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Apostila de Projetos de Sistemas de Micro Geração Fotovoltaica Autores:Lucas Lima Provensi Pedro H. Basso Bessa Marcos Roberto Silva 1 lukep Carimbo Maringá-PR 2018 ORIENTADOR : PROF. DR. GLÁUCIO PEDRO DE ALCÂNTARA AUTORES: LUCAS LIMA PROVENSI PEDRO H. BASSO BESSA MARCOS ROBERTO SILVA APOSTILA DISPONÍVEL PARA DOWNLOAND EM: https://drive.google.com/open?id=1wpl0dVpTao88VuwEj88MGim-oPssSqDe. 2 lukep Carimbo AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer primeiramente a Deus, porque é dele toda honra e toda glória. Agradecer nossas famílias, que são nossa base e alicerce. Agradecer também Renata Mariane de Souza,Emily Cristina dos Santos e Julia Koblischke que ajudaram neste trabalho de conclusão de curso. Também gostaríamos muito de agradecer a UEM que nos proporcionou um estudo ótimo e gratuito, em especial, todos os professores da Engenharia Elétrica, inclusive o Prof. Dr. Gláucio Pedro de Alcântara que é o apoiador e orientador deste projeto. Aos colegas de turma da 4 da engenharia elétrica que tornou o período de tempo da faculdade mais fácil e divertido. Ao Professor Welligton Souza que ajudou na montagem do sistema gerador. Por fim, agradecemos também a BALFAR SOLAR, principalmente a Josi C. Filadelfo que acreditou no nosso trabalho e doou todos os equipamentos necessários, com certeza, sem o apoio da Balfar não seria possível realizar este trabalho, também deixo um agradecimento especial para o Gostaríamos de dizer todos os componentes citados neste trabalho e todos os dimensionamentos foram feitos com os equipamentos vendidos na BALFAR SOLAR. Preparamos um Drive com todos os datasheets dos equipamentos, registro do INMETRO e certificações necessárias para homologação, bem como os documentos para solicitação de acesso e exemplo de memorial descritivo o link se encontra abaixo: <https://drive.google.com/drive/folders/14m-KuPZkcOonT9ZtrFvltWLBSS2M9EVY?usp=sharing> 3 https://drive.google.com/drive/folders/14m-KuPZkcOonT9ZtrFvltWLBSS2M9EVY?usp=sharing GLOSSÁRIO ANEEL: Agência Nacional de Energia Elétrica UHE: Usina hidroelétrica ON-GRID: Sistemas conectados à rede OFF-GRID: Sistemas não conectados à rede FV: Fotovoltaico PI: Produtor independente PROINFA: Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia PCH: Pequena central hidroelétrica DATASHEET: Folha de dados CONFAZ: Conselho Nacional de Política Fazendária ICMS: Imposto sobre circulação de mercadoria e serviços CC: Corrente contínua CA: Corrente alternada STRING BOX: Caixa de proteção para os equipamentos em corrente contínua IEC: Comissão Eletrotécnica Internacional NBR’s: Normas brasileiras regulamentadoras DPS: Dispositivo de proteção contra surto HSP: Horas de sol pico MPPT: Acompanhamento do ponto máximo de potência CRESESB: Centro de referência para energia solar e eólica Sergio S. Brito GPS: Sistema de posicionamento global GAP: Lacuna/Banda PRODIST: Procedimentos de distribuição de energia elétrica COPEL: Companhia paranaense de energia EPR: Isolante feito de borracha etileno propileno 4 Introdução O Brasil é o segundo país que mais gera energia a partir de usinas de hidrelétricas no mundo, perdendo apenas para a China (FONSECA, 2013). De tal modo que, segundo o Ministério de Minas e Energia (2017), a matriz energética do Brasil é composta principalmente por energia oriunda de hidrelétricas, sendo aproximadamente 68,1%, seguido de 24% de energia térmica, 2,6% de nuclear, 5,4% eólica e apenas 0,01% de energia solar. Segundo Furtado (2003), uma matriz energética composta principalmente por um único tipo de energia, provoca a intensificação da exploração do recurso energético, desgaste e diminuição da sua disponibilidade, e com isso traz insegurança energética no país. Ocorreu entre os anos de 2014 e 2015 uma estiagem de mais de 15 meses no sudeste do país que provocou a diminuição do volume do rio Paraná, atingindo principalmente o noroeste do estado de São Paulo, tornando o volume útil do reservatório de Ilha solteira a zero, fazendo com que a usina hidroelétrica (UHE) de Ilha solteira fosse desligada e como também algumas de suas as turbinas de geração, tal fato, levou o racionamento de água e energia pela população do estado de SP (GALVÃO e BERMANN, 2015; DE OLHO NO TEMPO METEOROLOGIA, 2015) Morais (2015), nota que a matriz energética de um país deve ser diversificada, produzindo energia por diversas fontes, assim, quando a ocorre a falha da produção de energia por conta de uma fonte energética, existem outras que conseguem ser produzidas em grandes quantidades e assim não há falta de energia a população. O mercado de energia solar tem ganhado o olhar de muitos empresários, pois além da fonte de energia ser ambientalmente sustentável, ela é economicamente viável, trazendo retorno financeiro e 5 até mesmo lucro aos seus investidores (GROTH, 2013). Tanto que, segundo a Associação Brasileira de Energia Solar (2017) a fração correspondente à Energia solar na matriz energética brasileira será de 10% em 2030, ou seja, um aumento de 500 vezes quando comparado a 2017 onde a fração era apenas de 0,01%. Os sistemas de geradores fotovoltaicos são sistemas capazes de transformar a energia proveniente da luz do sol em energia elétrica. Se esses geradores forem ligados a rede da concessionária são chamados de geradores ON-GRID ou GRID-TIE, caso contrário, os sistemas são chamados de OFF-GRID. A potência gerada pelo sistema define-se por micro geração (até 75kWp) ou mini geração (acima de 75kWp até 5MWp) (ANEEL, 2012). Com o mercado de energia solar aquecido, novos profissionais da área tem sido cada vez mais requisitado. O engenheiro eletricista é o profissional habilitado para dimensionar, projetar e executar projetos de instalação de sistemas de geradores fotovoltaicos. Contudo, muitas universidades brasileiras tiveram suas grades curriculares projetadas anteriormente a ascensão dessa nova fonte energética, fazendo com que muitos alunos não aprenda a realização de projetos dessa área e assim prejudicando a entrada desses profissionais no mercado de trabalho. 6 Capítulo 1 Componentes e Equipamentos 7 Quando falamos em sistemas fotovoltaicos, temos dois principais componentes a saber: Os módulos fotovoltaicos e o inversor. Os módulos que são capazes de gerar a energia elétrica em CC (corrente contínua) através da luz do sol e o inversor que tem o papel de transformar essa corrente contínua em natureza alternada, transformando a energia para que seja usada e transmitida. Os demais componentes são para condução de corrente e proteção do sistema. Em um comparativo com o corpo humano os módulos, juntamente com o inversor seriam o coração, os condutores seriam os vasos sanguíneos e os sistemas de proteção a caixa toráxica. Vamos conhecer melhor cada um dos equipamentos que compõem o sistema fotovoltaico, além dos conceitos iniciais para entendê-los. Efeito Fotovoltaico Apesar do crescimento e popularização de sistemas de geração solar ser algo recente (Séc XXI), o efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez em 1839 por Alexandre-Edmond Becquerel. A palavra fotovoltaica pode ser dividida em : Foto que deriva-se da palavra PHOTON e Voltaico de VOLTS, ou seja, o efeito fotovoltaico é a criação de energia elétrica em um material a partir de sua exposição à luz, na maioria das aplicações essa luz é proveniente do sol, por isso utiliza células fotovoltaicas solares. Células fotovoltaicas solares Células fotovoltaicas são dispositivos que transformam energia da luz do sol em energia elétrica pelo efeito fotovoltaico, elas são constituídas de materiais semicondutores na maioria dos casos é utilizado o Silício. É importante ressaltar que essas células geram energia em forma corrente contínua. 8 Módulos fotovoltaicosFigura 1 : Módulo Fotovoltaico Balfar Solar com 72 células solares, com uma potência de 320 W. Os módulos fotovoltaicos, conhecidos geralmente por placas. São um conjunto de células fotovoltaicas solares ligadas em série, cuja a finalidade é aumentar o valor da tensão e manter o valor da corrente, a tensão nominal de um painel é a soma das tensões das células solares em série que o compõe, cada célula tem aproximadamente 0,5 V, e geralmente uma placa tem 30, 60 ou 72 células, desta forma a tensão do módulo fotovoltaico é 18V, 30V ou 36V. Atualmente os módulos fotovoltaicos tem uma vida útil de mais de 25 anos e uma eficiência de conversão da luz do sol para energia elétrica que varia de 12% à 25%. O comportamento de um painel fotovoltaico é analisado pelas curvas Corrente - Tensão, que são chamados de curvas características I-V. Elas estão presentes no datasheet do módulo correspondente. Vamos pegar o gráfico de um módulo genérico e a partir dele tirarmos algumas informações. 