ENERGIA
FOTOVOLTAICA
A respeito do progresso representado pela equipe, pode se afirmar que nossa primeira semana se caracterizou pelo início de nossos trabalhos, diretamente relacionados a implantação de um medidor de energia elétrica conectado a rede do prédio CERIn. Transcorrido uma semana, obtivemos insignes dados, dentre os quais destacou-se a média do consumo do prédio em 30 dias, sendo esta de 1023,54 KWh.
Através desses dados foi observado que o consumo diário (num mês de 30 dias) era de aproximadamente 34,118 KWh.
PRIMEIROS PASSOS
O projeto consiste no planejamento de um pequeno sistema de energia fotovoltaica tendo como parâmetro o prédio Centro de Excelência em Redes Elétricas Inteligentes (CERIn), da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), analisando o consumo médio gasto pelo prédio, o custo total do projeto, tempo de ressarcimento e benefícios gerados.
O PROJETO

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE 7KWp
Através de medições concluímos que a energia de consumo do prédio CERIn é de 1023,54 KWh. A partir desse valor calculamos a quantidade de painéis necessários para suprir o sistema.
Para organizarmos a disposição dos painéis foi necessário dimensionar o inversor através dos seguintes critérios:
-
A tensão de circuito aberto do string não pode ultrapassar a tensão máxima permitida na entrada do inversor. Deve-se observar cuidadosamente este critério, pois uma sobretensão na entrada do inversor pode danificar o equipamento irreversivelmente;
-
O inversor deve ser especificado para uma potência igual ou superior à potência de pico do conjunto de módulos.
Tomamos como base para os cálculos o inversor Santerno Sunway M MPLUS 7800E.
Características do inversor Santerno Sunway M MPLUS 7800E :
-
Range de tensão do campo fotovoltaico auxiliar ............................. 24 a 486 Vcc
-
Tensão máxima em contínua aplicável ao inversor ......................... 600 Vcc
-
Frenquência de Rede ........................................................................ 50/60 Hz
-
Consumo em stop/ Consumo noturno ............................................. 8W / 0W
-
Potência de Pico sugerida no campo FV ........................................ 7,18 KWp
-
Potência nominal de entrada em CC ............................................... 6,17 KWp
-
Corrente nominal de entrada MPPT1 .............................................. 25 A(CC)
-
Corrente nominal de entrada MPPT2 .............................................. 15 A(CC)
-
Potência Máxima de Saída ............................................................... 6,58 W
-
Potência Nominal de Saída .............................................................. 6,58 W
Assim para atender os critérios anteriormente citados simulamos a instalação de 50 painéis fotovoltaicos com tensão de circuito de 19,99 volts e corrente de 6,83 A cada. Para adequação do sistema foram conectados 2 strings (conjunto de painéis ligados em série) em paralelo de 25 módulos cada.
Cada string possui uma tensão de 499,75 V e uma potência de 3158,42 W.
A potência de pico é quando há a maior produção de energia durante de um certo intervalo de tempo de acordo com o rendimento. No sistema em questão cada painel produz uma potência de pico de 0,135 KWp. Assim o nosso sistema de 50 painéis possuirá uma potência de pico de 6,7404 KWp, podendo atingir no máximo 7,4144 KWp, ou seja, 10% acima do valor da potência de pico.
Esses paineis produziriam uma energia mensal de 1132,38 KWh
Características do inversor Santerno Sunway M MPLUS 7800E :
Caracteristicas do painel fotovoltaico LD135R9W da LG:
Caracteristicas do painel fotovoltaico LD135R9W da LG:
Assim para dimensionarmos um sistema fotovoltaico com uma potência de pico de 31.714,5 KWp, devemos colocar 6 strings de 48 painéis cada, totalizando 288 painés.
Este dimensionamento foi realizado de acordo com o inversor escolhido e com as informações citadas anteriormente que explicam como relacionar o inversor ao sistema.
Cada string tem uma tensão de 760,32 V com uma corrente de 6,32 A gerando uma potência de 4,8 KWp.
