SISTEMA CONECTADO A REDE- SISTEMA SOLAR, Slides de Energia

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MÓDULO 2

SISTEMA

CONECTADO

À REDE

Agora que já sabemos as principais diferenças entre os dois sistemas de geração de energia solar e os componentes fundamentais de cada um, vamos entrar mais a fundo, primeiramente no sistema conectado à rede.

Neste módulo, aprenderemos sobre o funcionamento e as características do sistema on-grid como um conjunto e também de maneira individual, detalhando seus dois principais componentes: o inversor interativo e o medidor bidirecional.

Por fim, vamos mostrar um exemplo de dimensionamento com painéis fotovoltaicos e um inversor interativo para uma residência em Goiânia-GO.

AULA 1 – QUANDO UTILIZAR

O SISTEMA ON-GRID?

A partir de agora, vamos conhecer todo o processo, desde a captação da luz solar até a medição da energia elétrica que é lançada na rede. Relacionaremos os equipamentos que fazem esse sistema operar, colocando-os em sequência conforme o esquema residencial a seguir:

Infelizmente, o valor monetário da conta de luz não chega a zero, porque a distribuidora cobra uma taxa mínima: o chamado custo de disponibilidade, ou seja, um valor mínimo estipulado, conforme a classificação da unidade consumidora, pela oferta de energia elétrica.

ANÁLISE

Grid tie: termo em inglês que significa “conectado à rede elétrica da distribuidora”, assim como on-grid.

Conhecido também como grid tie , o sistema fotovoltaico conectado à rede é o mais comumente utilizado para aplicações residenciais, comerciais e industriais onde, claro, há rede pública de energia nas proximidades.

Em sistemas on-grid , quase sempre utilizados para residências, a conta de luz chega com os dois valores de energia já citados.

A principal vantagem de um sistema fotovoltaico conectado à rede em relação a um isolado ( off-grid ) é a não utilização de baterias. Essa, porém, também é sua principal desvantagem. Que paradoxo, não? Vejamos a explicação:

Não haver necessidade de uso de baterias torna essa opção bem mais barata do que uma independente da rede.

Do ponto de vista do armazenamento e do transporte, não ser necessário utilizar uma grande quantidade de baterias é muito mais prático.

Caso as baterias não sejam muito bem dimensionadas, acabamacabarão tendo uma vida útil bem breve.

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Entretanto, não ter baterias significa estar à mercê da concessionária, ainda mais nos tempos atuais, em que muitas regiões do estado sofrem com falta de energia, pois automaticamente, no momento em que houver a queda de energia, o inversor on-grid desligará todo o sistema fotovoltaico por questão de segurança.

AULA 2 – COMPONENTES >

INVERSOR

O inversor grid tie é um dispositivo utilizado em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica que possui duas funções principais :

Não instale o inversor próximo a nenhum produto inflamável.

CARACTERÍSTICAS

O inversor solar é calculado de acordo com a potência dos painéis que foram previamente dimensionados. Normalmente, tem-se um inversor com potência um pouco superior à das placas.

Vale a pena entender do que tratam alguns dos principais itens citados na folha de dados de cada modelo de inversor grid tie, sobretudo porque nesse aparelho há o maior número de defeitos relatados pelos usuários. Confira:

Corrente máxima de entrada

Quantidade máxima de corrente contínua que o inversor pode receber.

Corrente máxima de saída

Quantidade máxima de corrente alternada que o inversor pode fornecer.

Quantidade de MPPT (modulação por pulsos)

Essa tecnologia busca sempre o ponto de máxima potência de operação do inversor, pois durante o dia há constante alteração da irradiação solar. A grande maioria dos inversores grid tie possui 1 MPPT. Caso seu telhado tenha várias águas (inclinações em diferentes direções) ou haja muito sombreamento sobre os painéis, é fundamental que seu inversor possua 2 MPPTs ou mais; caso contrário, o seu sistema fotovoltaico será ineficiente.