9 Figura 2 : Curvas I-V para valores distintos de irradiação solar à uma temperatura constante de 25 C°. Pela figura 1, é possível verificar que quanto maior a irradiação solar atingida no módulo fotovoltaico maior será curva I-V, ou seja, maior será a energia gerada pelo módulo fotovoltaico. Figura 3 : Curvas I-V para valores diferentes de temperatura à uma irradiação solar constante de 1000 W/m². Diferente do que a maioria das pessoas pensão, pela figura 2 é possível verificar que quanto menor a temperatura no módulo 10 fotovoltaico maior será curva I-V, ou seja, maior será a energia gerada pelo módulo fotovoltaico. Um conceito muito usual quando falamos de módulos fotovoltaicos é o conceito de MPP/MPPT. Como a alteração da irradiação solar e a temperatura influenciam na geração de energia, necessita-se encontrar um ponto de melhor rendimento de acordo com cada local. Esse ponto de melhor rendimento é chamado de Ponto Máximo de Potência, em inglês, Maximum Power Point / Maximum Power Point Tracker (MPP/MPPT). Segue um gráfico de Potência - Tensão indicando o MPP. Figura 4 : Conceito de MPP em um gráfico Potência - Tensão. É importante lembrar que os módulos fotovoltaicos geram energia em corrente contínua, pois as células fotovoltaicos geram energia em corrente contínua. As redes de distribuição transmitem energia em corrente alternada, que é o mesmo tipo de energia usado em residências e indústrias, por isso é necessário utilizarmos o inversor de frequência para transformamos a energia contínua para energia alternada. 11 Inversores Figura 5 : Inversor Solar K-STAR. Como dito anteriormente a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos é em corrente contínua, ou seja, não tem variação ao decorrer do tempo, mas a utilizada nas Unidades consumidoras e na rede distribuição é de natureza alternada, varia com o tempo e na maioria dos casos tem a forma de uma senóide. O Inversor tem o papel de transformar essa energia de natureza contínua em natureza alternada para assim ser utilizada na distribuição e na utilização das Unidades Consumidoras. No gráfico à seguir é possível verificar a diferença entre a natureza contínua da energia gerada pelos painéis fotovoltaicos e a energia alternada transformada após o inversor. 12 Figura 6 : Gráfico mostrando a distinção entre a natureza de Energia contínua e Energia Alternada. STRING BOX [Proteção CC] Figura 7 : String box BALFAR SOLAR. O sistema fotovoltaico pode ser dividido em duas partes, a parte em que a energia é de natureza contínua, que corresponde todos os equipamentos até o inversor, e a parte em que a energia é alternada que 13 corresponde todos os componentes depois do inversor. A string box é responsável pela proteção do sistema até o inversor, ou seja, a parte em que a energia está sendo gerada em corrente contínua. A string box, que também é chamada de caixa de proteção, se resume basicamente em 3 componentes: Fusíveis, DPS (Dispositivo de proteção contra surto) e chave seccionadora. Os fusíveis são responsáveis pela proteção de curto-circuito e sobrecarga, é importante ressaltar que na string box são utilizados fusíveis CC, geralmente 15 A, 25 A ou 32 A. O Dispositivo de proteção contra surto, como o próprio nome já diz tem como objetivo detectar sobretensões transitórias na rede elétrica e desviar as correntes de surto, assim como os fusíveis, e todos os materiais da string box, também são de natureza contínua, geralmente 1000V CC. A chave seccionadora é utilizada como Bypass, permitindo, ou não, a passagem de corrente para o inversor. CABO SOLARES Figura 8 : Cabos Solares Energy Flex, condução em Alumínio ou Cobre. Os cabos solares internamente na parte de condução de corrente, são feitos de alumínio ou cobre, são flexíveis e possuem uma dupla camada de proteção, a primeira é de um material HEPR [High Module 14 EPR (Borracha de Etileno-Propileno)] e a segunda de PVC, isso faz com que o cabo tenha proteção contra altas temperaturas (até 90 ºC), resistência a chamas, proteção contra raios ultravioletas e ao intemperismo. Acopladores MC 4 Para fazer a ligação entre os módulos e do conjunto dos painéis fotovoltaicos para a String box, é utilizado o acoplador MC 4, este conector virou padrão mundial pela facilidade de conexão, resistência a intempéries e umidade, proteção de raios ultravioletas e travamento automático. Figura 10 : Acopladores MC 4. 15 Proteção CA Figura 9 : Disjuntor, DR e DPS, respectivamente. Para proteção de corrente alternada, ou seja, após o inversor, utilizamos os mesmos componentes conhecidos na eletrotécnica: Disjuntores, DR’s (disjuntores residuais) e DPS ( Dispositivos de proteção contra surto). Os disjuntores protegem a instalação elétrica contra danos causados por sobrecarga e curto-circuito. Os DR’s atuam na instalação evita as correntes de fuga, ou seja, quando a soma algébrica das correntes ultrapassa o valor da corrente nominal, e o DPS tem como objetivo detectar sobretensões transitórias na rede elétrica e desviar as correntes de surto, só que nessa parte de instalação, o DPS é CA. 16 Diagrama de Blocos O diagrama de blocos de um sistema fotovoltaico fica como a figura 11. Figura 11 : Diagrama de Blocos de um sistema fotovoltaico. 17 Capítulo 2 Aspectos Geográficos e Ambientais 18 Agora que conhecemos os componentes fotovoltaicos, vamos aprender e relembrar alguns conceitos geográficos que são fundamentais para o dimensionamento do sistema. Latitude e Longitude Latitude e Longitude são as coordenadas geográficas de um determinado lugar na terra. Determina-se Latitude o ângulo entre o plano do equador e à superfície de referência, mede-se para norte e para sul do equador, entre 90º sul (Pólo Sul) e 90º norte (Pólo Norte), sendo a medida de 0º no plano do equador. Ou seja é a distância do equador, em graus, podendo variar de 0º até 90º para o sul ou para o norte. Por outro lado, a Longitude é a medida, em graus, que representa a distância entre um determinado plano e o Meridiano de Greenwich (Referência). Esta medida pode variar de 0º (Meridiano de Greenwich) até 180º para leste ou para oeste. Figura 12 : Conceito de Latitude e Longitude. Um jeito fácil e gratuito de obter a latitude e longitude de um local é utilizando o software Google Earth. Ao digitar o endereço do local 19 desejado na busca do Google Earth é possível verificar as coordenadas geográficas no canto inferior da tela, vide figura abaixo. Figura 13 : Latitudee Longitude da Universidade Estadual de Maringá, visto no software Google Earth. Irradiação Solar Irradiação solar nada mais é do que a radiação solar que atinge uma determinada área por um intervalo de tempo especificado, geralmente por dia. Sua unidade Wh/m², pelo intervalo de tempo em questão. Segue abaixo uma imagem do Atlas Brasileiro de Energia Solar. 20 Figura 14 : Média da Radiação solar no Brasil. Horas de Sol Pico (HSP) Hora de sol pico (HSP) é uma unidade que mede irradiação solar e se define como a energia por unidade de área recebida por uma hipotética irradiação solar constante de 1000 W/m². Ou seja, 21 𝐻𝑆𝑃 = [𝐼𝑅𝑅𝐴𝐷𝐼𝐴ÇÃ𝑂]/[1𝑘𝑊/𝑚²] (1) Podemos representar graficamente como na figura 15. Figura 15 : Representação gráfica de HSP. Vamos supor que um determinado local recebe irradiação solar equivalente a 6 kWh/m² por dia, o HSP correspondente a essa região é: 𝐻𝑆𝑃 = [6 𝑘𝑊ℎ/𝑚²]/[1 𝑘𝑊/𝑚²] = 6 ℎ 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎. Ou Seja, 𝑿 𝑘𝑊ℎ/𝑚² = 𝑋 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑜. 𝑿 𝑘𝑊ℎ/(𝑚² 𝑑𝑖𝑎) = 𝑋 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑜 / 𝑑𝑖𝑎. Existem dois métodos fáceis e gratuitos de se encontrar o HSP de um local. O primeiro deles é retirando as informações da figura 14, que é encontrada no Atlas Solar Brasileiro e convertendo em HSP pela equação 22 1. Ou podemos utilizar o site do CRESESB (Centro de referência para as energias solar e eólica Sérgio de S. Brito). Basta acessar o site http://www.cresesb.cepel.br , Clicar em potencial energético e depois em potencial solar, colocar as coordenadas geográficas do local desejado e clicar em buscar. Figura 16 : Encontrando o Potencial Solar no site do CRESESB . 