• Home
  • Chat IA
  • Recursos
  • Guru IA
  • Professores
Home
Recursos
Chat IA
Professores

·

Engenharia de Energia ·

Energias Renováveis

Envie sua pergunta para a IA e receba a resposta na hora

Recomendado para você

Análise do Impacto dos Combustíveis Alternativos na Aviação Brasileira

55

Análise do Impacto dos Combustíveis Alternativos na Aviação Brasileira

Energias Renováveis

UFPB

Introdução às Energias Renováveis: Biomassa e seus Impactos

26

Introdução às Energias Renováveis: Biomassa e seus Impactos

Energias Renováveis

UFPB

Planejamento de Sistemas Energéticos com HOMER - Análise de Opções e Energias Renováveis

44

Planejamento de Sistemas Energéticos com HOMER - Análise de Opções e Energias Renováveis

Energias Renováveis

UFGD

HOMER-Analise de Opcoes com Energias Renovaveis-Simulacao de Sistemas de Geracao

44

HOMER-Analise de Opcoes com Energias Renovaveis-Simulacao de Sistemas de Geracao

Energias Renováveis

UFGD

Linhas de Transmissão Energias Renováveis e Novas Tecnologias

14

Linhas de Transmissão Energias Renováveis e Novas Tecnologias

Energias Renováveis

UNISINOS

Energia Renovável

52

Energia Renovável

Energias Renováveis

UNB

Projeto de uma Turbina Eolica

43

Projeto de uma Turbina Eolica

Energias Renováveis

UNISINOS

Projeto de Geração Centralizada e Gd

18

Projeto de Geração Centralizada e Gd

Energias Renováveis

UNB

Dimensionar e Projetar o Diagrama Unifilar do Projeto Anexado

7

Dimensionar e Projetar o Diagrama Unifilar do Projeto Anexado

Energias Renováveis

IFRN

Energia e Meio Ambiente

2

Energia e Meio Ambiente

Energias Renováveis

UFPI

Texto de pré-visualização

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTO DE CIÊNCIAS EM TECNOLOGIA AGROALIMENTAR PROGRAMA DE PÓSGRADUAÇÃO EM SISTEMAS AGROINDUSTRIAIS THALES HIERON SOARES DE ALMEIDA DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DO LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG POMBALPB 2018 THALES HIERON SOARES DE ALMEIDA DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DO LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG Artigo apresentado ao Programa de PósGraduação em Sistemas Agroindustriais do Centro de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Campina Grande Paraíba como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Sistemas Agroindustriais Orientadora Profª DSc Jussara Silva Dantas Coorientador Prof DSc Patrício Borges Maracajá POMBALPB 2018 A447d Almeida Thales Hieron Soares de Dimensionamento de um sistema fotovoltaico grid tie e off grid para alimentação de energia elétrica do laboratório hidráulico do CCTA UFCG Thales Hieron Soares de Almeida Pombal 2019 25 f Artigo Mestrado em Sistemas Agroindustriais Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar 2018 Orientação Profa Dra Jussara Silva Dantas Coorientação Prof Dr Patrício Borges Maracajá Referências 1 Energia renovável 2 Sistema fotovoltaico Dimensionamento 3 Energia solar 4 Geleia real Propriedades terapêuticas I Dantas Jussara Silva II Maracajá Patrício Borges III Título CDU 62092043 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECÁRIA AUXILIADORA COSTA CRB 15716 CENTRO DE CIÊNCIAS e Tecnologia Agroalimentar CAMPUS DE POMBAL DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA O LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG Defesa de Trabalho Final de Mestrado apresentada ao Curso de PósGraduação em Sistemas Agroindustriais do Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar da Universidade Federal de Campina Grande Campus PombalPB em cumprimento às exigências para obtenção do Título de Mestre M Sc em Sistemas Agroindustriais Aprovada em 20122018 COMISSÃO EXAMINADORA Jussara Silva Dantas Orientadora Patrício Borges Maracajá Examinador Interno André Japiassú Examinador Externo POMBALPB 2018 CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR PROGRAMA DE PÓSGRADUAÇÃO EM SISTEMAS AGROINDUSTRIAIS RUA JAIRO VIEIRA FEITOSA 1770 CEP 58840000 POMBAL PB SECRETARIA DO PPGSA 34314016 COORDENAÇÃO DO PPGSA 34314069 RESUMO Diante do atual panorama energético e ambiental a sociedade busca reduzir os impactos ambientais inserindo novas fontes alternativas de energia Este trabalho propõe o projeto e dimensionamento de um sistema de captação de energia solar à ser instalado no Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar da Universidade Federal de Campina Grande UFCG localizado na cidade de PombalPB O sistema tem como finalidade alimentar os equipamentos eletroeletrônicos do prédio O trabalho avalia o uso dos tipos de energia solar fotovoltaico como fonte geradora de eletricidade ou seja o Sistema Isolados offgrid e o Sistema Conectado à Rede Elétrica gridtie e analisa suas viabilidades financeiras Os dois sistemas são eficientes sendo o Sistema Conectado à Rede Elétrica gridtie o mais indicado para implementação no laboratório de hidráulica pelo seu baio custo e capacidade de se interligar com a rede da concessionária Palavraschaves Sistema fotovoltaico Energia solar Geração de energia dimensionamento ABSTRACT Faced with the current energy and environmental scenario society seeks to reduce environmental impacts by inserting new alternative sources of energy This work proposes the design and design of a solar energy capture system to be installed in the Hydraulic Laboratory of the Center of Science and Agrifood Technology of the Federal University of Campina Grande UFCG located in the city of Pombal PB The system has as purpose to feed the electronic equipment of the building The work evaluates the use of photovoltaic solar energy as the source of electricity ie the Offgrid System and gridtie system and analyzes its financial feasibility The two systems are efficient with the gridtie system being the most suitable for implementation in the hydraulic laboratory due to its low cost and the ability to interconnect with the utilitys network Keywords Photovoltaic system Solar energy Power generation sizing LISTA DE FIGURAS Figura 1 Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar 10 Figura 2 Possível esquema de disposição das placas solares integrando a arquitetura do estacionamento 11 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Irradiação solar diária média mensal kWhm2dia para a cidade de Pomal PB 18 Tabela 2 Levantamento da demanda de equipamentos de uso diário e consumo geral 19 Tabela 3 Análise da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos 20 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 7 2 OBJETIVOS 9 21 Geral 9 22 Específicos 9 3 MATERIAL E METODOS 10 31 Área de Estudo 10 32 Metodos 11 321 Avaliação do recurso solar posição geográfica 12 3211 Localização 12 322 Levantamento do consumo de energia elétrica 12 323 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid pelo método do mês crítico 14 3231 Dimensionamento do banco de baterias 14 3232 Dimensionamento do Controlador de carga CI 14 3233 Dimensionamento do inversor 15 324 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie 15 325 Dimensionamento dos módulos fotovoltaicos 15 326 Dimensionamento dos inversores 16 327 Dimensionamento da potência de pico do painel FV 16 33 Análise da viabilidade econômica 17 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 18 41 Avaliação do recurso solar posição geográfica 18 42 Levantamento do consumo de energia elétrica 18 43 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid 19 44 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie 20 45 Análise da viabilidade