CONCEITOS INICIAIS PARA DIMENSIONAMENTO ão... · PDF fileUtilização...

CONCEITOS INICIAIS PARA DIMENSIONAMENTO

SISTEMA FOTOVOLTAICO EM RESIDÊNCIAS

Introdução a Engenharia

Professores: Márcio Zamboti Fortes e Vitor Hugo Ferreira (UFF) Bruno Henriques Dias e Flávio Gomes (UFJF)

09 de julho de 2013

SUMÁRIO

I. Introdução;

II. O Recurso Solar;

III. Casa Eficiente e a Resolução 482/2012;

IV. Projeto Básico de Sistema Fotovoltaico para Residências;

V. Passo a Passo do Dimensionamento;

VI. Elaboração de seu caso;

VII. Apresentação de resultados.

2

INTRODUÇÃO

3

Consideração inicial: Crescimento da população brasileira e aumento

da demanda de energia elétrica. Necessidade de expansão do parque

gerador para atendimento a demanda.

O uso total de energia no Brasil cresceu mais de 250% desde a

década de 70 até hoje, cujo valor baseia-se na rápida industrialização e

pelos crescentes serviços energéticos residenciais e comerciais.

Motivação: Estudo de utilização de sistemas fotovoltaicos residenciais

para geração distribuída de energia, levando em consideração práticas

de eficiência energética no consumo da energia gerada e a

operacionalização da resolução No 482/2012.

INTRODUÇÃO

4

Objetivo: Apresentar aos alunos do 1º semestres dos cursos de

Engenharia Elétrica da UFF e da UFJF conceitos iniciais de sistemas

fotovoltaicos e sua aplicação em residências.

Motivar os alunos a analisar a viabilidade do uso de energia

fotovoltaica em sua residência e despertar para o entendimento do

consumo eficiente.

HÁBITOS DE CONSUMO DA POPULAÇÃO

5

Consumo de energia elétrica por setor:


6

Participação dos eletrodomésticos no consumo residencial:


7

Participação dos eletrodomésticos no consumo residencial:

O RECURSO SOLAR

8

O Sol é uma fonte inesgotável de energia para a Terra, tanto como

fonte de calor quanto de luz. Estima-se que a energia irradiada pelo Sol

que chega a Terra seja da ordem de 1,5 x 1018 kWh por ano, essa

energia equivale a 10 mil vezes o consumo mundial de energia nesse

período.

O RECURSO SOLAR

9

A radiação solar é a energia proveniente das reações de fusão

ocorridas no Sol ao converter massa em energia que se irradia para

todas as direções.

O RECURSO SOLAR

10

A irradiação solar é a energia solar acumulada em uma área e é,

normalmente, expressa em unidades de área (Wh/m²). Já a irradiância

solar é a intensidade de energia solar em uma área e expressa em

unidades de potência por unidade de área (W/m²).

O RECURSO SOLAR

11

Para se implementar um sistema de geração fotovoltaico ou de

aquecimento de água por meio da energia solar, devem-se obter

informações sobre os dados de irradiação solar de uma determinada

localidade, realizando uma análise rigorosa dessas informações, afim de

se garantir a disponibilidade energética e térmica.

A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

12

Utilização de placas solares capazes de converter diretamente a luz

solar em eletricidade.

Energia solar anual incidente na terra (1983-2005) em dias de céu

limpo.


13

Gráfico da evolução da capacidade de geração fotovoltaica global, em

GW, de 2000 a 2011.


14

Componentes básicos de sistemas fotovoltaicos conectados à rede:

• Módulos Fotovoltaicos;

• Inversores;

• Medidores de Energia.


15

Módulos Fotovoltaicos

• Silício monocristalino

Finas fatias de silício

Eficiência de 15% a 18%

Células rígidas e quebráveis


16


• Silício policristalino

Finas fatias de silício compostas

por pequenos cristais

Eficiência de 13% a 15%

Painel azulado e não uniforme

Custo menor de fabricação

Células rígidas e quebráveis


17


• Filmes Finos - Silício Amorfo

Tecnologia mais recente

Deposição de finas camadas de materiais

sobre uma base rígida ou flexível

Material semicondutor

Produzidos em qualquer dimensão

Baixa eficiência, em torno de 5% e 8%.

Painel azulado e não uniforme


18


• Filmes Finos - CdTe e CIGS

Tecnologia mais recente

Material semicondutor

Produzidos em qualquer dimensão

Baixa eficiência, em torno de 8,5%.

Materiais mais raros

Custo elevado


19

Inversores

• Convertem a corrente CC em corrente CA;

• Disponíveis em diversas classes de potência;

• Recurso de rastreamento da máxima potência;

• Eficiência alta, atingindo cerca de 91% nos

inversores menores de 1kW e cerca de 98%

nos inversores de maior porte.


20

Medidores de Energia

• Medem a energia que entra e sai do ramal do consumidor.

• Sistema net metering

Mais utilizados sistemas fotovoltaicos

residenciais conectados à rede;

Medidor bidirecional;

Tarifa de consumo deve ser a mesma

que o pagamento pela geração enviada à rede;

Modelo adotado pela ANEEL.