23 http://www.cresesb.cepel.br/ Figura 17 : Potencial Solar da UEM de acordo com o site CRESESB . Como podemos ver na figura 17, a irradiação solar diária média da UEM é de 4,89 kWh/m²dia, ou seja, a UEM tem HSP médio equivalente a 4,89 h/dia. Este dado de HSP é devido a irradiação solar atingindo o plano sem inclinação (0º). No capítulo 4 iremos aprender a melhor inclinação para os módulos fotovoltaicos bem como o HSP referente a essa inclinação. Vale ressaltar que muitos dos equipamentos fotovoltaicos vem com a unidade de potência em Wattpico [Wp], justamente por serem calculados em cima do HSP. Benefícios Ambientais Hidrelétricas geram um grande impacto ambiental alagando grandes áreas de terras, geralmente terras com grande biomas e diversidade de plantas e animais. Termoelétricas geram energia através de queima de combustíveis e carvões que provocam grande emissão de gases como (CO2, CH4, entre outros). A energia gerada pelo sistema fotovoltaico substitui parte dessas fontes geradoras por uma energia limpa, renovável e sustentável reduzindo as emissões de gases que provocam o efeito estufa. Dessa forma, de acordo com o Hiperenergy, durante 30 anos um sistema fotovoltaico de 10 kWp estará deixando de emitir gases que seria equivalente a: 24 25 Capítulo 3 Legislação e Tarifação 26 Pontos Importantes da Legislação De acordo com a RN 687 (Resolução Normativa nº 687) da ANEEL, microgeração é uma central geradora de potência menor ou igual a 75 kW de potência que utilize cogeração qualificada ou fontes renováveis de energia elétrica, conectadas na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras. Para geração fotovoltaica de sistemas ONGRID o módulo 3 do PRODIST estipula que potência do sistema é determinada entre a menor potência entre inversores ou módulos. Isso significa que se a potência do inversor for de 8 kW e a potência dos módulos for de 8,5 kW a potência do sistema será de 8 kW, mas se a potência dos módulos for de 7,5 kW e a do inversor ser 8 kW a potência do sistema será de 7,5 kW. Outro ponto importante da RN 687 no ART 4º é que a potência da microgeração fica limitado para potência disponibilizada para a Unidade Consumidora onde será colocado a central geradora, caso o consumidor deseje uma potência geradora maior que o limite instalado, pode se pedir um aumento de potência de acordo com o ART 27º da RN 414, sendo dispensado o aumento de carga. Lembrando que os componentes necessários para o aumento de carga e o projeto são de responsabilidade do cliente e não da concessionária de energia. Para a determinação do limite da potência instalada da central geradora localizada em empreendimento de múltiplas unidades consumidoras, deve-se considerar a potência disponibilizada pela distribuidora para o atendimento do empreendimento. Vamos supor um prédio com vários apartamentos, não é possível instalar 75 kW em cada relógio do apartamento e sim somente no padrão do prédio. No Art 2º desta mesma resolução, aborda sobre geração compartilhada, em resumo é possível fornecer a energia excedente (diferença positiva entre a energia injetada e a consumida) para outras Unidades Consumidoras, desde que supra TODO o consumo da Unidade geradora (Unidade Consumidora com a central de geração, ou seja 27 unidade com o sistema fotovoltaico instalado). Além disso essa geração para outras unidades consumidoras pode ser: Autoconsumo Remoto: caracterizado por unidades consumidoras de titularidade de uma mesma Pessoa Jurídica, incluídas matriz e filial, ou Pessoa Física que possua unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída em local diferente das unidades consumidoras, dentro da mesma área de concessão ou permissão, nas quais a energia excedente será compensada Geração Compartilhada: caracterizada pela reunião de consumidores, dentro da mesma concessionária de energia, por meio de consórcio ou cooperativa, composta por pessoa física ou jurídica, que possua unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída em local diferente das unidades consumidoras nas quais a energia excedente será compensada. Devemos também ressaltar o Art 7º da RN 687, 1º parágrafo: “deve ser cobrado, no mínimo, o valor referente ao custo de disponibilidade para o consumidor do grupo B, ou da demanda contratada para o consumidor do grupo A, conforme o caso”. Isso significa que não é possível pagar R$ 00,00 em uma conta de energia, sempre terá uma tarifa mínima, no qual será ensinado a calcula-lá no próximo capítulo. O 6º parágrafo do Art 7º da RN 687 ressalta sobre o excedente de energia. “ O excedente de energia que não tenha sido compensado na própria unidade consumidora pode ser utilizado para compensar o consumo de outras unidades consumidoras, observado o enquadramento como empreendimento com múltiplas unidades consumidoras, geração compartilhada ou autoconsumo remoto”. Em suma os parágrafos o 8º do Art 7º da RN 687, nos diz que o excedente de energia não usados para suprir a necessidade de outra Unidade Consumidora, fica como créditos para se usar na própria Unidade Geradora em um período de 60 meses. 28 Todas essas resoluções podem ser encontradas no site da ANEEL, mas especificamente nos links abaixo: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf (RN 414); http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2010414comp.pdf (RN 687 e 482); http://www.aneel.gov.br/modulo-1(Módulo 1 do PRODIST); http://www.aneel.gov.br/modulo-3 (Módulo 3 do PRODIST). Tarifação Quando falamos em tarifação temos 2 sistemas principais a saber. O Sistema Convencional que está geralmente relacionado ao Grupo B e o Sistema Horo Sazonal que está relacionado ao Grupo A. Grupo B A letra “B” do Grupo B, vem de Baixa tensão, ou seja são Unidades Consumidoras que são atendidas até 2,3 kV, ou seja, os locais que podemos encontrar o sistema convencional são: residências e comércios (desde pequeno atégrande porte), sitios, restaurantes, postos, pequenos supermercados, pequenas indústrias. Esse grupo tem duas características principais: ● Não necessita contratar demanda; ● O modo e o horário que se utiliza a energia NÃO influencia no valor da tarifa do kWh. Vamos definir tarifa do kWh, como sendo o valor em reais pago por 1 kWh que a concessionária de energia está fornecendo para nós, sua unidade será [R$/kWh]. Como comentado na parte de legislação, existe uma fatura mínima a ser paga referente ao custo de disponibilidade para o consumidor. No Grupo B a fatura mínima vai depender somente da iluminação pública e do tipo de instalação (monofásico, bifásico e trifásico). 29 http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2010414comp.pdf http://www.aneel.gov.br/modulo-1 http://www.aneel.gov.br/modulo-3 ● Monofásico (1 fase + 1 neutro): deve-se pagar por 30 kWh; ● Bifásico (2 fases + 1 neutro): deve-se pagar por 50 kWh; ● Trifásico (3 fases + 1 neutro): deve-se pagar por 100 kWh. Considerando um cliente que seja atendido em baixa tensão com o valor do kWh de R$ 0,75, tipo de instalação trifásico e valor de iluminação pública de R$ 65,00. Terá uma Fatura mínima de: Fatura Mínima = 0,75 * 100 + 65 = R$ 140. Figura 18 : Conta de energia elétrica da Copel para unidade consumidora do Grupo B . Analisando a figura 18, podemos tirar algumas informações importantes. No retângulo azul, letra “A” localizamos o tipo de instalação da unidade consumidora em questão, esse dado é fundamental para cálculo da fatura mínima, bem como retângulo verde letra “C” que nos informa o valor da iluminação pública. A parte destacado em vermelho, com a letra “B” nos mostra o consumo do mês e o valor do kWh LIVRE DE ALGUNS IMPOSTOS (todos menos o ICMS). Para calcularmos o 30 valor do kWh com as considerações dos impostos e as taxas proporcionais ao consumo de bandeira amarela/vermelha, usaremos a seguinte fórmula. 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 𝑘𝑊ℎ = [𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑃𝑎𝑔𝑎𝑟− 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐼𝑙𝑢𝑚 𝑝𝑢𝑏] [𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜] . (2) De forma aproximada podemos considerar : 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 𝑘𝑊ℎ = [𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑃𝑎𝑔𝑎𝑟] [𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜] . (3) Nota-se que pela Resolução 414 da ANEEL, unidades consumidoras do Grupo B classificadas na classe/região rural tem o valor da tarifa do kWh reduzido (aproximadamente 40% mais barato do que ao comparado com a tarifa urbana), além de não pagar a contribuição para iluminação pública (se tiver menos de 50 kW de potência instalada). Um outro dado importante sobre o Grupo B, é que de acordo com a RN 687 no ART 4º não é possível instalar mais de 75 kW de potência do sistema em uma Unidade Consumidora pertencente a esse grupo. Caso fosse instalado e solicitado o aumento de demanda, essa unidade consumidora passará a ser tarifada pelo sistema horo sazonal (Grupo A). Grupo A Grupo A (Sistema Horo Sazonal) é o grupo referente às unidades consumidoras de média ou alta tensão, ou seja, as unidades que sejam atendidas a uma tensão superior a 2,3 kV. São geralmente grandes supermercados, indústrias