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Um estudo sobre a melhoria do desempenho de um sfvcr (sistema fotovoltaico conectado à rede) em uma empresa de médio porte, analisando as variáveis de instalação e as falhas no projeto já executado. O objetivo é mostrar como o correto dimensionamento do sistema pode contribuir para uma maior produção de energia elétrica durante sua vida útil, reduzindo o retorno do investimento. O documento inclui gráficos e dados de consumo e produção de energia da empresa analisada.
Tipologia: Slides
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Monografia de Especialização apresentada ao Departamento Acadêmico de Eletrotécnica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Energias Renováveis. Orientador: Prof. Dr. Jair Urbanetz Junior Co-orientadora: Me. Juliana D’Angela Mariano CURITIBA 2017
Dedico este trabalho à minha família, principalmente à minha esposa Mariana e meus filhos, Manuela e Miguel.
A elaboração deste trabalho de conclusão só foi possível graças ao apoio da minha família durante todo o curso. Agradeço a minha esposa e filhos. Agradeço também ao meu orientador Prof. Dr. Jair Urbanetz Jr., a minha co- orientadora Juliana Mariano e aos meus colegas que contribuíram para minha evolução durante o curso de Especialização de Energias Renováveis.
KORQUEVICZ, Andrei Guerra. Case Study For Improvements In The Dimensioning Of A Photovoltaic System For Enhancing Energy Production.
SFVCR Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede SFVI Sistema Fotovoltaico Isolado FV Fotovoltaico CA Corrente Alternada CC Corrente Contínua SJP São José dos Pinhais LISTA DE SIGLAS STC Standard Test Conditions (Condições Padrão de Teste) CGH Central Geradora Hidroelétrica EOL Usina Eolioelétricas PCH Pequena Central Hidroelétrica UFV Usina Fotovoltaica UHE Usina Hidroelétrica UTE Usina Termelétrica UTN Usina Termonuclear LISTA DE ACRÔNIMOS SWERA Solar and Wind Energy Resource Assessment ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BIG Banco de Informações de Geração
A utilização de fontes alternativas para geração de energia elétrica tem crescido vertiginosamente nos últimos anos devido a diversos fatores, como o custo da energia, questões ambientais e a escassez de matéria prima de diversas fontes de energia (VILLALVA, 2015). A utilização do carvão, por exemplo, que é muito poluente, possui um custo elevado e prejudicial à saúde dos trabalhadores do setor. A energia nuclear possui um grande risco em caso de falha e/ou desastres naturais, e aos poucos tem sido abandonada em diversos países. A energia hídrica possui um custo elevado para novas construções e a sua disponibilidade é cada vez mais rara nos maiores centros consumidores (VILLALVA, 2015). Devidos a esses diversos fatores e outros como a conscientização ambiental cada vez mais importante no mundo, a busca por energias renováveis como fonte de energia tem sido uma tendência. Dentre as principais fontes renováveis destacam-se a Eólica, Fotovoltaica e Biomassa (VILLALVA, 2015). Das fontes renováveis citadas, a de mais fácil acesso aos consumidores residenciais, comércios e empresas instaladas nos centros urbanos, destaca-se a energia fotovoltaica, principalmente pela facilidade de acesso aos equipamentos e a sua instalação ser possível em telhados ou pequenas áreas livres (VILLALVA, 2015). A utilização da energia solar traz benefícios a longo prazo para o país, viabilizando o desenvolvimento de regiões remotas onde o custo de eletrificação pela rede convencional é demasiadamente alto com relação ao retorno financeiro do investimento, regulando a oferta de energia em períodos de estiagem, diminuindo a dependência do mercado de petróleo e reduzindo as emissões de gases poluentes à atmosfera (PEREIRA et al., 2006). No Brasil, o aproveitamento do Sol para geração de energia elétrica esteve historicamente ligado à geração fotovoltaica. No final do século passado o Brasil começou a desenvolver programas de eletrificação rural fazendo uso dessa tecnologia. Mas somente na década atual é que ela começou a ganhar abrangência nacional, com a regulamentação da geração distribuída conectada à rede e a realização de leilões específicos para sua contratação na forma de plantas centralizadas (TOLMASQUIM, 2016).