Faixa de operação MPPT (modulação por pulsos)

Há um intervalo de tensão de entrada em corrente contínua em que o inversor deve operar. Há um valor mínimo e um valor máximo a serem respeitados.

Potência nominal de saída

Significa a potência máxima de saída do aparelho, ou seja, a potência que irá abastecer os equipamentos alimentados com corrente alternada.

Tensão nominal de saída

Quer dizer em qual padrão de tensão o inversor grid tie será ligado. Geralmente, em Goiás, tem-se saída tipo monofásica de 220 V para residências e saída tipo trifásica de 380 V para indústrias agropecuárias ou locais que utilizem maquinário.

Eficiência máxima

Há sempre perda energética no processo de transformação de corrente contínua para alternada, que normalmente reduz a eficiência da geração energética, comumente, entre 4% a 6%. Saiba que inversores com eficiência inferior a 94% são de baixa qualidade e que há inversores com eficiência superior a 98%.

Grau de proteção IP

São padrões internacionais de níveis de proteção para classificar e avaliar a eficácia do equipamento contra poeira, contato acidental e água. A maioria dos inversores é classificada para instalação ao ar livre com IP45 (sem proteção contra poeira) ou IP65 (à prova de poeiras), ou seja, os inversores em uma propriedade rural devem ter grau de proteção IP65; caso contrário, terão sua eficiência comprometida.

MPPT: MPPT é a sigla, em inglês, para maximum power point tracking , que significa “ponto rastreador de potência máxima”.

AULA 3 – COMPONENTES >

MEDIDOR BIDIRECIONAL

O medidor de energia bidirecional é um componente do sistema fotovoltaico que tem a função de medir o consumo e a geração de energia elétrica. Porém, a depender do momento do dia em que observamos a tela do medidor, há variação nos valores registrados.

Para ilustrar a situação, segue um gráfico:

Fonte: https://0201.nccdn.net/1_2/000/000/136/859/Guia-Self-Solar-01.08.2018.pdf

Por fim, se o leitor entender os dados da conta de luz após o funcionamento de um sistema fotovoltaico on-grid, o famoso sistema de compensação de energia, ficará fácil perceber que geralmente em pouco tempo o investimento se paga.

CALCULANDO SUA CONTA DE LUZ

Vamos ao seguinte exemplo:

Abaixo, mostram-se os dados energéticos de uma propriedade rural entre os meses de maio e julho (período de seca).

No mês de maio, houve consumo de 850 kWh (coluna 2) e geração de 861 kWh (coluna 3), ou seja, houve um excedente produzido de 11 kWh, que devem ser creditados na conta do mês seguinte, no caso, junho.

MAIO

Seguindo esse raciocínio, no mês de junho, o consumo foi igual à produção de energia fotovoltaica, ambos com 890 kWh. Nesses dois períodos, o consumidor pagou somente a tarifa mínima estipulada (coluna 6), pois, mesmo que haja muito mais geração do que consumo, sempre haverá o custo de disponibilidade do sistema de transmissão e distribuição.

JUNHO

Entretanto, em julho houve aumento do consumo na fazenda, com um deficit de 110 kWh. Nesse caso, os 11 kWh excedentes produzidos em maio foram usados para abater a conta a ser paga do mês sete.

JULHO

VAMOS ÀS CONTAS

Sabendo que o valor do kWh na região equivale a R$ 0,47 para uma residência rural, temos a seguinte situação em julho:

CARACTERÍSTICAS

No visor do medidor, há dois códigos e um valor específico para cada um. Acompanhe:

Código 03: indica a quantidade de energia consumida, também conhecida como energia ativa direta (kWh).

Código 103 ou 55: mostra o valor da energia injetada, também chamada energia ativa reversa (kWh).

Fonte: https://microgeracaofv.wordpress.com/2018/07/09/saiba-como-fica-a-sua- conta-de-energia-eletrica-apos-a-instalacao-do-seu-sistema-solar-fotovoltaico/

Número de fios condutores que passam pelo medidor. Varia de um (monofásico) a três (trifásico).