de médio e grande porte. Este sistema possui algumas características especiais: 31 ● O horário que se utiliza a energia influência na tarifa do kWh; ● É cobrado o excedente de energia reativa no sistema; ● Necessita o contrato de demanda. Sobre a primeira característica, existem dois horários no sistema horo sazonal a saber. Horário de Ponta que compreende entre as 18:00 às 21:00 no horário de inverno e das 19:00 às 22:00 no horário de verão. O Horário Fora de Ponta compreende todas as demais horas do dia em que não seja o Horário de Ponta. Quando falamos em tarifas à uma distinção de valores, temos que o valor do kWh na Ponta chega a ser de 4 à 5 vezes mais caro que no Fora de Ponta, sendo esta uma maneira que o governo estipulou para incentivar as empresas a não manterem o mesmo ritmo de consumo no horário “noturno”. Sobre o sistema fotovoltaico, percebe-se que o sistema só gera energia no horário fora de ponta (horário em que há irradiação solar), e pela RN 687, para suprirmos o consumo no horário de ponta de uma unidade consumidora do Grupo A é necessário gerar de 4 à 5 vezes mais com o sistema fotovoltaico. A segunda característica, vale ressaltar que, pela RN 687, o sistema fotovoltaico só abate energia ativa. Apesar dos inversores diminuir o excedente de energia reativa (muitas vezes devido ao excesso de motores da indústria), corrigindo um pouco o fator de potência e reduzindo a conta de luz, o sistema fotovoltaico só supre a energia ativa (toda energia que não é reativa). A última característica é com respeito a demanda (potência). Toda Unidade Consumidora do Grupo A, paga o que chamamos de tarifa da demanda contratada. Essa tarifa é por causa da disponibilidade de energia que a concessionária tem que fornecer para o local em questão. A tarifa da demanda aqui em Maringá-PR é aproximadamente R$ 22,40 a cada kW. A demanda contratada junto com a iluminação pública é a tarifa mínima de uma unidade consumidora do Grupo A. Por isso a empresa deve ter muito cuidado ao escolher potência da demanda contratada da empresa, pois como é a tarifa mínima sempre se deve pagar por esse 32 valor, mesmo que se não utilizar. Por outro lado se ultrapassar a demanda contratada, cada kW fica entre 3 ou 4 vezes mais caro do que o valor estipulado. Vale ressaltar que pela RN 687, para unidades consumidoras do Grupo A, só pode instalar a potência do sistema fotovoltaico sendo igual ou inferior a demanda contratada, muitas vezes essa potência fotovoltaica não gera energia necessária para suprir todo o consumo da Unidade Consumidora, pois como dito anteriormente a para gerar 1 kWh no consumo do horário de ponta é necessário gerar 4 à 5 vezes. Isso faz com que necessite um aumento da demanda contratada, encarecendo a tarifa mínima. Figura 19 : Conta de energia elétrica da Copel para unidade consumidora do Grupo A . Analisando a figura 19, podemos tirar algumas informações importantes. No retângulo vermelho, letra “A” nos informa o consumo e o valor da tarifa do kWh Ponta (Pta) e Fora de Ponta (F Pta), respectivamente, o retângulo roxo letra “C” nos informa o valor da iluminação pública. A parte destacado em amarelo letra “B”, nos informa o valor da demanda contratada, a demanda contratada é de 170 kW. 159,34 kW é a demanda que de fato foi utilizada, em contrapartida os 10,86 kW não foram utilizados, mas ainda o cliente teve que pagar, porém com o valor do ICMS isento. 33 A maioria das Unidades consumidoras atendidas no Grupo A, tem uma potência superior a 75 kW, por isso necessita-se de Minigeração o qual não é o objetivo da apostila. 34 Capítulo 4 Pré - Dimensionamento 35 Estamos quase chegando no objetivo principal da apostila que é realizar o dimensionamento e projeto dos sistemas fotovoltaicos. Entretanto para facilitar o entendimento colocamos este capítulo com alguns conceitos de funcionamento dos equipamentos e definições importantes que irão auxiliar desde o dimensionamento até o fluxo de caixa. Conceitos Financeiros O primeiro conceito que iremos introduzir é o de Porcentagem de não atendimento, iremos representar por %Ñ.Atend, este termo nos representa o percentual financeiro que o sistema fotovoltaico, depois de instalado, não vai conseguir economizar da conta de energia. Matematicamente podemos descrever: % Ñ. 𝐴𝑡𝑒𝑛𝑑 = [𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝐹𝑣] [𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑔𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝐹𝑣] . (4) Da mesma forma, Porcentagemde atendimento nos dirá o percentual financeiro que o sistema fotovoltaico, depois de instalado, vai conseguir economizar da conta de energia, será representado por %Atend. Matematicamente, % 𝐴𝑡𝑒𝑛𝑑 = 1 − Ñ. 𝐴𝑡𝑒𝑛𝑑 . (5) Associação de Módulos Fotovoltaicos Com a finalidade de gerar o montante de energia desejada, os módulos fotovoltaicos podem ser conectados tanto em série quanto em paralelo, resultando assim em uma potência total igual à soma de cada painel que compõe o sistema. Ao dimensionar o projeto de energia 36 fotovoltaica, o tipo de ligação e quantidade de módulos em cada conjunto devem ser definidos levando em conta características elétricas como tensão máxima e corrente máxima, pois uma sobrecarga pode danificar ou até mesmo inutilizar os demais componentes que são utilizados na energia solar fotovoltaica (Tian, H. 2012). Podemos comparar a associação dos módulos fotovoltaicos com a associação de resistores, pois com relação a corrente e tensão ambas associações se comportam da mesma forma. Associação em Série Figura 20 : Associação de módulos fotovoltaicos em série. Quando o terminal positivo de um módulo é ligado ao terminal negativo de um outro, nota-se uma ligação em série. Respeitando as leis de circuitos elétricos, para este tipo de ligação a corrente se manterá constante, enquanto que a tensão resultante será a soma das tensões individuais. Seja Vres a tensão resultante de N módulos ligados em série e Ires a corrente resultante de N módulos ligados em série temos: 𝑉𝑟𝑒𝑠 = 𝑉1 + 𝑉2+. . . +𝑉𝑛. (6) 37 𝐼 𝑟𝑒𝑠 = 𝐼1 = 𝐼2 =. . . = 𝐼𝑛. (7) Associação em Paralelo Figura 21 : Associação de módulos fotovoltaicos em paralelo . Quando os terminais positivos são ligados entre si, e o quando os terminais negativos também se conectam, é observada uma ligação em paralelo. Neste caso, a tensão resultante será a mesma para todos os módulos, enquanto que a corrente será a soma das correntes individuais. Seja Vres a tensão resultante de N módulos ligados em paralelo e Ires a corrente resultante de N módulos paralelo em série temos: 𝐼𝑟𝑒𝑠 = 𝐼1 + 𝐼2+. . . +𝐼𝑛. (8) 𝑉 𝑟𝑒𝑠 = 𝑉1 = 𝑉2 =. . . = 𝑉𝑛. (9) Um conjunto de módulos ligados em série, paralelo ou série e paralelo é chamado de arranjo. Um arranjo terá um pólo positivo e um pólo negativo. 38 Um arranjo de módulos ligado somente em série é chamado popularmente de string. Um dos processos mais importantes para um bom engenheiro ou técnico, é conhecer bem o datasheet do produto, seja em qualquer àrea. Neste momento iremos aprender retirar as informações cruciais para o desenvolvimento de um projeto fotovoltaico, mas antes disso vamos aprender mais 2 novos conceitos que irão aparecer em alguns datasheets de produtos fotovoltaico: ● Condições STC (Standard Test Condition) : Traduzindo seria como condições padronizadas de teste. Para este teste são usadas as seguintes especificações: ○ Irradiação 1000 W/m²; ○ Temperatura do Módulo: 25º; ○ Desconsidera a velocidade do vento. ● Condições NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) : Traduzindo seria Temperatura Nominal das células em funcionamento. Para este teste são usadas as seguintes especificações: ○ Irradiação 1000 W/m²; ○ Temperatura do Módulo: 25 Cº; ○ Velocidade do vento: 1 m/s. 39 Figura 23 : Datasheet Módulo Fotovoltaico Balfar BS72P-330W. Para o dimensionamento e projeto do sistema fotovoltaico iremos utilizar as especificações elétricas (STC), principalmente os itens Watts de potência Máxima, Tensão de potência máxima e corrente de potência máxima. Voltando a conversa de associação de módulos, caso tivéssemos uma string de 10 Módulos BS72P-330W, a corrente resultante seria equivalente a 8,71 A, devido a equação (6). Pela equação (7), a tensão resultante seria 𝑉 𝑟𝑒𝑠 = 10 ∗ 37,91 = 379,10 𝑉. A potência resultante do sistema é de 3300 W, como dito no começo do capítulo. 