econômica 20 5 COSIDERAÇÕES FINAIS 22 REFERÊNCIAS 23 7 1 INTRODUÇÃO A radiação solar é a principal fonte energética na Terra sendo responsável pelo dinamismo da atmosfera e pelas características climáticas terrestres HILLS et al 2013 Atrelada a essa energia temos o sistema fotovoltaico que por sua vez é definido como uma fonte renovável gerada mediante conversão direta da radiação solar em eletricidade Isto se dá por meio de um dispositivo conhecido como célula fotovoltaica são constituídas de um material semicondutor onde o principal material é o silício Segundo Nascimento 2014 as células fotovoltaicas são feitas para manter o fluxo de elétrons num circuito elétrico enquanto houver incidência de luz sobre ela fenômeno denominado Efeito Fotovoltaico A terra possui uma capacidade de captar cerca de 18 1011 MW de energia provinda do sol o que é muitas vezes maior do que a taxa atual de todo o consumo de energia global PARIDA et al 2011 Vanni 2008 enfatiza que o total desta energia gerada em todo o mundo chega a ser 10000 vezes maior que o consumo anual de energia utilizada pela humanidade Assim sendo a tecnologia fotovoltaica é uma das melhores maneiras de aproveitar a energia solar Segundo informações disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2017 a média anual de irradiação solar no Brasil oferece uma boa uniformidade com níveis nacionais de irradiância solar global muito maior que os de países que fazem uso da tecnologia solar fotovoltaica para geração de energia elétrica em grande escala como a Alemanha Portanto o Brasil dispõe um grande potencial para o aproveitamento dessa energia principalmente na região Nordeste e especificamente no semiárido onde as condições são ainda mais vantajosas A tecnologia solar fotovoltaica fornece eletricidade para diversas aplicações desde calculadoras e relógios de pulso até para satélites como para a iluminação pública fornecimento de energia elétrica residencial e industrial E para tanto existem basicamente dois tipos de sistemas fotovoltaicos os chamados Sistemas Isolados Offgrid e os Sistemas Conectados à Rede Elétrica Gridtie O sistema offgrid é bastante utilizado em áreas isoladas sem depender de rede elétrica convencional para funcionar e em sua maioria utiliza um sistema de armazenamento de energia para garantir o fornecimento de energia elétrica em períodos sem sol O sistema off grid com armazenamento geralmente é utilizado em carregamento de baterias de veículos elétricos em iluminação pública e até mesmo em pequenos aparelhos portáteis VILLALVA GAZOLI 2012 Já o sem armazenamento é frequentemente utilizado em bombeamento de 8 água e por não utilizar instrumentos de armazenamento de energia apresenta maior viabilidade econômica PEREIRA OLIVEIRA 2011 O sistema gridtie operam sem a necessidade do uso de baterias já que o suprimento de energia em momentos que a geração é menor do que o consumo da edificação ou dias sem sol solar é feito pela rede da concessionária O seu objetivo é gerar eletricidade para consumo local podendo reduzir ou eliminar o consumo de energia da rede elétrica 9 2 OBJETIVOS 21 Geral Apresentar o projeto de dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico SFV para instalação no Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar campus Pombal da Universidade Federal de Campina Grande visando alimentar os equipamentos eletroeletrônicos do mesmo 22 Específicos Avaliar a disponibilidade de recurso solar incidente e disponível na área da aplicação e definição da localização Estudar e diagnosticar a demanda e o consumo de energia elétrica do Laboratório de Hidráulica CCTAUFCG Determinar a configuração dos Sistemas Fotovoltaico offgrid e gridtie Dimensionar a geração fotovoltaica e do sistema de armazenamento da energia Mensurar os equipamentos de condicionamento de potência controlador de carga e inversor de frequência Avaliar a viabilidade socioeconômica e ambiental dos sistemas propostos 10 3 MATERIAL E MÉTODOS 31 Área de Estudo Haja vista a importância dessa linha de pesquisa o seguinte projeto de pesquisa tem por área de estudo a elaboração do projeto e dimensionamento de um sistema fotovoltaico para suprir o consumo de equipamentos eletroeletrônicos do Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar localizado na cidade de Pombal expansão institucional da Universidade Federal de Campina Grande Figura 1 O laboratório situase na parte Leste do Sertão paraibano e conformase sob as latitudes 6º 46 56 e 6º 47 4 Sul e entre as longitudes 37º 48 8 e 37º 48 4 a Oeste de Greenwich A insolação na região de Pombal corresponde a mais de 2800 horas luz por ano FRANCISCO 2016 Para nossa aplicação sugerese que tal instalação seja realizada em um local que potencialize a incidência solar como um estacionamento local este que proporciona maior anulação dos efeitos de sombreamento Na Figura 2 é possível verificarmos uma sugestão de instalação que integra a arquitetura do estacionamento em frente ao prédio Figura 1 Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar Fonte Acervo da pesquisa 2018 11 Figura 2 Possível esquema de disposição das placas solares integrando a arquitetura do estacionamento Fonte QDOQ 2017 32 Métodos Para se ter um máximo aproveitamento da energia solar nos sistemas fotovoltaicos fazse necessário conhecer todo o sistema e realizar o dimensionamento adequado dos equipamentos que o compõe afim de suprir a energia demandada pela determinada aplicação No entanto as etapas para o dimensionamento do SFV são as seguintes 1 Levantamento do recurso solar disponível no local da aplicação e definição da localização 2 Levantamento de demanda e consumo de energia elétrica 3 Determinação da configuração do sistema 4 Dimensionamento da geração fotovoltaica 5 Dimensionamento do sistema de armazenamento 6 Dimensionamento dos equipamentos de condicionamento de potência a Controlador de Carga b Inversor Além disto fazse necessário realizar alguns levantamentos quanto ao custo do investimento ou seja custos relativos a compra dos equipamentos do sistema gerador e ao projeto execução compra de demais dispositivos e aquisição de dispositivos de aterramento 12 321 Avaliação do recurso solar posição geográfica Para avaliação dos recursos solares da localização desejada fazse necessário informações referente à irradiação solar média que pode ser obtida por meio de instrumentos específicos para a medição da irradiação do sol como piranômetros ou pireliômetros Entretanto podese obter tais informações por intermédio de softwares computacionais que fornece dados realísticos em qualquer ponto do território nacional visando servir de suporte ao dimensionamento de sistemas fotovoltaicos Além disso é de suma importância determinar o ângulo de inclinação dos módulos fotovoltaicos por ser determinante no desempenho do sistema O ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos igual a latitude é normalmente o melhor ângulo para se instalar um painel fotovoltaico em que a parte frontal do módulo deve ser direcionada para o Norte No entanto para latitudes iguais ou inferiores a 10 adotase o valor fixado de 10 por tal inclinação minimizar a obstrução por meio de poluentes derivados de possíveis fatores climáticos locais como períodos de poeiras intensas ou de nevoeiro 3211 Localização A integração com elementos arquitetônicos e a presença de elementos de sombreamento ou superfícies reflexíveis próximas podem afetar a eficiência de um sistema fotovoltaico além de outros fatores como