O tema desta pesquisa está relacionado às Energias Renováveis, mais precisamente ao correto dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFVCR) em uma empresa de médio porte, objetivando apresentar uma melhoria da produção mensal de energia através de redimensionamento do sistema, e analisando falhas no projeto já executado. 1.1.1 Delimitação do Tema Este trabalho visa apresentar resultados de geração de energia para um SFVCR já instalado, alterando somente as variáveis de instalação, sem alterar ou redimensionar os equipamentos instalados. Este trabalho não visa apresentar resultados financeiros, somente de produção de energia. 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS Para um melhor dimensionamento de um SFVCR é imprescindível o conhecimento a respeito dos valores corretos de irradiação no local da instalação, e como trabalhar com estes dados para um melhor posicionamento do sistema para máxima eficiência. Trabalho este que não é executado pela falta de profissionais capacitados para a área de energia solar fotovoltaica. O correto dimensionamento do sistema pode contribuir para uma maior produção de energia elétrica durante a vida útil do sistema, contribuindo também para a redução do retorno do investimento.
Gráfico 01: Consumo e produção de energia da empresa analisada. Fonte: Autoria própria. Assim, com os dados da conta de energia da empresa e no acompanhamento diário das obras de instalação do sistema, o trabalho pretende mostrar a diferença de um projeto baseado nos dados disponíveis ante um projeto com a aplicação de dados corretos e nas boas práticas, mostrando que é possível uma maior produção de energia no mesmo sistema. 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS O procedimento metodológico utilizado foi as instalações existentes, acompanhamento diário das instalações, pesquisa documental realizada em fontes como tabelas, dados históricos, legislação, Atlas Brasileiro de Energia Solar e material didático ministrado no curso de Especialização em Energias Renováveis. 7117 9091 8173 9526 8550 6671 7668 9352 8488 7138 8166 7402 7772 (^9979 ) 9160 7366 8574 6625 5676 5903 (^8163 7780 ) 6245 7653 (^1541 1726 1869 1816 1807 ) (^1121 ) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Consumo kWh / Mês Consumo de Energia Empresa Consumo de Energia Copel Energia Gerada Sistema FV
O trabalho prevê a estrutura abaixo: Capítulo 1: INTRODUÇÃO: Apresentação do tema, delimitação, problemas e premissas, objetivos, justificativa e procedimentos metodológicos. Capítulo 2: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: Será descrito um SFVCR, dados de irradiação solar e materiais de instalação. Capítulo 3: DESENVOLVIMENTO: Apresentar dados de uma instalação pronta e projetar um SFVCR de acordo com os dados disponíveis de irradiação e as boas práticas de instalação. Capítulo 4: ANÁLISE E COMPARAÇÃO DOS CENÁRIOS: Comparar o SFVCR projetado com o cenário existente, verificando a tendência de produção de energia durante os próximos 25 anos. Capítulo 5: CONCLUSÃO: Mostrar as conclusões obtidas nas comparações do Capítulo 4.
MW (sendo 3 MW para a fonte hídrica), conectadas na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras (ANEEL, 2015). Assim, quando a quantidade de energia gerada em determinado mês for superior à energia consumida naquele período, o consumidor fica com créditos que podem ser utilizados para diminuir a fatura dos meses seguintes. De acordo com as novas regras, o prazo de validade dos créditos passou de 36 para 60 meses, sendo que eles podem também ser usados para abater o consumo de unidades consumidoras do mesmo titular situadas em outro local, desde que na área de atendimento de uma mesma distribuidora. Esse tipo de utilização dos créditos foi denominado “autoconsumo remoto” (ANEEL, 2015). 2.2 RECURSO SOLAR O Sol é a principal fonte de energia para a Terra. Além de ser responsável pela manutenção da vida no Planeta, a radiação solar constitui-se numa inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de sua utilização por meio de sistemas de captação e conversão em outra forma de energia, como por exemplo, a térmica e a elétrica. (PINHO; GALDINO, 2014). 2.2.1 Capacidade Instalada Global A fonte solar representou uma parcela de apenas 1% do total da energia elétrica produzida no mundo em 2014 (SOLARPOWER EUROPE, 2015). Segundo dados do REN21, o mundo possuía ao final de 2016, aproximadamente 303 GW instalados, sendo que 75 GW foram instalados somente no ano de 2016, conforme mostra a Figura 01.
Figura 01: Capacidade global e adição anual de potência instalada. Fonte: REN21 (2017). 2.2.2 Capacidade Instalada no Brasil A energia fotovoltaica ainda não aparece expressivamente nos dados de geração de energia elétrica total do Brasil, pois os investimentos em SFVCR ficaram por muito tempo restritos às universidades e centros de pesquisas. No entanto, conhecendo-se o potencial de geração fotovoltaica do país e os possíveis avanços tecnológicos na área, o uso desta energia está cada vez mais promissor (TEM-PASS et al., 2016). Segundo dados da ANEEL, em seu relatório BIG 2017, conforme Tabela 01, o Brasil possui hoje 51 usinas fotovoltaicas em funcionamento, gerando aproximadamente 172.234 kW, o que corresponde a 0,11 % da Matriz de Energia Elétrica do Brasil.