40 O Datasheet nos mostra outros dados importantes como os dados mecânicos que serão utilizados nos desenhos, bem como os materiais que o módulo é feito. Já as avaliações máximas são utilizadas para dimensionar os equipamentos de proteção da string-box, que será explicado no próximo capítulo. Cada módulo fotovoltaico tem características diferentes, principalmente em questão de corrente/tensão máxima, por isso é imprescindível utilizar o mesmo modelo de módulo para o sistema. Análise sobre Inversores A maioria dos inversores são importados,e por isso, os modelos mais comuns no mercado são Monofásico 220V, Trifásico 220V e Trifásico 380 V. Quando dizemos a palavra “modelo” é referente a saída do inversor. Aqui no Paraná é comum termos tensão entre fase e neutro de 127 V, por outro lado tensão entre fase e fase 220 V. Por isso podemos utilizar na saída do inversor monofásico 2 fases ao invés da fase e neutro, caso a tensão entre as fases for 220V. Em um inversor é comum vermos o termo MPPT que foi explicado no capítulo 1. O número de MPPT’s de um inversor está relacionado ao número de entradas de arranjos fotovoltaicos. Se caso no posicionamento dos módulos for necessário exposições diferentes (norte, nordeste,leste…), recomenda-se uma MPPT diferente para cada exposição. É claro que pode-se usar 2 MPPT’s diferentes em uma mesma exposição. Vamos analisar 2 datasheets de inversores e colher as principais informações, da mesma maneira feita com o Módulo Balfar 330W. 41 Figura 24 : Datasheet Inversores KSG-SM. Note que nesses inversores (potências pequenas) a tensão de partida e tensão em plena carga de entrada, são níveis elevados de tensão, comparados com o de um módulo fotovoltaico. Por outro lado a corrente máxima de entrada é um valor próximo da corrente do módulo. Portanto o arranjo de módulos, nesse caso, teria de ser uma string. 42 Figura 25 : Datasheet Inversores KSG-DM. A linha de inversores KSG-DM é superior em potência quando comparada a linha KSG-SM. Destacamos que esses inversores possuem duas MPPT’s, por tanto tem duas entradas (dois pólos positivos e dois pólos negativos) para dois arranjos de módulos fotovoltaicos. Note que a potência máxima de cada MPPT, tensão de funcionamento, bem como sua corrente máxima estão especificadas também separadamente. Na realização do projeto é fundamental observar atentamente para todos esses dados. 43 Angûlo de Inclinação dos Módulos Para sistemas ON-GRID, a fórmula aproximada da angulação para melhor eficiência dos módulos é dada por: ℬ = 𝑋 º + 0,69 ∗ 𝛳 . 𝑂𝑛𝑑𝑒, (10) ℬ= Inclinação do painel em relação ao plano horizontal; 𝛳= Valor da Latitude da localidade. X = 5 para latitudes entre 15º e 30º e 3,7 para demais latitudes. Entretanto o site do CRESESB, com os mesmos passos realizados no capítulo 2, é possível achar o valor do HSP do plano inclinado, apenas indo no final da página. Recomendamos este método para achar a inclinação ideal de qualquer lugar do Brasil. Figura 26 : Irradiação devido a inclinação, para a latitude de localização da UEM, CRESESB. 44 Perdas de eficiência Como comentado no capítulo 1, quanto mais alto a temperatura menor a eficiência do módulo solar, como os testes são feitos a 25 ºC, existe umas perdas nos painéis devido ao aquecimento já que estão expostos a irradiação solar essas perdas podem chegar de 5% à 17%. O cabeamento do sistema também gera perdas e isso acontece devido ao efeito joule, se usado cabos de qualidades as perdas variam de 1% à 2%. Os inversores ao transformarem a energiade natureza contínua para natureza alternada, também geram uma perda de eficiência, encontramos esse dado no datasheet de casa inversor, na maioria das vezes o valor da perda de eficiência do inversor fica entre 0% e 5%. Figura 27 : Datasheet Inversores KSG-DM. Uma das vantagens do sistema fotovoltaico é que o sistema não precisa de muita manutenção, a própria água da chuva acaba limpando e retirando o acúmulo de sujeira, entretanto em períodos de seca, a poeira e falta de limpeza geralmente se agravam em perdas do sistema em até 6%. Outro fator de perdas é devido a inclinação. Essas perdas acontecem principalmente em instalações feitas em telhados, onde talvez, não é possível inclinar os módulos com o ângulo de maior eficiência, e isto, gera perdas que chegam até 10%, mas na maioria dos casos não passam de 3%. 45 As perdas citadas acima são consideradas normais e muitas vezes inevitáveis e estarão presentes em quase todos os sistemas fotovoltaicos. Na média consideramos o somatório dessas perdas em 20%. Um outro fator decisivo quando se trata em perdas de eficiência é a exposição dos módulos fotovoltaicos. Devido a trajetória do Sol, a posição ideal para instalação dos painéis fotovoltaicos no Brasil é expostos para o Norte geográfico, pois o Brasil fica no Hemisfério Sul. Figura 28 : Trajetória Solar para uma residência situada no Sul do Brasil, Ebanataw aulas. Normalmente utiliza-se softwares especializados como o solergo para estimar perdas devidos à exposição e inclinação. Entretanto de acordo com o site da WASOLAR, para sistemas fotovoltaicos situados abaixo da linha do equador, podemos considerar uma perda de 5% quando a exposição está até 30º para Nordeste ou Noroeste e de 5% à 20% quando os módulos estão expostos Entre Nordeste e Leste ou Noroeste e Oeste. De acordo com a figura a seguir: 46 Figura 29 : Perdas devido à exposição dos módulos. Dessa forma definimos Rendimento (ꭆ) como sendo: ꭆ = 100% − %𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑖𝑠 − %𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 𝐸𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 . (11) Sombreamento Para questão de sombreamento é recomendado que se use um software especializado, porém de acordo com o SENAIPR a fórmula a seguir, nos diz a distância máxima (D) que a sombra de um obstáculo afeta o sistema fotovoltaico. 𝐷 = 𝑍𝑟𝑒𝑙 [𝑡𝑔(𝐻𝑜)] , 𝑂𝑛𝑑𝑒, (12) 𝐻𝑜 = 90° − 𝐿𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝐿𝑜𝑐𝑎𝑙 𝑒𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑢𝑠 − 23,5º; 𝑍𝑟𝑒𝑙 é 𝑎 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒 𝑡𝑜𝑝𝑜 𝑑𝑜 𝑜𝑏𝑠𝑡á𝑐𝑢𝑙𝑜. Para entendermos melhor essa fórmula vamos considerar o seguinte exemplo: 47 Figura 30 : Exemplo Sombreamento. Suponha que o obstáculo e a residência estejam situados em um local onde a latitude é 23°, será que a sombra do obstáculo afetará o sistema fotovoltaico? Para isso vamos utilizar a fórmula (12). Sabemos que a altura relativa (Zrel) entre o topo do obstáculo e os módulos fotovoltaicos é de 6m e podemos encontrar Ho pela fórmula, dessa forma: 𝐻𝑜 = 90° − 23º − 23,5º = 43,5º, 𝑒 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝐷 = 6/[𝑡𝑔(43,5º)] = 9,48 𝑚. Dessa Forma sabemos que a distância máxima que a sombra do obstáculo iria afetar o sistema fotovoltaico é de 9,48 m. Portanto o obstáculo não iria fazer sombra no sistema fotovoltaico. 48 Capítulo 5 Dimensionamento 49 De acordo com o Conselho Nacional de Política Fazendária (CONFAZ), Ministério da Fazenda é concedido isenção de ICMS sobre produto para kit geradores fotovoltaicos, de acordo ao documento Convênio ICMS 46/07, Cláusula Primeira. Ou seja, ao comprar o Gerador fotovoltaico completo (Módulos fotovoltaicos, inversor, proteção CC e estruturas) acontece a isenção de ICMS, caso for comprado separado algum dos componentes do gerador, não acontecerá a isenção. Figura 31 : Convênio ICMS 46/07. Cláusula primeira. Pelos motivos citados acima focaremos em dimensionar os sistemas fotovoltaicos com base nos kit geradores. Entretanto faremos um exemplo do dimensionamento de cada parte do kit gerador. Outro ponto importante é que o dimensionamento será feita em cima da conta de luz do cliente para ter maior precisão, caso, seja necessário montar um sistema fotovoltaico para algum projeto que está em construção e não tem conta de luz, terá que se analisar as cargas e o tempo que elas irão ficar ligadas, vale ressaltar que a copel tem um software gratuito para fazer essa simulação de consumo, segue o link abaixo. (https://www.copel.com/scnweb/simulador/informacoes.jsf) 50 https://www.copel.com/scnweb/simulador/informacoes.jsf Geradores fotovoltaicos são dimensionados através da potência. E sabemos que: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 , (13) A energia gerada pode ser obtida por: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 ∗ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 ∗ ꭆ, (14) De acordo com o capítulo 3, para Unidades consumidoras do grupo B, a quantidade de energia gerada suprirá os custos da energia consumida, respeitando as tarifas mínimas. Para Unidades Consumidoras do Grupo A é importante lembrar das diferenças dos valores do consumo de ponta e fora de ponta. Outro ponto importante é lembrar do capítulo 2 e 4, para sabemos que o Tempo de exposição é o HSP. Desta forma, a Potência do sistema necessário para gerar energia equivalente ao consumo da energia da Unidade Consumidora, é dada por: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = [𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑀é𝑑𝑖𝑎−𝐸𝑀𝑖𝑛] [30∗𝐻𝑆𝑃∗ꭆ] (15) Onde 