantia padrão da GCL para detalhes)

DIMENSÃO DO MÓDULO

Etiqueta

Buraco de Aterramento

4 - Ø 5,1mm

Buraco de Instalação

Orifício de Drenagem

8-3,5x8mm

Vista traseira

Co

rre

nte

(A)

Tensão(V)

CURVAS I-V DO MÓDULO(330W)

Desempenho excelente sob condições de luz fracas: a uma intensidade de 2 irradiação de 200 W/m W/m (AM 1,5, 25 °C), 96,5% ou mais da eciência sob STC

2 (1000 W/m ) é conseguida.

Dando Vida à Energia Verde

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CUIDADO: LEIA O MANUAL DE INSTALAÇÃO ANTES DE UTILIZAR O PRODUTO

DADOS GERAIS

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ANEXO B -- CATALOGO CSI-50KTL-GI

*Para informações detalhadas, consulte o Manual de Instalação.

CANADIAN SOLAR BRASILAv. Roque Petroni Junior, 999, 4º andar ,Vila Gertrudes, São Paulo, Brasil, CEP 04707 910 | www.canadiansolar.com | [email protected]

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

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ALTA CONFIABILIDADE

Garantia padrão, extensão até 20 anos

CURVA DE EFICIÊNCIA

% da Potência Nominal de Saída

800V 700V 600V

5anos

INVERSOR DE STRING TRIFÁSICO DE 20-50 KWCSI-20KTL-GI-FL | CSI-25KTL-GI-FL

CSI-30KTL-GI-FL | CSI-40KTL-GI-FL CSI-50KTL-GI

CURVA DE EFICIÊNCIA

% da Potência Nominal de Saída

800V 700V 600V

20-30 kW

40-50 kW

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CANADIAN SOLAR BRASIL

DADOS TÉCNICOS/SISTEMA

NOME DO MODELO CSI-20KTL-GI-FL CSI-30KTL-GI-FL

ENTRADA CC

SAÍDA CA

SISTEMA

AMBIENTE

MOSTRADOR E COMUNICAÇÃO

DADOS MECÂNICOS

SEGURANÇA

CSI-25KTL-GI-FL

4

CSI-50KTL-GICSI-40KTL-GI-FL

Novembro de 2019 | Todos os diretos reservados | Ficha de dados do Inversor V2.0_J2_PT

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