Webinar 13082014-Rev.eag

Usinas Solares de Grande Porte Conectadas Rede

Apresentador: Eng Joo Carlos Camargo Hytron - Energia e Gases Especiais

[email protected]

2. Espao para apresentao pessoal , eventuais perguntas e/ou comentrios - respostas no final da apresentao.

1. Teste de som: Reunio Assistente de configurao de udio Sigam as instrues.

3. Digitem aqui

PRINCIPAIS REGRAS DESTE WEBINAR: 1. Esta apresentao ser gravada e disponibilizada, na forma original e em

pdf, na pgina do Leonardo Energy na Internet (http://www.leonardo-energy.org.br);

2. As perguntas devero ser feitas ao final da apresentao, unicamente por escrito, utilizando-se o campo apropriado (Q&A);

3. O espao bate-papo destinado a comentrios e apresentaes pessoais;

4. Pode acontecer que, dependendo do nmero de perguntas e do tempo disponvel, algumas perguntas fiquem sem resposta e sero respondidas atravs de e-mail;

5. Se houver interrupo inesperada do Webinar, certifique-se que sua conexo com a internet esteja funcionando normalmente e tente se conectar novamente;

6. Se desejar obter o Certificado de Participao, por favor, informe seu e-mail no chat, no final ou durante a apresentao.

Palestrante: Eng Joo Carlos Camargo Eng. Eletricista formado pela Universidade Federal de Santa Maria RS. Pesquisador do Ncleo Interdisciplinar de Planejamento Energtico NIPE/UNICAP. Mestre e Doutor em Planejamento de Sistemas Energticos pela UNICAMP. Dissertao de mestrado com foco em sistemas fotovoltaicos. Gerencia e atua como pesquisador de projetos na rea de gerao distribuda de energia eltrica (sistemas fotovoltaicos, elicos e hbridos solar/elico). Coordenador do projeto de pesquisa ANEEL Usina Solar Tanquinho CPFL, Campinas SP.

Mediador: Eng Eduardo Gradiz Consultor do Procobre Instituto Brasileiro do Cobre [email protected]


Projeto Joo Carlos Camargo

HYTRON Webinar 13/08/2014


Tecnologia solar fotovoltaica.

O recurso solar local.

Seleo local.

Previso da produo de energia.

Projeto da Planta.

Construo, comissionamento, operao e manuteno.

Aspectos econmicos.

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Usina Fotovoltaica de Grande Porte

Usina Solar Grande Porte

Resoluo ANEEL 482/2012:

Microgerao FV: P < 100 kW;

Minigerao FV: 100 kWp < P < 1.000 kWp;

Usina FV Grande Porte: P > 1.000 kWp.

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Tecnologia Fotovoltaica

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Efeito fotovoltaico

As clulas solares so dispositivos

semicondutores que

produzem energia

eltrica a partir da luz

solar atravs do efeito

fotovoltaico.


As clulas FV so conectadas eletricamente em circuito srie e/ou paralelo para produzir nveis de tenso, correntes e potncias maiores.

Os mdulos consistem de circuitos de clulas FV seladas em um encapsulamento protegido das condies ambientais. 9


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Policristalino Monocristalino Filme Fino

Eficincia comercial (%)

14 18 16 21 6 14

Custo (US$/Wp)(1)

1,06 1,1 0,84

Participao no Mercado

45% 40% 14%

Fonte (1): www.solarbuzz.com


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Fonte: Photovoltaics Report . Fraunhofer, 2013


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Caractersticas eltricas dos mdulos fotovoltaicos

Tenso de Circuito Aberto (Voc)

Corrente de Curto Circuito (Isc)


Tenso de Potncia Mxima (Vmp)

Corrente de Potncia Mxima (Imp)

Potncia Mxima (Pm)

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Efeito causado pela temperatura na clula Efeito causado pela variao de intensidade luminosa



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Potncia STC (Standard Test Condition): potncia fornecida pelo mdulo FV quando submetido a uma irradiao de 1.000 W/m2 , temperatura de 25 C. A especificao eltrica mais importante a eficincia do mdulo. Quanto maior a eficincia, menor a rea necessria para produzir determinada quantidade de energia. Os parmetros tenso e corrente no so determinantes, pois os mdulos podem ser conectados em srie ou em paralelo para ajustarem-se potncia do inversor.