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑀é𝑑𝑖𝑎 (Média Energia Consumida) é a soma das energias consumidas dos últimos 12 meses dividido por 12 e 𝑬𝑴𝒊𝒏 é a quantidade de energia mínima a se pagar devido ao tipo de instalação (Monofásico = 30 kwh/mês , Bifásico = 50 kwh/mês e Trifásico = 100 kwh/mês). A constante 30 aparece por causa da diferença de unidade entre a Média de Energia Consumida [kwh/mês] e HSP [kwh/dia] e um mês médio tem 30 dias. Vamos dimensionar o Gerador fotovoltaico para a Unidade Consumidora da figura 32, considerando ꭆ = 0,8(Consideraremos que a instalação com a exposição dos módulos virados para o Norte e 20% de 51 perdas normais) e 𝐻𝑆𝑃 = 𝟓, 𝟏𝟎 𝒌𝒘𝒉/𝒅𝒊𝒂(HSP pertencente a Maringá, com os módulos fotovoltaicos inclinados a 23°). Figura 32 : Unidade Consumidora 1, pertencente à Copel, adaptado pelo Autor. Note que pelo histórico Histórico de Consumo e Pagamento do cliente em destaque acima, a Média da Energia Consumida por mês é de: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 1.171,83 𝑘𝑤ℎ/𝑚ê𝑠. Como o tipo de instalação é Bifásica, sabemos que 𝑬𝑴𝒊𝒏 = 𝟓𝟎 𝒌𝒘𝒉/𝒎ê𝒔 Usando as informações de 𝐻𝑆𝑃 = 𝟓, 𝟏𝟎 𝒌𝒘𝒉/𝒅𝒊𝒂 e ꭆ=0,8, temos que a Potência do Sistema gerador precisa ser de: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = [1171,83 − 50]/[30 ∗ 5,1 ∗ 0,8] = 9,16 𝑘𝑊 52 Agora basta escolher o kit gerador com potência superior, mais próximo da potência encontrada acima, no catálogo de sistemas da loja. Como atualmente os módulos são de 330 Wp o kit gerador será de 9,24 kWp de potência (Múltiplo de 330 Wp). Esse kit contém: - 28 PAINEL SOLAR BALFAR BS72 72 CELULAS POLICRISTALINO 330W; - 2 INVERSORES KSTAR KSG-5K -DM MONOFASICO 220V 5000W; - 2 STRING BOX BALFAR 4 ENTRADAS 2 SAIDAS COM FUSÍVES 15A E DPS 1000Vcc; - 10 CONECTORES MC4 ACOPLADOR MACHO; - 10 CONECTORES MC4 ACOPLADOR FÊMEA; - 50 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV PRETO; - 50 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV VERMELHO; - 7 ESTRUTURAS PARA TELHADO COM PERFIL EM ALUMÍNIO PARA 4 MÓDULOS. Para essecaso, vamos dimensionar cada parte do kit gerador descrito acima, utilizando os dados de conta de luz como no dimensionamento do kit completo temos: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = [1171,83 − 50]/[30 ∗ 5,1 ∗ 0,8] = 9,16 𝑘𝑊 Dimensionamento do Número de Módulos Primeiramente deve-se escolher o módulo que irá utilizar no sistema fotovoltaico, neste exemplo será utilizado o Módulo Balfar 330 W (BS72P-330W), onde o datasheet se encontra na figura 23. Deste modo temos, 𝑁º 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 = [𝑃𝑜𝑡 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎] [𝑃𝑜𝑡 𝑑𝑜 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜] (16) Assim, 𝑁º 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 = [9,16 ∗ 1000] /[330] = 27,76 = 28 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠. Note que a Potência do sistema gerador, agora, será: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 28 ∗ 330 = 9240 𝑊 = 9,24 𝑘𝑊𝑝. 53 Dimensionamento do Inversor e Configuração dos Módulos O dimensionamento do inversor depende principalmente da potência do sistema gerador e tipo de conexão da Unidade Consumidora. Esta conta de energia apresenta que o tipo de conexão é Bifásica e tensão entre fase/fase = 220 V. Deste modo não poderá ser utilizado inversores trifásicos, por isso serão utilizados inversores do tipo monofásico 220V, como explicado no capítulo 4. Outro ponto importante é que o catálogo dos inversores K-STAR tem o seu maior inversor monofásico de potência igual a 5200W. A potência do sistema gerador é de 9,24 kW, por esse motivo serão utilizados 2 inversores monofásicos de 5,2 kW. O modelo escolhido do inversor é KSG-5.0K-DM. Figura 33 : Datasheet Inversor KSTAR, KSG-5.0K-DM. O inversor escolhido tem 2 entradas (MMPT’s). Com 2 inversores teremos um total de 4 entradas. Como temos 28 módulos e 4 entradas, escolhemos a configuração de 7 módulos ligados em série, dessa forma teremos uma corrente de 9,2 A e uma tensão de 265,37 V em cada MPPT. Respeitando todos os limites mínimos e máximos estipulados pelo inversor. 54 Dimensionamento Proteção CC Os dispositivos de proteção são dimensionados pelas informações especificadas no datasheet do módulo. Os fusíveis são dimensionados pela corrente máxima suportada pelos módulos e o DPS pela tensão máxima suportada pelos módulos. Essas informações são encontradas no datasheet do módulo. A figura 34 mostra os limites do módulo balfar 330W. Figura 34 : Avaliações máximas Módulo Balfar 330W. Será necessário um fusível 15A para cada condutor positivo/negativo de cada string, com 4 strings serão necessários 8 fusíveis 15 A. Também será necessário 1 DPS CC para cada inversor, os DPS de classe II protegem os equipamentos acoplados até uma distância de 12m, por isso é necessário observar as distâncias dos equipamentos. Os DPS CC para sistemas fotovoltaicos são da CLASSE II e de 3 pólos (Pólo dos Condutores Positivos/Polo dos Condutores Negativo/Pólo Terra), neste caso serão DPS 1000 Vcc. Para esse sistema de proteção de corrente contínua, também serão utilizadas 2 chaves seccionadoras, uma para cada inversor que são dimensionadas através da corrente das strings conectadas em paralelo ligadas a seccionadora, neste caso temos 2 strings ligadas em paralelo em cada seccionadora resultando uma corrente de 26 A. Utilizaremos 2 chaves seccionadoras 32 A, pertencente ao catálogo Balfar. 55 Dimensionamento do Número de Acopladores MC4 O número necessário de pares de acopladores MC4 (Macho/Femea) dos módulos até os strings box é dado por: 𝑁º 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑀𝐶4 = [𝑁° 𝑑𝑒 𝑀𝑃𝑃𝑇′𝑠 𝑑𝑜 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎] ∗ 2. (17) 𝑁º 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑀𝐶4 = [4] ∗ 2 = 8 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐴𝑐𝑜𝑝𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑀𝐶4. Alguns inversores necessitam a conexão através de cabos MC4, por isso é importante verificar e sempre comprar alguns pares a mais. Vamos agora para nosso segundo dimensionamento o Gerador fotovoltaico para a Unidade Consumidora da figura 35, considerando ꭆ = 0,8(Consideraremos que a instalação com a exposição dos módulos virados para o Norte e 20% de perdas normais) e 𝐻𝑆𝑃 = 𝟓, 𝟏𝟎 𝒌𝒘𝒉/ 𝒅𝒊𝒂(HSP pertencente a Maringá, com os módulos fotovoltaicos inclinados a 23°). 56 Figura 33 :Unidade Consumidora 2, pertencente à Copel, adaptado pelo Autor. Note que pelo histórico Histórico de Consumo e Pagamento do cliente em destaque acima, a Média da Energia Consumida é de: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 4.279,67 𝑘𝑤ℎ/𝑚ê𝑠. Como o tipo de instalação é Trifásica, sabemos que 𝑬𝑴𝒊𝒏 = 𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒘𝒉/𝒎ê𝒔 Usando as informações de 𝐻𝑆𝑃 = 𝟓, 𝟏𝟎 𝒌𝒘𝒉/𝒅𝒊𝒂 e ꭆ=0,8, temos que a Potência do Sistema gerador precisa ser de: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = [4279,67 − 100]/[30 ∗ 5,1 ∗ 0,8] = 34,15 𝑘𝑊 Agora basta escolher o kit gerador com potência superior, mais próximo da potência encontrada acima, no catálogo de sistemas da loja. Como atualmente os módulos são de 330 Wp o kit gerador será de 34,32 kWp de potência (Múltiplo de 330 Wp). Esse kit contém: 57 - 104 PAINEL SOLAR BALFAR BS72 72 CELULAS POLICRISTALINO 330W; - 2 INVERSORES KSTAR KSG-17K -DM TRIFÁSICO 380V 17000W; - 2 STRING BOX BALFAR 4 ENTRADAS 2 SAIDAS COM FUSÍVES 15A E DPS 1000Vcc; - 12 CONECTORES MC4 ACOPLADOR MACHO; - 12 CONECTORES MC4 ACOPLADOR FÊMEA; - 300 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV PRETO; - 300 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV VERMELHO; - 26 ESTRUTURAS PARA TELHADO COM PERFIL EM ALUMÍNIO PARA 4 MÓDULOS. Para o dimensionamento número 3, vamos considerar a Unidade figura 35, só que agora vamos supor que o cliente queira fazer um sistema gerador parcial, para abater R$ 875,00 por mês da sua conta de luz. Vamos considerar as mesmas condições do Rendimento e a mesma HSP do dimensionamento 2. Utilizando a equação 3, temos: 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 𝑘𝑊ℎ = [2535,34]/3548 ] = 0,715𝑅$/𝑘𝑊ℎ A Energia consumida equivalente a R$ 850,00 é de: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 = [875]/[0,715] = 1223,78 𝑘𝑊𝐻 Agora basta utilizar este valor de 1188,81 kWh como Energia Consumida na equação 15 e teremos a potência do Kit necessária: 𝑃𝑜𝑡. 