por exemplo ângulo e orientação dos painéis presença de elementos de sombreamento ou superfícies reflexivas próximas fontes de sujeiras capacidade de troca de calor com o meio e ainda elementos arquitetônicos Para CEPELCRESESB 2014 em regiões isoladas é mais provável que se encontrem superfícies livres sem sombreamento e com fácil circulação de ar no entanto nas instalações urbanas tipo rooftop de telhado o projetista tem menos liberdade no posicionamento dos painéis 322 Levantamento do consumo de energia elétrica Para realização do levantamento do consumo de energia elétrica do laboratório utilizouse a metodologia de acordo com os parâmetros descritos por CEPELCRESESB 2014 com modificações para a presente pesquisa Entretanto vale a ressalva que em abril de 2012 a Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL criou a Resolução Normativa Nº 13 482 que estabelece as condições para a conexão das centrais geradoras que se utiliza de fontes alternativas no qual será o marco regulatório para toda a presente pesquisa FIGUEIRA 2014 A fim de entender que o sistema deve gerar mais eletricidade do que o limite estabelecido para o consumo devese definir um período de tempo e a produção de eletricidade sabendo que para este período a geração de energia deve ser maior do que a demanda elétrica a ser atendida Então devese realizar o levantamento do consumo diário dos equipamentos sua potência elétrica verificada no catálogo ou manual do fabricante período de funcionamento diário quantidade de dias de utilização por semana Logo temse dados diários de energia consumida em Whdia1 e portanto realizase os cálculos mediantes Equações 1 e 2 1 2 Onde Econsumida Wh Energia média consumida diariamente Pe W potência nominal do equipamento dado de placa ou do manual do fabricante Nd hdia número médio de horas diárias de utilização do equipamento 09 Fator de descarga da bateria O fator de capacidade Fsistema é um índice que representa a razão entre a energia real entregue pelo sistema e a energia que seria entregue caso se operasse na potência nominal de forma contínua 24 horas por dia durante o ano inteiro Este índice geralmente é apresentado em percentual e é muito utilizado para comparar a capacidade de geração de diferentes tipos de fontes de energia BENEDITO 2009 14 323 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid pelo método do mês crítico O método do mês crítico consiste na realização do dimensionamento considerando um balanço de energia durante o período do ano no qual ocorrem as condições médias mais desfavoráveis para o sistema conforme a Equação 3 3 3231 Dimensionamento do banco de baterias De acordo com Dazcal Mello 2008 são dispositivos responsáveis por fazer o armazenamento da energia elétrica gerada pelos módulos com o intuito de suprir a demanda da mesma na ausência da radiação solar Segundo Copetti Macagnan 2007 p8 a bateria para aplicações FV deve apresentar como principais características capacidade de ciclagem alta eficiência energética longo período de vida útil pouca manutenção e baixo custo Levando em consideração todos os parâmetros citados assim como a energia consumida foi calculada a capacidade do banco de baterias para o sistema mediante Equação 4 4 A capacidade de uma bateria é definida como sendo a quantidade de eletricidade em ampèreshora Ah1 representada pelo resultado da corrente A e o tempo de descarga em h até a tensão final de descarga ser alcançada ou seja é a taxa de corrente que uma bateria fornece durante um período de uma hora de utilização SIMÕES 2017 3232 Dimensionamento do Controlador de carga IC Conforme Simões 2017 o controlador de carga é o equipamento responsável pela proteção da bateria ou banco de baterias contra cargas e descargas excessivas reduzindo assim seu desgaste e aumentando a sua vida útil Sua operação baseiase no monitoramento da tensão da bateria e é instalado entre os módulos fotovoltaicos e as baterias 15 Para este calculo levouse em consideração a potência total requerida pelo sistema PotFV e a tensão fornecida pela bateria V de acordo com a Equação 5 5 3233 Dimensionamento do inversor Os inversores são dispositivos eletrônicos que fornecem energia elétrica em corrente alternada a partir de uma fonte de energia elétrica em corrente contínua CRESESBCEPEL 2014 vale salientar que a potência do inversor deve ser igual ou superior a potência máxima da curva de carga acrescidos de 20 Equação 6 CRESESBCEPEL 2014 6 324 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie Para este sistema também foi realizado o levantamento do consumo de energia e dados do local idênticos ao offgrid 325 Dimensionamento dos módulos fotovoltaicos Para o dimensionamento da potência do sistema é importante ter o entendimento do sistema de compensação regulamentado na região No sistema de compensação de energia adotado pelo Brasil de acordo com a Resolução Normativa 482 da ANEEL de 2012 quando o SFV gerar mais energia do que a demanda pela instalação consumida a energia excedente é entregue a rede elétrica e o medidor registra essa energia Aplicase a Equação 7 16 7 326 Dimensionamento dos inversores Análises na literatura mostra que os valores inferiores de FDI recomendados por fabricantes instaladores situase na faixa de 0 75 a 0 85 enquanto que o limite superior é de 105 CRESESBCEPEL 2014 Logo o dimensionamento pode ser dado a partir da Equação 8 8 327 Dimensionamento da potência de pico do painel FV A potência de pico pode ser calculada pela Equação 9 onde se pode escolher uma fração da demanda de energia elétrica consumida que se pretende suprir com o sistema 9 O desempenho de um SFV é tipicamente medido pela taxa de desempenho TD que é definida como a relação entre o desempenho real dos sistemas sobre o desempenho máximo teórico possível Essa relação é um parâmetro para avaliar a geração de energia elétrica de um dado SFV por levar em consideração a potência real do sistema sob condições de operação e todas as perdas envolvidas como perdas por queda de tensão devido à Resistência de conectores de cabeamento sujeira na superfície do painel sombreamento eficiência do inversor carregamento do inversor resposta espectral temperatura operacional dentre outras Para sistemas gridtie em locais bem ventilados e não sombreados uma TD entre 70 e 80 pode ser encontrada nas condições de radiação solar encontrada no Brasil CEPEL CRESESB 2014 17 33 Análise da viabilidade econômica Por fim foi realizada uma análise dentro das opções de mercado a viabilidade e preço de compra dos equipamentos necessários ao estabelecimento básico do projeto verificando sites específicos de venda de sistemas fotovoltaicos 18 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 41 Avaliação do recurso solar posição geográfica Para o presente dimensionamento utilizouse dados de irradiação diária disponibilizado pelo Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito CRESESB Tabela 1 mediante programa SunData que teve como entrada a informação das coordenadas geográficas do local ou seja 76716 S 3688 O Tabela 1 Irradiação solar diária média mensal kWhm2dia para a cidade de Pombal PB Meses Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Plano horizontal 612 605 603 564 489 44 457 528 614 638 657 628 570 Ângulo latitude 582 588 603 581 517 471 487 551 621 625 628 593 571 8 N Fonte SUNDATA 2018 Os dados fornecidos têm como base a radiação solar incidente em planos horizontais bem como em planos inclinados com ângulo igual à latitude 8 N De acordo com os dados