Especificaes dos mdulos


Perdas devido temperatura afetam a produo especialmente em pases com latitudes entre 0 - 35.

Entre mdulos com a mesma tecnologia: o coeficiente trmico similar entre os diferentes fabricantes e modelos

Entre mdulos de diferentes tecnologias: h grandes diferenas

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Filme Fino (CdTe)

Silcio monocristalino


Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) INMETRO.

Portaria Inmetro n 4/2011 A partir de 01/07/2012 todos os mdulos fotovoltaicos comercializados no Brasil devem ser certificados.

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Recurso Solar Local

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Recurso Solar Local

Caractersticas do recurso solar: aleatrio e varivel

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Recurso Solar Local

Os mapas de irradiao permitem fazer uma primeira aproximao de um estudo de viabilidade para a localizao de uma planta solar FV.

Para pequenas instalaes eles podem ser suficientes. Mas para obter maior certeza, a medio local da irradiao solar deve ser feita. Adicionalmente pode-se comparar a medio local com os valores fornecidos por satlite e com outras estaes meteorolgicas prximas ao local.

H uma constante atualizao dos mapas de irradiao implicando em previso de produo mais precisa.

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Fonte: CRESESB

Irradiao Global Horizontal (IGH) A IGH inclui a irradiao recebida diretamente e a irradiao recebida de todas as direes devido disperso na atmosfera (irradiao difusa e albedo).

Irradiao Normal Direta a irradiao solar total recebida em uma superfcie que est diretamente faceando o Sol durante todo o tempo. A irradiao direta de interesse particular para instalaes que utilizam estruturas mveis (sistemas com concentradores CSP).

Irradiao Difusa: a irradiao recebida em uma unidade de rea de superfcie horizontal de todas as direes quando a irradiao dispersa na atmosfera e das reas adjacentes.

Albedo: Parte da radiao solar que chega superfcie da Terra e refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetao, obstculos, etc.);

Constante solar (Io): irradiao no topo da atmosfera 1.367 W/m2

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Recurso Solar Local

Recurso Solar Local

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Medida por um PIRANMETRO com um

sensor horizontal

Medida por um PIRELIMETRO em um

dispositivo mvel que segue a trajetria do Sol

Medida por um PIRANMETRO SOMBREADO

Irradiao Global Horizontal Irradiao Direta Irradiao Difusa

Irradiao: instrumentos de medio

Unidades: Potncia: W/m2 Energia: Wh ou J

Recurso Solar Local

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Exemplo de Estao Solarimtrica Usina Solar Tanquinho

Recurso Solar Local

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Municpio: Campinas - SP Latitude: 22,905555 Sul Longitude: 47,060833 Oeste Distncia:48,9 km

Radiao diria mdia mensal [kwh/m2.dia]

# ngulo Inclinao Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mdia Delta

Plano Horizontal 0 N 5,33 5,56 5,22 4,53 4,06 3,56 4,19 4,58 4,75 5,58 5,86 5,53 4,90 2,30

ngulo igual a latitude 22 N 4,86 5,32 5,37 5,12 5,03 4,59 5,39 5,41 5,05 5,46 5,38 4,97 5,16 ,87

Maior mdia anual 22 N 4,86 5,32 5,37 5,12 5,03 4,59 5,39 5,41 5,05 5,46 5,38 4,97 5,16 ,87

Maior mnimo mensal 26 N 4,72 5,22 5,34 5,16 5,15 4,73 5,55 5,49 5,05 5,37 5,24 4,82 5,15 ,82

Marque as caixas de seleo para atualizar a visualizao das curvas de radiao no grfico.

Dados locais irradiao Site Cresesb

http://www.cresesb.cepel.br/sundata/index.php

Seleo do local

Recurso solar Irradiao Global Horizontal, anual e variao entre ano, impacto de sombras.

Clima local enchentes, ventos, neve e temperaturas extremas. rea disponvel rea necessria para mdulos de diferentes tecnologias,

exigncias de acesso, ngulo de inclinao dos mdulos, distncia entre fileiras a fim de minimizar o sombreamento entre fileiras.