Ao se juntar as 6 strings teremos uma potência total de pico de 28,83 KWp , podendo esta atingir até 31,7 KWp (10% acima do valor) devido a uma consideração de fatores técnicos e ambientais, que afetam o rendimento dos equipamentos.
A energia produzida por 1 painel é de 0,75492 KWh (pico), assim temos :
0,755 KWh x 30 dias x 288 painéis = 6523,2 KWh produzidos mensalmente (em uma situação de produção máxima de energia)
Como o Consumo do Prédio CERIn gira em torno de 1023 KWh mensalmente, teremos aproximadamente 5500 KWh como excedente, que podem ser exportados para a CEMIG gerando uma renda extra ao prédio. Esta energia excedente irá viabilizar a instalação do projeto pois é ela que pagará o projeto dentro de poucos anos.
Para estipular o orçamento seguimos os seguintes parâmetros:
-
Estrutura para fixação dos painéis
Foi estimado para a estrutura um custo total de R$6.498,00.
-
Inversor:
O inversor utilizado no projeto é o Santerno Sunway M MPLUS 7800E, que custa aproximadamente R$ 8247,00. Serão utilizados dois inversores, totalizando R$16.494,00.
-
Painéis (100W):
Os painéis utilizados são os LD135R9W da LG que custam aproximadamente R$500,00. Como serão utilizados 50 painéis o custo total será de R$25.000,00.
-
Projeto e instalação:
Para a instalação e dimensionamento do projeto foi estimado um custo de R$15.000,00.
-
Monitor (32'') para vizualização de dados do sistema:
O custo do monitor considerado foi de R$1.000,00.
-
Transformador
O transformador utilizado tem o valor de R$3.000,00.
-
Materiais/ Equipamentos elétricos/ Conexões:
Esses materiais (coixas de conexão, dutos, caixas de passagem, cabos elétricos, terminais, disjuntores, fusíveis
, etc...) terão um custo medio estimado em R$2.500,00.
O custo total do projeto ficou em: R$ 69.492,00. Para que fosse calculado o tempo de retorno financeiro do projeto, consideramos duas possibilidades: pagamento a vista ou pagamento com emprestimo de 70% do valor (sendo este com prazo de pagamento de seis anos).
Para a forma de pagamento com emprestimo, foi estimado diferentes cobranças de juros anuais, sendo elas de 2%, 5% e 7%, de acordo com a tabela a seguir
Devido a extensão das tabelas, foi exibida nesse site apenas as tabelas referentes ao emprestimo com juros anuais de 2% e a tabela de pagamento a vista.
Esta tabela considera o custo da energia tendo uma taxa de aumento de anual do custo de energia de 5%, 7%, 10% e 15%. O preço inicial da energia eletrica é de aproximadamente R$0,40, segundo a ANEEL (http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=493). Dessa forma a tabela evidencia o tempo medio de retorno financeiro para o projeto, sendo esta media de 10 anos.
A proxima tabela, segue a mesma ideia da anterior mas considerando que para o pagamento do projeto foi tomado um emprestimo de 70% do custo total com um juros de 2%
CÁLCULO DA ENERGIA PRODUZIDA POR UM PAINEL
Obtivemos também a insolação diária na região de Itajubá cujo valor varia de 5500 – 5700 W/m² . Utilizamos a média desse valor que corresponde a 5600 W/m² para a realização dos nossos cálculos.
Foi utilizado o módulo do modelo LD135R9W da Marca LG, e desta forma calculamos a energia produzida por um módulo fotovoltaico através da seguinte fórmula:
Ep = Es x Am x nM
Sendo:
Ep = Energia produzida pelo módulo diariamente [Wh]
Es = Insolação diária [Wh/m²/dia]
Am = Área da superfície do módulo [m²]
nM = Eficiência do módulo
Dados do módulo do modelo LD135R9W da Marca LG
Altura ............................................................... 1,474 m
Largura ............................................................ 0,668 m
Área (Altura x Largura) .................................... 0,984 m²
Eficiência do módulo ...................................... 13,7%
O resultado observado da produção de energia elétrica por um módulo fotovoltaico da LG é de 0,75492 KWh.
Com os cálculos realizados chegamos a conclusão de que necessitamos de cerca de 46 módulos do modelo citado, para suprir a demanda de energia do prédio CERIn

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE 30 KWp


CALCULANDO CUSTOS DO SISTEMA DE 7 KWp (50 painéis)

CONCLUSÃO


