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:
http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).
• 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:
http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).
• 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:
http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).
• 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:
http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf)).
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
Fonte: (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia)
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
Fonte: (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia)
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
Fonte: (CELESC, 2020. Disponıvel em: https://www.celesc.com.br/tarifas-de-energia)
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
Fonte: (CRESESB, 2020. Disponıvel em:http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata)
Os valores das medias mensais em cada mes podem ser observados na Tabela 3.
48
Tabela 3: Media diaria mensal de irradiacao
Fonte: (CRESESB, 2020. Disponıvel em:http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata)
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
Fonte: Autores, 2020
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
Fonte: Autores, 2020
Na Figura 27, podemos ver uma fatura de energia do consumidor.
50
Figura 27: Fatura Energia Eletrica
Fonte: Autores, 2020
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
Fonte: Autores, 2020
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
Fonte: Autores, 2020
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.
Fonte: Autores, 2020
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.
Fonte: Autores, 2020
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
Fonte: Autores, 2020
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$750.097,00, conforme a
Tabela 06.
Alem do custo inicial, identifica-se algumas variaveis uma vez que a estrutura ja
esteja montada, sao elas: perda dos modulos fotovoltaicos, gastos com manutencao e reajuste
nos precos do kWh, logo, tem-se as seguintes suposicoes de acordo com o restante dos
62
Tabela 6: Custos iniciais do projeto
Fonte: Autores, 2020
gastos/custos:
Como, a degradacao da potencia de modulos fotovoltaicos e entre 0,5% e 1,0% ao
ano (PINHO; GALDINO, 2014). Considerar-se-a uma perda de potencia de geracao kWh dos
modulos fotovoltaicos de 0,8% no primeiro ano e 0,5% nos demais anos nos primeiros 20 anos,
considerando a geracao inicial de 299.908,08 kWh por ano (Apresentada no item 3.2.3, pag 55)
como base para a conta de geracao do kWh;
Considerar um gasto de 0,7% do valor total investido inicialmente para manutencoes
no SFVC. Totalizando R$ 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.
Fonte: Autores, 2020
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
Fonte: Autores, 2020
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
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69
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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
http://en.gclsi.com ©2016 GCL System Intergration Technology Co., Ltd. Todos os direitos reservados. As especicações constantes desta folha de dados estão sujeitas a alteração sem aviso prévio.
CUIDADO: LEIA O MANUAL DE INSTALAÇÃO ANTES DE UTILIZAR O PRODUTO
DADOS GERAIS
72
73
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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