21

Sistema net metering

RESOLUÇÃO 482/2012

22

A ANEEL, por meio da Resolução Normativa N° 482, de 17 de Abril

de 2012, estabeleceu as condições gerais para o acesso de

microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição

de energia elétrica, assim como as disposições gerais para o sistema

de compensação de energia elétrica e outros pontos relacionados.

CASA EFICIENTE

23

Parceria entre ELETROSUL, ELETROBRAS/PROCEL e a UFSC

Possui aproveitamento da energia solar térmica para aquecimento de

água e da energia solar luminosa para geração de eletricidade através de

um painel fotovoltaico interligado a rede.

Equipada com um amplo sistema de monitoramento termo-elétrico

CASA EFICIENTE

24

Perfis de usuários simulados na Casa Eficiente

ESTUDO DE CASO

25

Dimensionamento do sistema fotovoltaico

• Cálculo da energia produzida e do número de painéis

• Especificação do inversor

• Especificação do medidor de energia

• Análise econômica da implantação do sistema

ESTUDO DE CASO

26



Energia produzida pelo sistema com um painel (kWh/dia):

Eficiência de conversão do painel (%):

ESTUDO DE CASO

27



Energia mensal produzida pelo sistema com um painel (kWh):

Número de painéis necessários:

ESTUDO DE CASO

28



Área total ocupada pelos painéis (m²):

Peso total dos painéis (Kg):

ESTUDO DE CASO

29



Painel Escolhido :

ESTUDO DE CASO

30



Resultado dos Cálculos:

ESTUDO DE CASO

31



Gráfico comparativo da energia anual produzida por 6 painéis

com o consumo médio anual.

ESTUDO DE CASO

32



Gráfico comparativo da energia anual produzida por 7 painéis

com o consumo médio anual.

ESTUDO DE CASO

33


• Especificação do Inversor

Tensão total da série de painéis (V):

Variação percentual da tensão (%):

ESTUDO DE CASO

34



Variação da tensão por efeito da temperatura (V):

Tensão total da série de painéis corrigida pelo efeito da

temperatura (V):

ESTUDO DE CASO

35



Potência total do conjunto fotovoltaico (W):

ESTUDO DE CASO

36



Resultado dos Cálculos:

O inversor adotado no estudo de caso foi o SMA Sunny Boy

1700, que possui uma tensão máxima contínua aplicável de 400

V e suporta uma potência de até 1,85 kW

ESTUDO DE CASO

37


• Especificação do medidor de energia

De acordo com a Resolução N° 482 da ANEEL, os custos de

adequação da medição para a implantação do novo sistema

deverão ser custeados pelo cliente.

A concessionária ficará responsável pelos custos de eventuais

manutenções e, se necessário, uma troca futura do equipamento

ESTUDO DE CASO

38



ESTUDO DE CASO

39



TAREFA

40

Você deve fazer o projeto de análise de viabilidade da instalação de

geração solar fotovoltaica em sua residência.

Para facilitar sua tarefa, elaboramos um passo a passo:

1) Levantamento da Carga

2) Cálculo da área disponível

3) Cálculo da Irradiância

4) Levantamento dos custos dos equipamentos e instalação

5) Análise da viabilidade econômica

TAREFA

41

OBSERVAÇÕES IMPORTANTES

Dicas para cada passo

1) Levantamento da Carga

Estimativa de 12 meses de consumo através de conta de energia da

concessionária local

2) Cálculo da área disponível

Caso você more em apartamento, imagine uma residência com a

mesma dimensão do seu apartamento. Estime a área disponível para

instalação dos painéis fotovoltaicos

3) Cálculo da Irradiação

Deve ser calculada para o local em que será instalada. Para este

passo sugerimos a busca no seguinte site: http://www.cresesb.cepel.br

http://www.cresesb.cepel.br/












TAREFA

42

OBSERVAÇÕES IMPORTANTES

Dicas para cada passo

4) Levantamento dos custos dos equipamentos e instalação

Procurar os principais fabricantes e quais atendem no Brasil.

5) Análise da viabilidade econômica

Neste caso, lembrar que o crédito de energia gerada vale por 36

meses e a vida útil estimada do equipamento é de 25 anos. O custo da energia, deve ser consultado na própria conta de energia.

TAREFA

43

GRUPO DE TRABALHO: Até 5 alunos

Data de Entrega: 30 de Julho

Entregar o trabalho impresso e realizar a apresentação da solução encontrada (tempo de apresentação: 10 minutos)

EXTRAS

44

Nomenclatura da Equações Utilizadas neste slide:

EXTRAS

45

Nomenclatura da Equações Utilizadas neste slide:

EXTRAS

46

Explicações Importantes a respeito das Equações:

EXTRAS

47

Dúvidas:

Prof. Bruno Dias: [email protected]

Prof Flávio Gomes: [email protected]

mailto:[email protected]














CONCEITOS INICIAIS PARA DIMENSIONAMENTO ão... · PDF fileUtilização...

Documents

Transcript of CONCEITOS INICIAIS PARA DIMENSIONAMENTO ão... · PDF fileUtilização...