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = [1223,78 − 100]/[30 ∗ 5,1 ∗ 0,8] = 9,18 𝑘𝑊 o Kit gerador com potência superior, mais próximo da potência encontrada acima, no catálogo de sistemas da loja. Como atualmente os módulos são de 330 Wp o kit gerador será de 9,24 kWp de potência (Múltiplo de 330 Wp). Esse kit contém: - 28 PAINEL SOLAR BALFAR BS72 72 CELULAS POLICRISTALINO 330W; - 2 INVERSORES KSTAR KSG-5K -DM MONOFASICO 220V 5000W; - 2 STRING BOX BALFAR 4 ENTRADAS 2 SAIDAS COM FUSÍVES 15A E DPS 1000Vcc; 58 - 10 CONECTORES MC4 ACOPLADOR MACHO; - 10 CONECTORES MC4 ACOPLADOR FÊMEA; - 50 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV PRETO; - 50 MT CABO SOLAR NEXANS ENERGYFLEX BR 0,6/1KV VERMELHO; - 7 ESTRUTURAS PARA TELHADO COM PERFIL EM ALUMÍNIO PARA 4 MÓDULOS. 59 Capítulo 6 Projetos 60 Neste capítulo iremos realizar o projeto do dimensionamento 1, que é de uma Unidade Consumidora Bifásica, e o projeto do dimensionamento 2 que é uma Unidade Consumidora Trifásica. Os projetos são serão distribuídos em 5 pranchas. A primeira delas nos mostra a vista frontal dos inversores e nos mostra como as string box, inversores devem ser instalados. A prancha de número 2 nos informa características do padrão de entrada do local, essas informações podem ser encontradas na figura 36 (ou na norma NDU 001 - ANEEL/ENERGISA). A terceira prancha nos diz respeito ao diagrama unifilar do projeto. As pranchas de número 4 e 5 são referentes ao plano gerador, e nos mostram como os módulos devem ser ligados. Antes de colocarmos os plots dos projetos, vamos analisar como foram feitos os dimensionamentos de todos os condutores da prancha 3, 4 e5. Lembrando que todo cabeamento deve ser calculado respeitando todas as estipulações da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), as Normas Regulamentadoras Brasileiras (NBR’s) e os módulos 3 e 8 dos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). Dessa forma deve-se utilizar: • Cabo tipo FG21, se a passagem de cabos for externa ou FG27 se a instalação for subterrânea, para os condutores de corrente contínua; • Tipo N07V-k se a instalação for para dutos em edifícios, para os condutores de corrente contínua; • Cálculo da seção do condutor de corrente alternada utilizando a NBR5410 ou as normas da IEC; • O código de cores da isolação do condutor, conforme descrito abaixo: ▪ Cabos de proteção: Verde (Obrigatório) ▪ Cabos de neutro: Azul (Obrigatório) ▪ Cabos de fase: Vermelho/Preto 61 ▪ Cabos de circuito c.c.: Com indicação especifica de (+) para positivo e (-) para negativo. De acordo com a Hiperenergy (2018) é recomendado que os condutores do sistema fotovoltaico sejam superdimensionados, utilizando uma seção transversal do fio condutor de no mínimo 6mm². Com estas seções, a queda de potencial está contida dentro 2% do valor medido a partir de qualquer módulo para o grupo de conversão. Além disso recomenda-se a utilização da tabela 37 da norma 5410, que segue na figura 35. 62 Figura 35 - Tabela 37 NBR 5410 para dimensionamento de condutores. 63 Figura 36 - Tabela com as informações do Padrão de Entrada. 64 Tabela de dimensionamento detalhado dos condutores para o projeto fotovoltaico de 9,24 kWp. Cabeamento Módulos Fotovoltaicos – String Box Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 8,71 A Corrente Nominal Módulo (Série) Motivo Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação 2x(1x6)+1G6 N° condutores positivo/fase: 1 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 6 mm² Cabeamento String Box – Inversor Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 8,71 A Corrente Nominal Módulo (Série) Motivo da seção Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação 2x(1x6)+1G6 N° condutores positivo/fase: 1 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 6 mm² 65 Cabeamento Módulos Inversor – Quadro Solar 220V Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 21 A. i=P/U ---- i = 4620W/220V = 21A Motivo da seção Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação (2x6)+1G6 N° condutores positivos/fase: 2 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 0 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 6 mm² Quadro Solar 220V – Quadro Geral 220V Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 42 A. i=P/U ---- i = 9240W/220V = 42A Motivo da seção Analisando a tabela do Anexo 3, utilizando o método (B1) 2 condutores e corrente de 42 A. Poderia utilizar um cabo de 6mm², mas foi optado o de 10mm² para melhor fluxo de corrente, além de equiparar com os condutores da medição. Formação (2x10)+1G10 N° condutores positivo/fase: 2 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 0 Seção negativo/neutro: mm² N° condutores PE: 1 66 Seção PE: 6 mm² Quadro Geral 220V – Medição Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 50 A. Motivo da seção Cabeamento já instalado na Unidade Consumidora antes do fotovoltaico. Formação (2x10)+1N10+1G10 N° condutores positivo/fase: 2 Seção positivo / fase: 10 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 10 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 10 mm² 67 VISTA FRONTAL DOS INVERSORES PAINÉIS QGBT - 220V 1 , 5 m Eletroduto 1. 1/2 " Eletroduto 1. 1/2 " FOLHA: 01 ASSUNTO: / 05 TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO VISTA FRONTAL DOS INVERSORES PROJETO FOTOVOLTAICO CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: PAINÉIS Eletroduto 1. 1/2 " KSTAR STRING BOX QUADRO GERAL 220V KSTAR BALFAR STRING BOX BALFAR DESCRIÇÃO: 68 FOLHA: 02 ASSUNTO: / 05 ESQUEMA DE MONTAGEM E PADRÃO DE ENTRADA PROJETO FOTOVOLTAICO CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: DETALHE DA PLACA DE ADVERTÊNCIA Medida - 210x100mm 1600 Vai à UC Vem da COPEL VISTA FRONTAL DO PADRÃO DE ENTRADA 2#10,0mm2 FASE (Isolação: EPR) 1#10,0mm2 NEUTRO (Isolação: EPR) Caixa de medição (medidor bidirecional) Disjuntor Ramal Aéreo Disjuntor Geral 2P - 50A / 275VCA 1#10,0mm2 GND (Isolação: EPR) 2#10,0mm2 FASE (Isolação: XLPE) 1#10,0mm2 NEUTRO (Isolação: XLPE) DIAGRAMA DE BLOCOS DE CONEXÃO COM A REDE REDE kWh Medidor de Energia 2 Inversores KSTAR Monofásicos 220V Carga 220V Carga 127V REDE BIFÁSICA: INVERSOR MONOFÁSICO 220V 2 INVERSORES DE FREQUÊNCIA KSG - 5.0K - DM - 60HZ TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DESCRIÇÃO: 69 AutoCAD SHX Text 02 FASES 01 NEUTRO AutoCAD SHX Text F1 AutoCAD SHX Text F2 AutoCAD SHX Text N AutoCAD SHX Text AC AutoCAD SHX Text DC AutoCAD SHX Text F1 AutoCAD SHX Text F2 AutoCAD SHX Text N AutoCAD SHX Text F1 AutoCAD SHX Text F2 AutoCAD SHX Text GND AutoCAD SHX Text GND AutoCAD SHX Text 220V FOLHA: 03 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 05 DIAGRAMA UNIFILAR PROJETO FOTOVOLTAICO CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: DIAGRAMA UNIFILAR 1. O inversor será instalado em local de fácil acesso. 2. Somente injetar energia na rede elétrica após a instalação do medidor bidirecional por parte da concessionária de energia elétrica. 3. O padrão de entrada de energia está em condições técnicas e de conservação próprias para a instalação do medidor de energia. 4. As instalações serão executadas de acordo com a NBR-5410 e 14039 da ABNT. 5. Solicitamos instalar dispositivo de proteção contra sobretensão. 6. Todos os disjuntores serão certificados pelo IMETRO. 7. A aprovação da vistoria pela concessionária de energia elétrica, referente a obra deste projeto, fica condicionada a apresentação da ART (Anotação de Responsabilidade Técnica) de projeto e execução. 8. A placa de advertência deverá ser confeccionada em PVC com espessura mínima de 1mm. 9. No inversor estão inseridas as seguintes proteções: (13) - Dispositivo de rotação síncrona. (25) - Relé de verificação de Sincronismo ou Sincronização. (27) - Relé de subtensão. (59) - Relé de sobretensão. (81) - Relé de frequência (sub ou sobre). - Anti-Ilhamento. Portanto não será necessário instalar relés específicos para essas funções, tão pouco será necessário a instalação do Elemento de Desconexão (ED). LEGENDAE ESPECIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 70 AutoCAD SHX Text Gerador AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text String Box Balfar 4x2 AutoCAD SHX Text Estrutura de Telha Cerâmica AutoCAD SHX Text Arranjo 2 AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text Arranjo 1 AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text ANTI ILHAMENTO 81 27/59 25 13 AutoCAD SHX Text PROTEÇÕES INTERNAS DO INVERSOR AutoCAD SHX Text INVERSOR DE FREQUÊNCIA KSG - 5k - DM 5.000W - 60HZ AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text TOTAL 28 MÓDULOS FOTOVOLTAICOS BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text Arranjo 4 AutoCAD SHX Text Arranjo 3 AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text ANTI ILHAMENTO 81 27/59 25 13 AutoCAD SHX Text PROTEÇÕES INTERNAS DO INVERSOR AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text