NÚMERO

DE FASES

Na hora da instalação, fique atento e peça as orientações necessárias ao profissional que estiver realizando o serviço.

Sendo um medidor bidirecional, devem-se notar alguns aspectos importantes na folha de dados, como:

Temperaturas mínima e máxima de operação. Temperaturas muito elevadas, além de diminuírem a eficiência, podem ocasionar acidentes.

FAIXA DE

TEMPERATURA

Significa a corrente da rede máxima que o medidor suporta.

CORRENTE

MÁXIMA

AULA 4 – EXEMPLO DE

APLICAÇÃO ON-GRID

Vamos supor que determinado fazendeiro, cuja propriedade fique perto de Goiânia, queira instalar um sistema fotovoltaico conectado à rede. E mais: a título de comparação de potencial fotovoltaico, vamos calcular o mesmo sistema para uma pessoa que more na cidade de Chapecó, em Santa Catarina.

De modo simplificado, vamos seguir as etapas:

Atualmente, só temos a opção de gerar créditos de energia para faturas seguintes da mesma unidade consumidora ou outra com mesmo CPF/ CNPJ.

Porém imagine, daqui a algum tempo, poder vender esses créditos de energia para a concessionária ou para outro consumidor. Será que teremos essa possibilidade algum dia?

Neste caso específico, temos a média de 850 kWh por mês.

De posse desse número, assumimos um valor diário, ou seja, dividimos esse consumo por 30 dias.

Logo, temos 850 kWh / 30 = 28,33 kWh , que representam o consumo médio diário.

É necessário saber a média mensal de consumo de energia em kWh para o dimensionamento. Esses dados estão todos na fatura da conta, basta somar todos os consumos mensais e dividir pelo número de meses.

IRRADIAÇÃO SOLAR DIÁRIA MÉDIA

Outro dado importante é saber o período de exposição solar na localidade desejada. Isso faz toda a diferença!

Para tanto, podemos entrar no site do Cresesb (Centro de Referência para Energia Solar e Eólica), no endereço www.cresesb.cepel.br.

Neste exemplo, inserimos as seguintes coordenadas (retiradas do serviço Google Maps) :

AVALIAÇÃO DA CONTA DE ENERGIA

Logo, se dividirmos a demanda prevista de pico pela potência individual do painel, chegaremos à quantidade total.

Assim, fica fácil entender que, no estado de Goiás, em praticamente toda a sua extensão territorial, tratando-se de dimensionamento de sistemas fotovoltaicos, é mais barato gerar a mesma quantidade de energia solar do que em Santa Catarina, estado pioneiro na tecnologia. Frisando o que já foi demonstrado por meio de números: há grande potencial em solo goiano!

Poderíamos ter elegido outro tipo de painel completamente diferente do escolhido. Para a decisão correta, devemos levar em conta o espaço do local, a qualidade do material, o preço de mercado, a eficiência energética, enfim, todas as características detalhadas para a otimização do sistema. Lembre-se de que, quanto mais eficiente é o painel solar, melhor é a célula usada para construí-lo e mais energia solar ele gera por área.

CÁLCULO DO INVERSOR GRID TIE

Para um simples dimensionamento de inversor, costuma-se selecionar uma potência um pouco acima da potência total das placas.

Por exemplo, se temos 5,2 kWp, escolhemos um inversor de 6 kW, que é um valor comercial próximo a 5,2 kW.

Se o dimensionamento fosse em uma residência nova, deveríamos tomar como premissa o valor de todos os equipamentos consumidores de energia para determinar a demanda de pico prevista.

Vale lembrar que ainda nos faltam alguns itens para fechar o custo do nosso sistema, como projeto, cabos, conectores, estrutura de apoio dos painéis e mão de obra para instalação.

Para que seja feito um bom dimensionamento, temos que checar os detalhes de cada modelo disponível no mercado para saber qual se adapta melhor às características do local no qual será instalado e à relação custo-benefício que desejamos.

Os sistemas conectados à rede parecem ser muito atrativos, não é mesmo?

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