Topografia: terreno plano ou levemente inclinado na direo norte. Geotcnico: lenol fretico, resistividade, capacidade do terreno para suportar a

carga das estruturas, nvel de PH do solo e riscos ssmicos. Geopoltico proximidade zonas militares e fronteiras. Acessibilidade proximidade estradas existentes, extenso de estradas ou

construo de novas. Conexo rede custo, prazos, capacidade, proximidade e disponibilidade. Sujeira nos mdulos fatores locais como clima, ambiente, vida selvagem,

lavouras, etc. Disponibilidade de gua um suprimento confivel necessrio para limpeza dos

mdulos. Incentivos financeiros cidades podem ter incentivos para instalaes

fotovoltaicas.

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Previso Produo Energia

Modelos de previso de irradiao ou dados obtidos no local como IGH, velocidade do vento e temperatura a partir de estaes meteorolgicas locais ou imagens de satlite (ou uma combinao dos dois).

Clculo da irradiao incidente sobre o plano inclinado dos mdulos em determinado perodo de tempo.

Modelagem do desempenho da planta levando em conta a variao da irradiao e temperatura para obter a estimativa de produo de energia em determinado intervalo de tempo.

Determinao das perdas envolvidas no sistema: mdulos FV, arranjo da planta, inversores, cabeamento C.C. e C.A., degradao dos mdulos, desligamentos, sombreamentos, sujeira.

Avaliao estatstica da incerteza dos dados de entrada a fim de determinar os nveis de incerteza na previso final da energia produzida.

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Primeira aproximao: horas-pico ou horas de sol pleno.

Permite calcular o valor aproximado da produo de energia produzida por uma planta FV.

Por exemplo, uma planta FV de 1.000 kWp (STC) situada em um local com o perfil mdio dirio de irradiao conforme a figura produzira anualmente:

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Horas-pico = 5,16

A2 = 5.16 kWh

A1 = 5.16 kWh


Uso de softwares: softwares de simulao so usados normalmente para a previso da produo de energia de uma planta fotovoltaica.

Exemplos de softwares: PVSyst, PV Design Pro, PV-Sol, SolarPro, PV F-Chart, etc.

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Projeto da Planta FV

Converso radiao solar/ energia

eltrica

C.C.

Clulas Solares (mdulos) Dispositivo esttico

de converso (Inversor)

Converso tenso contnua (C.C.) em tenso alternada

(C.A.)

C.A. REDE

ELTRICA

Sistema Gerao Fotovoltaica Conectado Rede

LUZ


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Orientao dos mdulos: hemisfrio sul face voltada para o Norte.

ngulo de inclinao que otimiza a produo de energia de acordo com a latitude do local. Regra geral: inclinao de acordo com a latitude a fim de otimizar a produo no inverno

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Estruturas mvel (tracking)? Vantagem: maior produo em locais com boa

irradiao direta. Desvantagens: custo maior, consumo de energia, rea

ocupada maior, O&M maior

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+ 36%


Definio do espao entre fileiras de mdulos para minimizar ou eliminar o sombreamento.

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Projeto Planta FV

Dispositivo capaz de transformar tenso C.C. em tenso C.A. ao mesmo tempo regulando a tenso, corrente e a frequncia do sinal.

Potncias 1 kW a 1.000 kW

Sincronizao automtica.

Devem ser aptos a detectar situao de ilhamento e tomar as medidas apropriadas de modo a proteger pessoas e equipamentos.

Varredura do ponto de mxima potncia (MPPT) dos mdulos FV conectados.

IEEE 1547: regulao de tenso; sincronizao, limitao de injeo de C.C.; harmnicos, ilhamento.

Com ou sem isolao galvnica.

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Inversores

Projeto da Planta

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Tenso Mxima de Entrada

A tenso mxima dos mdulos em srie deve ser menor que a tenso mxima de entrada CC do inversor.

Tenso MPP

a faixa de tenso onde o inversor consegue operar o Ponto de Potncia Mxima do perfil da curva IxV dos mdulos conectados ao inversor.

A tenso do conjunto de mdulos conectados ao inversor deve estar dentro dessa faixa em diferentes condies e clima durante o ano inteiro.