da Tabela 1 concluise que o mês que apresenta valor crítico de irradiância mensal é o mês de junho com valor de 44 hdia para planos que se encontram na posição horizontal Contudo esses valores são superiores aos de grandes centros produtores de energia elétrica fotovoltaica como os casos dos quatro maiores produtores mundiais que são Alemanha Itália Espanha e Japão respectivamente BARBOSA 2014 Referente a inclinação dos painéis fotovoltaicos adotouse o valor de 10 visto que a latitude da região é inferior a 10 e que essa inclinação minimiza o desgaste por meio de poluentes derivados de possíveis fatores climáticos locais 42 Levantamento do consumo de energia elétrica Além do levantamento da potência dos equipamentos que consomem energia elétrica através do manual ou pelo próprio equipamento Figura 4 calculouse o consumo médio por dia Considerouse que normalmente os equipamentos são usados apenas uma vez na semana durante uma aula de 2h Todos os dados de tensão potência horas e quantidade de dias de utilização e o consumo de energia Equações 1 e 2 estão dispostos na Tabela 2 19 Tabela 2 Levantamento da demanda de equipamentos de uso diário e consumo geral Quant Tensão Potência Utilização idade Consumo Equipamento Qtd horasdia Dias V W kwhdia1 s Sema na HD 24 Calha de escoamento 1 127220 735499 2 1 1471 aberto bomba 1cv H1D Volumetric bench jato 1 127220 735499 2 1 1471 bomba 1cv HD98 perda de carga bomba 1 127220 735499 2 1 1471 1cv Medidor de vazão venturi 1 127220 735499 2 1 1471 bomba 1cv HD36 Associação de bombas 2 220380 735499 2 1 1471 bomba 12cv Podese destacar que o consumo de energia total dos equipamentos utilizados no laboratório é de aproximadamente 7355 kWhdia1 A partir do levantamento realizado dimensionouse os sistemas fotovoltaicos 43 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid Levando em consideração o dimensionamento do sistema off grid de acordo com as Equações 3 4 5 e 6 para suprir a necessidade do laboratório temse Potência total dos módulos fotovoltaicos 1672 kW i Capacidade do banco de baterias considerando tensão do banco 36 V eficiência da bateria de 90 2 dias de autonomia e 50 de profundidade de descarga PD90803 Ah ii Corrente do Controlador de carga 5806 A 20 iii Inversor 8826 W Considerando as correntes elétricas e potências comerciais é possível adotar um controlador de 60 A assim como um inverso de 9000 W Além disso considerando baterias de 150 Ah de capacidade temos que são necessárias 7 baterias 44 Dimensionamento de sistema fotovoltaico conectados à rede gridtie Já para o dimensionamento do sistema fotovoltaico conectado à rede GridTie tem se i Potência total dos módulos considerando compensação de 90 do consumo 151 kW ii Inversor FDI 09 136 kW 45 Análise da viabilidade econômica Na Tabela 3 podese verificar algumas opções de mercado a viabilidade e preço de compra dos equipamentos necessários ao estabelecimento básico do projeto Tabela 3 Análise da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos Sistema OffGrid Sistema Gridtie Painel Solar Painel Solar W Preço Qnt W Preço Qnt 270 559 7 270 559 7 300 679 6 300 679 6 330 699 5 330 699 5 Controlador Inversor A Preço Qnt W Preço Qnt 60 1429 1 1600 2699 1 Inversor W Preço Qnt 9000 2695 1 Bateria VA Preço Qnt 12150 89187 7 Fonte Minha Casa Solar 2018 21 Dado o dimensionamento realizado temse que a escolha mais viável seria utilizar 5 placas de 330W tanto para o sistema offgrid quanto para o gridtie O primeiro sistema custaria em torno de R 1201709 Doze mil dezessete reais e nov centavos e o segundo R 434900 Quatro mil trezentos e quarenta e nove reais 22 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Os dois sistemas dimensionados offgrid e gridtie são eficientes o primeiro geralmente é utilizado em áreas isoladas assim o segundo seria o mais indicado para implementação no laboratório de hidráulica uma vez que além de ter um custo menor esse sistema supre o consumo de energia em momentos que a geração é menor a partir de um inversor para conexão à rede com a capacidade de se interligar com a rede da concessionária podendo reduzir eou eliminar o consumo de energia da rede elétrica 23 REFERÊNCIAS ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica Resolução Normativa Nº 482 de 17 de abril de 2012 Disponível em httpwww2aneelgovbrcedocren2012482pdf Acesso em 19112015 BARBOSA V Os 10 países que mais usam energia solar no mundo Revista Online Exame 2014 Disponível em httpsexameabrilcombreconomiaos10paisesquemaisusam energiasolarnomundo Acesso 19122017 BENEDITO R S Caracterização da geração distribuída de eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos conectados à rede no Brasil sob os aspectos técnico econômico e regulatório 2009 110f Dissertação Mestrado em Ciências UNiversidade de São Paulo São Paulo 2009 CEPELCRESESB Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos Organizadores João Tavares Pinho Marco Antônio Galdino Rio de Janeiro março de 2014 COPETTI J MACAGNAN M Baterias em sistemas solares fotovoltaicos Abens Associação Brasileira de Energia Solar Fortaleza 11 abr 2007 DAZCAL R MELLO A Estudo da impementação de um sistema de energia solar fotovoltaica em um edifício da Universidade Presbiteriana Mackenzie Abenge Associação Brasileira de Educação de Engenharia Fortaleza 2008 FIGUEIRA FF Dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à rede para alimentar a sala de computação da Escola Municipal Tenente Antônio João TCC 2014 Rio de Janeiro UFRJESCOLA POLITÉCNICA 2014 HILLS D M SADAVA D E BERENBAUM M Life The Science of Biology SundeHemus MA Sinauer Associates 2013 Informativo INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Atlas Brasileiro de Energia Solar ganha nova edição após dez anos Número 08 05 de Janeiro de 2017 Disponível em httpwwwinpebrinformativo08nota03 Acesso 21102017 MINHA CASA SOLAR Orçamento Disponível em httpswwwminhacasasolarcombrgrupolistacomprageradorsolarparaconexaoarede publicagridtie Acesso 15062018 MOURA C S Vulnerabilidades das Terras Agrícolas Degradação Ambiental e Riscos e Desastres ENOS no Município de SuméPB 2002 155p Dissertação Mestrado em Engenharia Agrícola Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande 2002 NASCIMENTO C Princípio de Funcionamento da Célula Fotovoltaica Dissertação de Mestrado apresentada à Escola de Engenharia da Universidade Federal de Lavras Lavras 2014 23 f 24 PARIDA B INIYAN S GOIC R A review of solar photovoltaic technologies Renewable and Sustainable Energy Reviews Elsevier Ltd v 15 n 3 p 16251636 abr 2011 ISSN 13640321 Disponível em httpwwwsciencedirectcomsciencearticlepiiS1364032110004016 Acesso 21102017 PEREIRA F OLIVEIRA M Curso técnico instalador de energia solar fotovoltaica Porto Publindústria 2011 QDOQ Energias Disponível em httpswwwqdoqenergiascomsistemasconectadosaredeongrid Acesso 19122017 SUNDATA Disponível em httpwwwcresesbcepelbrindexphpsectionsundata Acesso 0201 2018 SIMÕES M C S Dimensionamento de um sistema fotovoltaico para alimentar um sistema de produção de hidrogênio eletrolítico Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande 2017 VANNI S R Estudo de viabilidade econômica de fontes alternativas de energia de uma comunidade típica da região Nordeste do Brasil 2008 164f Dissertação Mestrado em Tecnologia Nuclear Reatores Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares Autarquia associada à Universidade de São Paulo SÃO PAULO 2008 VILLALVA M GAZOLI J Energia solar fotovoltaica conceitos e aplicações São Paulo Erica 2012