Caractersticas dos Inversores

Caractersticas Inversores

Outros parmetros importantes

Eficincia do inversor:

O inversor apresenta diferentes eficincias de acordo com a potncia de sada. Normalmente os fabricantes mostram a eficincia mxima e a eficincia europia, que uma mdia ponderada das eficincias quando a carga est a 5%, 10%, 30%...100%.

Faixa de temperatura de operao do inversor

Este um parmetro importante, pois o excesso de temperatura durante a operao do inversor acarretar diminuio de potncia de sada na maioria dos inversores.

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Projeto da Planta

Critrio Descrio

Tamanho O tamanho influencia o tipo de conexo. Inversores centrais so os usados normalmente em grandes plantas FV.

Desempenho Preferencialmente inversores de alta eficincia. A produo adicional de energia normalmente compensa o custo inicial maior. Tambm deve ser considerado que a eficincia muda com a variao da tenso C.C. de entrada, o nvel de carga, e outros fatores

Faixa Ponto Mxima Potncia (MPP)

Uma faixa mais ampla dessa caracterstica implica em melhor flexibilidade do projeto.

Inversores trifsicos ou monofsicos

Pode haver restries de carregamento assimtrico das fases no ponto de conexo. Normalmente inversores > 25 kW so trifsicos

Tecnologia dos mdulos Compatibilidade entre mdulos com tecnologia de filme fino e inversores sem isolao galvnica (transformerless inverter) deve ser avaliada.

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Principais critrios de seleo de inversores

Projeto da Planta


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Caixa de Ligao dos mdulos em srie String Box

Fusveis C.C.

Disjuntor C.C.

Protetor de surto

Projeto da Planta

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Parmetros de Avaliao

Projeto da Planta

Sujeira nos mdulos; Sombreamento; Temperatura de operao dos mdulos; Qualidade dos mdulos; ngulo de incidncia da irradiao; Baixa Irradiao; Diferenas entre mdulos (mismatch); Desempenho do inversor Perdas lado C.C. perdas hmicas I2 R Perdas lado C.A. cabos, transformadores Desligamentos/paradas

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Fatores que contribuem para a reduo do PR

Construo

Acesso ao local Segurana Preparo do terreno (terraplenagem, supresso vegetal,

etc.) Trabalho de fundaes Montagem e instalao das estruturas Instalao dos mdulos Construo da subestao e instalaes auxiliares

(dutos/canaletas; caixas de passagens, flexodutos, etc.) Instalao eltrica geral (cabeamento C.C., C.A.,

instalao painis eltricos, aterramento, protees

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Comissionamento

O processo de comissionamento certifica que as exigncias do contratante foram atingidas, a instalao da planta est completa e a planta obedece s exigncias de segurana e de conexo rede.

O comissionamento compreende fases de testes da planta a fim de garantir que a planta FV esteja eltrica e estruturalmente segura, que seja suficientemente robusta para operar para a vida til projetada e que a planta opera como projetada e desempenha conforme o esperado.

Os testes so divididos normalmente em trs grupos: testes visuais, testes pr-conexo e testes de ps-conexo rede eltrica.

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Operao e Manuteno

Operao automtica Manuteno programada

Limpeza dos mdulos. Verificao da integridade das conexes entre mdulos. Verificao das caixas de strings. Inspeo termogrfica (pontos quentes em mdulos e conexes). Servios nos inversores. Inspeo da integridade mecnica das estruturas. Controle da vegetao.

Manuteno no programada Aperto de parafusos soltos Substituio de fusveis queimados. Substituio de protetores de surto (descargas atmosfricas) Substituio de mdulos danificados. Reparos no sistema de aquisio de dados (SCADA, loggers, etc) Conserto de estruturas danificadas.

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Limpeza dos mdulos

Dejeto de pssaros

Operao e Manuteno

Aspectos econmicos

Custos de Capital (CAPEX)

Custos de Operao e Manuteno (OPEX)

Produo Anual de Energia

Preo da Energia Eltrica

Certificados de Reduo de Emisses.

Financiamentos

Anlises de sensibilidade.

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Obrigado pela Ateno de Todos

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