Envie sua pergunta para a IA e receba a resposta na hora

Recomendado para você

Análise do Impacto dos Combustíveis Alternativos na Aviação Brasileira

55

Análise do Impacto dos Combustíveis Alternativos na Aviação Brasileira

Energias Renováveis

UFPB

Introdução às Energias Renováveis: Biomassa e seus Impactos

26

Introdução às Energias Renováveis: Biomassa e seus Impactos

Energias Renováveis

UFPB

Planejamento de Sistemas Energéticos com HOMER - Análise de Opções e Energias Renováveis

44

Planejamento de Sistemas Energéticos com HOMER - Análise de Opções e Energias Renováveis

Energias Renováveis

UFGD

HOMER-Analise de Opcoes com Energias Renovaveis-Simulacao de Sistemas de Geracao

44

HOMER-Analise de Opcoes com Energias Renovaveis-Simulacao de Sistemas de Geracao

Energias Renováveis

UFGD

Linhas de Transmissão Energias Renováveis e Novas Tecnologias

14

Linhas de Transmissão Energias Renováveis e Novas Tecnologias

Energias Renováveis

UNISINOS

Energia Renovável

52

Energia Renovável

Energias Renováveis

UNB

Projeto de uma Turbina Eolica

43

Projeto de uma Turbina Eolica

Energias Renováveis

UNISINOS

Projeto de Geração Centralizada e Gd

18

Projeto de Geração Centralizada e Gd

Energias Renováveis

UNB

Dimensionar e Projetar o Diagrama Unifilar do Projeto Anexado

7

Dimensionar e Projetar o Diagrama Unifilar do Projeto Anexado

Energias Renováveis

IFRN

Energia e Meio Ambiente

2

Energia e Meio Ambiente

Energias Renováveis

UFPI

Texto de pré-visualização

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTO DE CIÊNCIAS EM TECNOLOGIA AGROALIMENTAR PROGRAMA DE PÓSGRADUAÇÃO EM SISTEMAS AGROINDUSTRIAIS THALES HIERON SOARES DE ALMEIDA DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DO LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG POMBALPB 2018 THALES HIERON SOARES DE ALMEIDA DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DO LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG Artigo apresentado ao Programa de PósGraduação em Sistemas Agroindustriais do Centro de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Campina Grande Paraíba como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Sistemas Agroindustriais Orientadora Profª DSc Jussara Silva Dantas Coorientador Prof DSc Patrício Borges Maracajá POMBALPB 2018 A447d Almeida Thales Hieron Soares de Dimensionamento de um sistema fotovoltaico grid tie e off grid para alimentação de energia elétrica do laboratório hidráulico do CCTA UFCG Thales Hieron Soares de Almeida Pombal 2019 25 f Artigo Mestrado em Sistemas Agroindustriais Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar 2018 Orientação Profa Dra Jussara Silva Dantas Coorientação Prof Dr Patrício Borges Maracajá Referências 1 Energia renovável 2 Sistema fotovoltaico Dimensionamento 3 Energia solar 4 Geleia real Propriedades terapêuticas I Dantas Jussara Silva II Maracajá Patrício Borges III Título CDU 62092043 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECÁRIA AUXILIADORA COSTA CRB 15716 CENTRO DE CIÊNCIAS e Tecnologia Agroalimentar CAMPUS DE POMBAL DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO GRIDTIE E OFFGRID PARA ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA O LABORATÓRIO HIDRÁULICO DO CCTA UFCG Defesa de Trabalho Final de Mestrado apresentada ao Curso de PósGraduação em Sistemas Agroindustriais do Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar da Universidade Federal de Campina Grande Campus PombalPB em cumprimento às exigências para obtenção do Título de Mestre M Sc em Sistemas Agroindustriais Aprovada em 20122018 COMISSÃO EXAMINADORA Jussara Silva Dantas Orientadora Patrício Borges Maracajá Examinador Interno André Japiassú Examinador Externo POMBALPB 2018 CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR PROGRAMA DE PÓSGRADUAÇÃO EM SISTEMAS AGROINDUSTRIAIS RUA JAIRO VIEIRA FEITOSA 1770 CEP 58840000 POMBAL PB SECRETARIA DO PPGSA 34314016 COORDENAÇÃO DO PPGSA 34314069 RESUMO Diante do atual panorama energético e ambiental a sociedade busca reduzir os impactos ambientais inserindo novas fontes alternativas de energia Este trabalho propõe o projeto e dimensionamento de um sistema de captação de energia solar à ser instalado no Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar da Universidade Federal de Campina Grande UFCG localizado na cidade de PombalPB O sistema tem como finalidade alimentar os equipamentos eletroeletrônicos do prédio O trabalho avalia o uso dos tipos de energia solar fotovoltaico como fonte geradora de eletricidade ou seja o Sistema Isolados offgrid e o Sistema Conectado à Rede Elétrica gridtie e analisa suas viabilidades financeiras Os dois sistemas são eficientes sendo o Sistema Conectado à Rede Elétrica gridtie o mais indicado para implementação no laboratório de hidráulica pelo seu baio custo e capacidade de se interligar com a rede da concessionária Palavraschaves Sistema fotovoltaico Energia solar Geração de energia dimensionamento ABSTRACT Faced with the current energy and environmental scenario society seeks to reduce environmental impacts by inserting new alternative sources of energy This work proposes the design and design of a solar energy capture system to be installed in the Hydraulic Laboratory of the Center of Science and Agrifood Technology of the Federal University of Campina Grande UFCG located in the city of Pombal PB The system has as purpose to feed the electronic equipment of the building The work evaluates the use of photovoltaic solar energy as the source of electricity ie the Offgrid System and gridtie system and analyzes its financial feasibility The two systems are efficient with the gridtie system being the most suitable for implementation in the hydraulic laboratory due to its low cost and the ability to interconnect with the utilitys network Keywords Photovoltaic system Solar energy Power generation sizing LISTA DE FIGURAS Figura 1 Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar 10 Figura 2 Possível esquema de disposição das placas solares integrando a arquitetura do estacionamento 11 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Irradiação solar diária média mensal kWhm2dia para a cidade de Pomal PB 18 Tabela 2 Levantamento da demanda de equipamentos de uso diário e consumo geral 19 Tabela 3 Análise da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos 20 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 7 2 OBJETIVOS 9 21 Geral 9 22 Específicos 9 3 MATERIAL E METODOS 10 31 Área de Estudo 10 32 Metodos 11 321 Avaliação do recurso solar posição geográfica 12 3211 Localização 12 322 Levantamento do consumo de energia elétrica 12 323 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid pelo método do mês crítico 14 3231 Dimensionamento do banco de baterias 14 3232 Dimensionamento do Controlador de carga CI 14 3233 Dimensionamento do inversor 15 324 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie 15 325 Dimensionamento dos módulos fotovoltaicos 15 326 Dimensionamento dos inversores 16 327 Dimensionamento da potência de pico do painel FV 16 33 Análise da viabilidade econômica 17 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 18 41 Avaliação do recurso solar posição geográfica 18 42 Levantamento do consumo de energia elétrica 18 43 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid 19 44 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie 20 45 Análise da viabilidade econômica 20 5 COSIDERAÇÕES FINAIS 22 REFERÊNCIAS 23 7 1 INTRODUÇÃO A radiação solar é a principal fonte energética na Terra sendo responsável pelo dinamismo da atmosfera e pelas características climáticas terrestres HILLS et al 2013 Atrelada a essa energia temos o sistema fotovoltaico que por sua vez é definido como uma fonte renovável gerada mediante conversão direta da radiação solar em eletricidade Isto se dá por meio de um dispositivo conhecido como célula fotovoltaica são constituídas de um material semicondutor onde o principal material é o silício Segundo Nascimento 2014 as células fotovoltaicas são feitas para manter o fluxo de elétrons num circuito elétrico enquanto houver incidência de luz sobre ela fenômeno denominado Efeito Fotovoltaico A terra possui uma capacidade de captar cerca de 18 1011 MW de energia provinda do sol o que é muitas vezes maior do que a taxa atual de todo o consumo de energia global PARIDA et al 2011 Vanni 2008 enfatiza que o total desta energia gerada em todo o mundo chega a ser 10000 vezes maior que o consumo anual de energia utilizada pela humanidade Assim sendo a tecnologia fotovoltaica é uma das melhores maneiras de aproveitar a energia solar Segundo informações disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2017 a média anual de irradiação solar no Brasil oferece uma boa uniformidade com níveis nacionais de irradiância solar global muito maior que os de países que fazem uso da tecnologia solar fotovoltaica para geração de energia elétrica em grande escala como a Alemanha Portanto o Brasil dispõe um grande potencial para o aproveitamento dessa energia principalmente na região Nordeste e especificamente no semiárido onde as condições são ainda mais vantajosas A tecnologia solar fotovoltaica fornece eletricidade para diversas aplicações desde calculadoras e relógios de pulso até para satélites como para a iluminação pública fornecimento de energia elétrica residencial e industrial E para tanto existem basicamente dois tipos de sistemas fotovoltaicos os chamados Sistemas Isolados Offgrid e os Sistemas Conectados à Rede Elétrica Gridtie O sistema offgrid é bastante utilizado em áreas isoladas sem depender de rede elétrica convencional para funcionar e em sua maioria utiliza um sistema de armazenamento de energia para garantir o fornecimento de energia elétrica em períodos sem sol O sistema off grid com armazenamento geralmente é utilizado em carregamento de baterias de veículos elétricos em iluminação pública e até mesmo em pequenos aparelhos portáteis VILLALVA GAZOLI 2012 Já o sem armazenamento é frequentemente utilizado em bombeamento de 8 água e por não utilizar instrumentos de armazenamento de energia apresenta maior viabilidade econômica PEREIRA OLIVEIRA 2011 O sistema gridtie operam sem a necessidade do uso de baterias já que o suprimento de energia em momentos que a geração é menor do que o consumo da edificação ou dias sem sol solar é feito pela rede da concessionária O seu objetivo é gerar eletricidade para consumo local podendo reduzir ou eliminar o consumo de energia da rede elétrica 9 2 OBJETIVOS 21 Geral Apresentar o projeto de dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico SFV para instalação no Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar campus Pombal da Universidade Federal de Campina Grande visando alimentar os equipamentos eletroeletrônicos do mesmo 22 Específicos Avaliar a disponibilidade de recurso solar incidente e disponível na área da aplicação e definição da localização Estudar e diagnosticar a demanda e o consumo de energia elétrica do Laboratório de Hidráulica CCTAUFCG Determinar a configuração dos Sistemas Fotovoltaico offgrid e gridtie Dimensionar a geração fotovoltaica e do sistema de armazenamento da energia Mensurar os equipamentos de condicionamento de potência controlador de carga e inversor de frequência Avaliar a viabilidade socioeconômica e ambiental dos sistemas propostos 10 3 MATERIAL E MÉTODOS 31 Área de Estudo Haja vista a importância dessa linha de pesquisa o seguinte projeto de pesquisa tem por área de estudo a elaboração do projeto e dimensionamento de um sistema fotovoltaico para suprir o consumo de equipamentos eletroeletrônicos do Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar localizado na cidade de Pombal expansão institucional da Universidade Federal de Campina Grande Figura 1 O laboratório situase na parte Leste do Sertão paraibano e conformase sob as latitudes 6º 46 56 e 6º 47 4 Sul e entre as longitudes 37º 48 8 e 37º 48 4 a Oeste de Greenwich A insolação na região de Pombal corresponde a mais de 2800 horas luz por ano FRANCISCO 2016 Para nossa aplicação sugerese que tal instalação seja realizada em um local que potencialize a incidência solar como um estacionamento local este que proporciona maior anulação dos efeitos de sombreamento Na Figura 2 é possível verificarmos uma sugestão de instalação que integra a arquitetura do estacionamento em frente ao prédio Figura 1 Laboratório de Hidráulica do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar Fonte Acervo da pesquisa 2018 11 Figura 2 Possível esquema de disposição das placas solares integrando a arquitetura do estacionamento Fonte QDOQ 2017 32 Métodos Para se ter um máximo aproveitamento da energia solar nos sistemas fotovoltaicos fazse necessário conhecer todo o sistema e realizar o dimensionamento adequado dos equipamentos que o compõe afim de suprir a energia demandada pela determinada aplicação No entanto as etapas para o dimensionamento do SFV são as seguintes 1 Levantamento do recurso solar disponível no local da aplicação e definição da localização 2 Levantamento de demanda e consumo de energia elétrica 3 Determinação da configuração do sistema 4 Dimensionamento da geração fotovoltaica 5 Dimensionamento do sistema de armazenamento 6 Dimensionamento dos equipamentos de condicionamento de potência a Controlador de Carga b Inversor Além disto fazse necessário realizar alguns levantamentos quanto ao custo do investimento ou seja custos relativos a compra dos equipamentos do sistema gerador e ao projeto execução compra de demais dispositivos e aquisição de dispositivos de aterramento 12 321 Avaliação do recurso solar posição geográfica Para avaliação dos recursos solares da localização desejada fazse necessário informações referente à irradiação solar média que pode ser obtida por meio de instrumentos específicos para a medição da irradiação do sol como piranômetros ou pireliômetros Entretanto podese obter tais informações por intermédio de softwares computacionais que fornece dados realísticos em qualquer ponto do território nacional visando servir de suporte ao dimensionamento de sistemas fotovoltaicos Além disso é de suma importância determinar o ângulo de inclinação dos módulos fotovoltaicos por ser determinante no desempenho do sistema O ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos igual a latitude é normalmente o melhor ângulo para se instalar um painel fotovoltaico em que a parte frontal do módulo deve ser direcionada para o Norte No entanto para latitudes iguais ou inferiores a 10 adotase o valor fixado de 10 por tal inclinação minimizar a obstrução por meio de poluentes derivados de possíveis fatores climáticos locais como períodos de poeiras intensas ou de nevoeiro 3211 Localização A integração com elementos arquitetônicos e a presença de elementos de sombreamento ou superfícies reflexíveis próximas podem afetar a eficiência de um sistema fotovoltaico além de outros fatores como por exemplo ângulo e orientação dos painéis presença de elementos de sombreamento ou superfícies reflexivas próximas fontes de sujeiras capacidade de troca de calor com o meio e ainda elementos arquitetônicos Para CEPELCRESESB 2014 em regiões isoladas é mais provável que se encontrem superfícies livres sem sombreamento e com fácil circulação de ar no entanto nas instalações urbanas tipo rooftop de telhado o projetista tem menos liberdade no posicionamento dos painéis 322 Levantamento do consumo de energia elétrica Para realização do levantamento do consumo de energia elétrica do laboratório utilizouse a metodologia de acordo com os parâmetros descritos por CEPELCRESESB 2014 com modificações para a presente pesquisa Entretanto vale a ressalva que em abril de 2012 a Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL criou a Resolução Normativa Nº 13 482 que estabelece as condições para a conexão das centrais geradoras que se utiliza de fontes alternativas no qual será o marco regulatório para toda a presente pesquisa FIGUEIRA 2014 A fim de entender que o sistema deve gerar mais eletricidade do que o limite estabelecido para o consumo devese definir um período de tempo e a produção de eletricidade sabendo que para este período a geração de energia deve ser maior do que a demanda elétrica a ser atendida Então devese realizar o levantamento do consumo diário dos equipamentos sua potência elétrica verificada no catálogo ou manual do fabricante período de funcionamento diário quantidade de dias de utilização por semana Logo temse dados diários de energia consumida em Whdia1 e portanto realizase os cálculos mediantes Equações 1 e 2 1 2 Onde Econsumida Wh Energia média consumida diariamente Pe W potência nominal do equipamento dado de placa ou do manual do fabricante Nd hdia número médio de horas diárias de utilização do equipamento 09 Fator de descarga da bateria O fator de capacidade Fsistema é um índice que representa a razão entre a energia real entregue pelo sistema e a energia que seria entregue caso se operasse na potência nominal de forma contínua 24 horas por dia durante o ano inteiro Este índice geralmente é apresentado em percentual e é muito utilizado para comparar a capacidade de geração de diferentes tipos de fontes de energia BENEDITO 2009 14 323 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid pelo método do mês crítico O método do mês crítico consiste na realização do dimensionamento considerando um balanço de energia durante o período do ano no qual ocorrem as condições médias mais desfavoráveis para o sistema conforme a Equação 3 3 3231 Dimensionamento do banco de baterias De acordo com Dazcal Mello 2008 são dispositivos responsáveis por fazer o armazenamento da energia elétrica gerada pelos módulos com o intuito de suprir a demanda da mesma na ausência da radiação solar Segundo Copetti Macagnan 2007 p8 a bateria para aplicações FV deve apresentar como principais características capacidade de ciclagem alta eficiência energética longo período de vida útil pouca manutenção e baixo custo Levando em consideração todos os parâmetros citados assim como a energia consumida foi calculada a capacidade do banco de baterias para o sistema mediante Equação 4 4 A capacidade de uma bateria é definida como sendo a quantidade de eletricidade em ampèreshora Ah1 representada pelo resultado da corrente A e o tempo de descarga em h até a tensão final de descarga ser alcançada ou seja é a taxa de corrente que uma bateria fornece durante um período de uma hora de utilização SIMÕES 2017 3232 Dimensionamento do Controlador de carga IC Conforme Simões 2017 o controlador de carga é o equipamento responsável pela proteção da bateria ou banco de baterias contra cargas e descargas excessivas reduzindo assim seu desgaste e aumentando a sua vida útil Sua operação baseiase no monitoramento da tensão da bateria e é instalado entre os módulos fotovoltaicos e as baterias 15 Para este calculo levouse em consideração a potência total requerida pelo sistema PotFV e a tensão fornecida pela bateria V de acordo com a Equação 5 5 3233 Dimensionamento do inversor Os inversores são dispositivos eletrônicos que fornecem energia elétrica em corrente alternada a partir de uma fonte de energia elétrica em corrente contínua CRESESBCEPEL 2014 vale salientar que a potência do inversor deve ser igual ou superior a potência máxima da curva de carga acrescidos de 20 Equação 6 CRESESBCEPEL 2014 6 324 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede gridtie Para este sistema também foi realizado o levantamento do consumo de energia e dados do local idênticos ao offgrid 325 Dimensionamento dos módulos fotovoltaicos Para o dimensionamento da potência do sistema é importante ter o entendimento do sistema de compensação regulamentado na região No sistema de compensação de energia adotado pelo Brasil de acordo com a Resolução Normativa 482 da ANEEL de 2012 quando o SFV gerar mais energia do que a demanda pela instalação consumida a energia excedente é entregue a rede elétrica e o medidor registra essa energia Aplicase a Equação 7 16 7 326 Dimensionamento dos inversores Análises na literatura mostra que os valores inferiores de FDI recomendados por fabricantes instaladores situase na faixa de 0 75 a 0 85 enquanto que o limite superior é de 105 CRESESBCEPEL 2014 Logo o dimensionamento pode ser dado a partir da Equação 8 8 327 Dimensionamento da potência de pico do painel FV A potência de pico pode ser calculada pela Equação 9 onde se pode escolher uma fração da demanda de energia elétrica consumida que se pretende suprir com o sistema 9 O desempenho de um SFV é tipicamente medido pela taxa de desempenho TD que é definida como a relação entre o desempenho real dos sistemas sobre o desempenho máximo teórico possível Essa relação é um parâmetro para avaliar a geração de energia elétrica de um dado SFV por levar em consideração a potência real do sistema sob condições de operação e todas as perdas envolvidas como perdas por queda de tensão devido à Resistência de conectores de cabeamento sujeira na superfície do painel sombreamento eficiência do inversor carregamento do inversor resposta espectral temperatura operacional dentre outras Para sistemas gridtie em locais bem ventilados e não sombreados uma TD entre 70 e 80 pode ser encontrada nas condições de radiação solar encontrada no Brasil CEPEL CRESESB 2014 17 33 Análise da viabilidade econômica Por fim foi realizada uma análise dentro das opções de mercado a viabilidade e preço de compra dos equipamentos necessários ao estabelecimento básico do projeto verificando sites específicos de venda de sistemas fotovoltaicos 18 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 41 Avaliação do recurso solar posição geográfica Para o presente dimensionamento utilizouse dados de irradiação diária disponibilizado pelo Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito CRESESB Tabela 1 mediante programa SunData que teve como entrada a informação das coordenadas geográficas do local ou seja 76716 S 3688 O Tabela 1 Irradiação solar diária média mensal kWhm2dia para a cidade de Pombal PB Meses Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Plano horizontal 612 605 603 564 489 44 457 528 614 638 657 628 570 Ângulo latitude 582 588 603 581 517 471 487 551 621 625 628 593 571 8 N Fonte SUNDATA 2018 Os dados fornecidos têm como base a radiação solar incidente em planos horizontais bem como em planos inclinados com ângulo igual à latitude 8 N De acordo com os dados da Tabela 1 concluise que o mês que apresenta valor crítico de irradiância mensal é o mês de junho com valor de 44 hdia para planos que se encontram na posição horizontal Contudo esses valores são superiores aos de grandes centros produtores de energia elétrica fotovoltaica como os casos dos quatro maiores produtores mundiais que são Alemanha Itália Espanha e Japão respectivamente BARBOSA 2014 Referente a inclinação dos painéis fotovoltaicos adotouse o valor de 10 visto que a latitude da região é inferior a 10 e que essa inclinação minimiza o desgaste por meio de poluentes derivados de possíveis fatores climáticos locais 42 Levantamento do consumo de energia elétrica Além do levantamento da potência dos equipamentos que consomem energia elétrica através do manual ou pelo próprio equipamento Figura 4 calculouse o consumo médio por dia Considerouse que normalmente os equipamentos são usados apenas uma vez na semana durante uma aula de 2h Todos os dados de tensão potência horas e quantidade de dias de utilização e o consumo de energia Equações 1 e 2 estão dispostos na Tabela 2 19 Tabela 2 Levantamento da demanda de equipamentos de uso diário e consumo geral Quant Tensão Potência Utilização idade Consumo Equipamento Qtd horasdia Dias V W kwhdia1 s Sema na HD 24 Calha de escoamento 1 127220 735499 2 1 1471 aberto bomba 1cv H1D Volumetric bench jato 1 127220 735499 2 1 1471 bomba 1cv HD98 perda de carga bomba 1 127220 735499 2 1 1471 1cv Medidor de vazão venturi 1 127220 735499 2 1 1471 bomba 1cv HD36 Associação de bombas 2 220380 735499 2 1 1471 bomba 12cv Podese destacar que o consumo de energia total dos equipamentos utilizados no laboratório é de aproximadamente 7355 kWhdia1 A partir do levantamento realizado dimensionouse os sistemas fotovoltaicos 43 Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados offgrid Levando em consideração o dimensionamento do sistema off grid de acordo com as Equações 3 4 5 e 6 para suprir a necessidade do laboratório temse Potência total dos módulos fotovoltaicos 1672 kW i Capacidade do banco de baterias considerando tensão do banco 36 V eficiência da bateria de 90 2 dias de autonomia e 50 de profundidade de descarga PD90803 Ah ii Corrente do Controlador de carga 5806 A 20 iii Inversor 8826 W Considerando as correntes elétricas e potências comerciais é possível adotar um controlador de 60 A assim como um inverso de 9000 W Além disso considerando baterias de 150 Ah de capacidade temos que são necessárias 7 baterias 44 Dimensionamento de sistema fotovoltaico conectados à rede gridtie Já para o dimensionamento do sistema fotovoltaico conectado à rede GridTie tem se i Potência total dos módulos considerando compensação de 90 do consumo 151 kW ii Inversor FDI 09 136 kW 45 Análise da viabilidade econômica Na Tabela 3 podese verificar algumas opções de mercado a viabilidade e preço de compra dos equipamentos necessários ao estabelecimento básico do projeto Tabela 3 Análise da viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos Sistema OffGrid Sistema Gridtie Painel Solar Painel Solar W Preço Qnt W Preço Qnt 270 559 7 270 559 7 300 679 6 300 679 6 330 699 5 330 699 5 Controlador Inversor A Preço Qnt W Preço Qnt 60 1429 1 1600 2699 1 Inversor W Preço Qnt 9000 2695 1 Bateria VA Preço Qnt 12150 89187 7 Fonte Minha Casa Solar 2018 21 Dado o dimensionamento realizado temse que a escolha mais viável seria utilizar 5 placas de 330W tanto para o sistema offgrid quanto para o gridtie O primeiro sistema custaria em torno de R 1201709 Doze mil dezessete reais e nov centavos e o segundo R 434900 Quatro mil trezentos e quarenta e nove reais 22 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Os dois sistemas dimensionados offgrid e gridtie são eficientes o primeiro geralmente é utilizado em áreas isoladas assim o segundo seria o mais indicado para implementação no laboratório de hidráulica uma vez que além de ter um custo menor esse sistema supre o consumo de energia em momentos que a geração é menor a partir de um inversor para conexão à rede com a capacidade de se interligar com a rede da concessionária podendo reduzir eou eliminar o consumo de energia da rede elétrica 23 REFERÊNCIAS ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica Resolução Normativa Nº 482 de 17 de abril de 2012 Disponível em httpwww2aneelgovbrcedocren2012482pdf Acesso em 19112015 BARBOSA V Os 10 países que mais usam energia solar no mundo Revista Online Exame 2014 Disponível em httpsexameabrilcombreconomiaos10paisesquemaisusam energiasolarnomundo Acesso 19122017 BENEDITO R S Caracterização da geração distribuída de eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos conectados à rede no Brasil sob os aspectos técnico econômico e regulatório 2009 110f Dissertação Mestrado em Ciências UNiversidade de São Paulo São Paulo 2009 CEPELCRESESB Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos Organizadores João Tavares Pinho Marco Antônio Galdino Rio de Janeiro março de 2014 COPETTI J MACAGNAN M Baterias em sistemas solares fotovoltaicos Abens Associação Brasileira de Energia Solar Fortaleza 11 abr 2007 DAZCAL R MELLO A Estudo da impementação de um sistema de energia solar fotovoltaica em um edifício da Universidade Presbiteriana Mackenzie Abenge Associação Brasileira de Educação de Engenharia Fortaleza 2008 FIGUEIRA FF Dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à rede para alimentar a sala de computação da Escola Municipal Tenente Antônio João TCC 2014 Rio de Janeiro UFRJESCOLA POLITÉCNICA 2014 HILLS D M SADAVA D E BERENBAUM M Life The Science of Biology SundeHemus MA Sinauer Associates 2013 Informativo INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Atlas Brasileiro de Energia Solar ganha nova edição após dez anos Número 08 05 de Janeiro de 2017 Disponível em httpwwwinpebrinformativo08nota03 Acesso 21102017 MINHA CASA SOLAR Orçamento Disponível em httpswwwminhacasasolarcombrgrupolistacomprageradorsolarparaconexaoarede publicagridtie Acesso 15062018 MOURA C S Vulnerabilidades das Terras Agrícolas Degradação Ambiental e Riscos e Desastres ENOS no Município de SuméPB 2002 155p Dissertação Mestrado em Engenharia Agrícola Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande 2002 NASCIMENTO C Princípio de Funcionamento da Célula Fotovoltaica Dissertação de Mestrado apresentada à Escola de Engenharia da Universidade Federal de Lavras Lavras 2014 23 f 24 PARIDA B INIYAN S GOIC R A review of solar photovoltaic technologies Renewable and Sustainable Energy Reviews Elsevier Ltd v 15 n 3 p 16251636 abr 2011 ISSN 13640321 Disponível em httpwwwsciencedirectcomsciencearticlepiiS1364032110004016 Acesso 21102017 PEREIRA F OLIVEIRA M Curso técnico instalador de energia solar fotovoltaica Porto Publindústria 2011 QDOQ Energias Disponível em httpswwwqdoqenergiascomsistemasconectadosaredeongrid Acesso 19122017 SUNDATA Disponível em httpwwwcresesbcepelbrindexphpsectionsundata Acesso 0201 2018 SIMÕES M C S Dimensionamento de um sistema fotovoltaico para alimentar um sistema de produção de hidrogênio eletrolítico Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande Campina Grande 2017 VANNI S R Estudo de viabilidade econômica de fontes alternativas de energia de uma comunidade típica da região Nordeste do Brasil 2008 164f Dissertação Mestrado em Tecnologia Nuclear Reatores Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares Autarquia associada à Universidade de São Paulo SÃO PAULO 2008 VILLALVA M GAZOLI J Energia solar fotovoltaica conceitos e aplicações São Paulo Erica 2012

Sua Nova Sala de Aula

Sua Nova Sala de Aula

Empresa

Contato Blog

Legal

Termos de uso Política de privacidade Política de cookies Código de honra

Baixe o app

4,8
(35.000 avaliações)
© 2026 Meu Guru® • 42.269.770/0001-84