String Box Balfar 4x2 AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Bipolar AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Tripolar AutoCAD SHX Text Dispositivo de Proteção contra Surtos AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Monopolar AutoCAD SHX Text Sistema de Aterramento Equipotencialização AutoCAD SHX Text Sistema de Medição Bidirecional AutoCAD SHX Text Wh AutoCAD SHX Text Módulo Fotovoltaico AutoCAD SHX Text Inversor de Frequência Inversor Solar AutoCAD SHX Text Interruptor Seccionador AutoCAD SHX Text Fusível Tipo GPV AutoCAD SHX Text Estrutura de Telha Cerâmica AutoCAD SHX Text 2 X DPS TIPO II 275VAC 40KA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 25A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 25A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 50A 275VCA AutoCAD SHX Text QUADRO SOLAR 220V AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text INVERSOR DE FREQUÊNCIA KSG - 5k - DM 5.000W - 60HZ AutoCAD SHX Text QUADRO GERAL 220V AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. GERAL SOLAR 2P 50A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJUNTOR GERAL QDGP 2P 50A / 275VCA AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² NEUTRO - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text Wh AutoCAD SHX Text Medidor Bidirecional AutoCAD SHX Text Disjuntor Geral 2P 50A / 275VAC AutoCAD SHX Text Padrão de Entrada AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text REDE DE BAIXA TENSÃO - COPEL AutoCAD SHX Text CONEXÃO BIFÁSICA AutoCAD SHX Text 220/127V AutoCAD SHX Text Rede de Distribuição AutoCAD SHX Text (Baixa Tensão) AutoCAD SHX Text Energia Elétrica AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² NEUTRO - Isolação EPR FOLHA: 01 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 03 DIAGRAMA UNIFILAR - PARTE CC DETALHAMENTO DO DIAGRAMA UNIFILAR CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 71 AutoCAD SHX Text Gerador AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text String Box Balfar 4x2 AutoCAD SHX Text Estrutura de Telha Cerâmica AutoCAD SHX Text Arranjo 2 AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text Arranjo 1 AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text ANTI ILHAMENTO 81 27/59 25 13 AutoCAD SHX Text PROTEÇÕES INTERNAS DO INVERSOR AutoCAD SHX Text INVERSOR DE FREQUÊNCIA KSG - 5k - DM 5.000W - 60HZ AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text TOTAL 28 MÓDULOS FOTOVOLTAICOS BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text Arranjo 4 AutoCAD SHX Text Arranjo 3 AutoCAD SHX Text Cabo Solar 2x6mm²+G1x6mm² Isolação EPR AutoCAD SHX Text ANTI ILHAMENTO 81 27/59 25 13 AutoCAD SHX Text PROTEÇÕES INTERNAS DO INVERSOR AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 7 MÓDULOS FOTOVOLT. BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text 265,37V / 8,71A AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text String Box Balfar 4x2 AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC AutoCAD SHX Text Estrutura de Telha Cerâmica AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text INVERSOR DE FREQUÊNCIA KSG - 5k - DM 5.000W - 60HZ AutoCAD SHX Text 3P DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos Ucpv = 1.000 Vcc Imax = 40kA AutoCAD SHX Text INTERRUPTOR SECCIONADOR 2P 32A 1.000VCC AutoCAD SHX Text 2 X FUSÍVEL 15A/1.000VCC FOLHA: 02 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 03 DIAGRAMA UNIFILAR - PARTE CA DETALHAMENTO DO DIAGRAMA UNIFILAR CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 72 AutoCAD SHX Text 2 X DPS TIPO II 275VAC 40KA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 25A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 25A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. 2P C 50A 275VCA AutoCAD SHX Text QUADRO SOLAR 220V AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text QUADRO GERAL 220V AutoCAD SHX Text DISJ. TERM. GERAL SOLAR 2P 50A 275VCA AutoCAD SHX Text DISJUNTOR GERAL QDGP 2P 50A / 275VCA AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text CARGAS AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² NEUTRO - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text Wh AutoCAD SHX Text Medidor Bidirecional AutoCAD SHX Text Disjuntor Geral 2P 50A / 275VAC AutoCAD SHX Text Padrão de Entrada AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text REDE DE BAIXA TENSÃO - COPEL AutoCAD SHX Text CONEXÃO BIFÁSICA AutoCAD SHX Text 220/127V AutoCAD SHX Text Rede de Distribuição AutoCAD SHX Text (Baixa Tensão) AutoCAD SHX Text EnergiaElétrica AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² NEUTRO - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR 1. O inversor será instalado em local de fácil acesso. 2. Somente injetar energia na rede elétrica após a instalação do medidor bidirecional por parte da concessionária de energia elétrica. 3. O padrão de entrada de energia está em condições técnicas e de conservação próprias para a instalação do medidor de energia. 4. As instalações serão executadas de acordo com a NBR-5410 e 14039 da ABNT. 5. Solicitamos instalar dispositivo de proteção contra sobretensão. 6. Todos os disjuntores serão certificados pelo IMETRO. 7. A aprovação da vistoria pela concessionária de energia elétrica, referente a obra deste projeto, fica condicionada a apresentação da ART (Anotação de Responsabilidade Técnica) de projeto e execução. 8. A placa de advertência deverá ser confeccionada em PVC com espessura mínima de 1mm. 9. No inversor estão inseridas as seguintes proteções: (13) - Dispositivo de rotação síncrona. (25) - Relé de verificação de Sincronismo ou Sincronização. (27) - Relé de subtensão. (59) - Relé de sobretensão. (81) - Relé de frequência (sub ou sobre). - Anti-Ilhamento. Portanto não será necessário instalar relés específicos para essas funções, tão pouco será necessário a instalação do Elemento de Desconexão (ED). FOLHA: 03 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 03 DIAGRAMA UNIFILAR - LEGENDA DETALHAMENTO DO DIAGRAMA UNIFILAR CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 73 AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Bipolar AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Tripolar AutoCAD SHX Text Dispositivo de Proteção contra Surtos AutoCAD SHX Text Disjuntor Termomagnético Monopolar AutoCAD SHX Text Sistema de Aterramento Equipotencialização AutoCAD SHX Text Sistema de Medição Bidirecional AutoCAD SHX Text Wh AutoCAD SHX Text Módulo Fotovoltaico AutoCAD SHX Text Inversor de Frequência Inversor Solar AutoCAD SHX Text Interruptor Seccionador AutoCAD SHX Text Fusível Tipo GPV FOLHA: 04 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 05 PLANTA DE COBERTURA PROJETO FOTOVOLTAICO CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Telha Cerâmica Tipo Colonial Incl. 15% T e l h a C e r â m i c a T i p o C o l o n i a l I n c l . 1 5 % T e l h a C e r â m i c a T i p o C o l o n i a l I n c l . 1 5 % Cabo Solar 1# 6,0mm² Positivo - Isolação EPR Cabo Solar 1# 6,0mm² Negativo - Isolação EPR Cabo Solar 1# 6,0mm² GND - Isolação EPR - + 74 AutoCAD SHX Text Vai para a StringBox AutoCAD SHX Text 28 MÓDULOS FOTOVOLTAICOS BALFAR SOLAR 330Wp BS72P - 330W AutoCAD SHX Text 1 AutoCAD SHX Text 2 AutoCAD SHX Text 3 AutoCAD SHX Text 4 AutoCAD SHX Text 4.02 AutoCAD SHX Text 4.06 AutoCAD SHX Text 4.07 AutoCAD SHX Text 4.01 AutoCAD SHX Text 4.03 AutoCAD SHX Text 4.04 AutoCAD SHX Text 4.05 AutoCAD SHX Text 3.02 AutoCAD SHX Text 3.06 AutoCAD SHX Text 3.07 AutoCAD SHX Text 3.01 AutoCAD SHX Text 3.03 AutoCAD SHX Text 3.04 AutoCAD SHX Text 3.05 AutoCAD SHX Text 2.02 AutoCAD SHX Text 2.06 AutoCAD SHX Text 2.07 AutoCAD SHX Text 2.01 AutoCAD SHX Text 2.03 AutoCAD SHX Text 2.04 AutoCAD SHX Text 2.05 AutoCAD SHX Text 1.02 AutoCAD SHX Text 1.06 AutoCAD SHX Text 1.07 AutoCAD SHX Text 1.01 AutoCAD SHX Text 1.03 AutoCAD SHX Text 1.04 AutoCAD SHX Text 1.05 FOLHA: 05 ASSUNTO: DESCRIÇÃO: / 05 PLANTA BAIXA TÉRREO PROJETO FOTOVOLTAICO CONTEÚDO: MARINGÁ SET/2018 DATA: ESCALA: N/A VERSÃO: 01 LUCAS LIMA DESENHO: TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Telha Cerâmica Tipo Colonial Incl. 15% 75 AutoCAD SHX Text I.1 AutoCAD SHX Text Q.1 AutoCAD SHX Text I.2 AutoCAD SHX Text Q.3 AutoCAD SHX Text Q.2 AutoCAD SHX Text Q.4 AutoCAD SHX Text QUADRO SOLAR 220V AutoCAD SHX Text A AutoCAD SHX Text INVERSOR KSTAR AutoCAD SHX Text STRING BOX AutoCAD SHX Text INVERSOR KSTAR AutoCAD SHX Text STRING BOX AutoCAD SHX Text Vem dos Módulos AutoCAD SHX Text A AutoCAD SHX Text Vem dos Módulos AutoCAD SHX Text B AutoCAD SHX Text c AutoCAD SHX Text QUADRO GERAL 220V AutoCAD SHX Text D AutoCAD SHX Text Padrão de Entrada AutoCAD SHX Text CIRCUITOS AutoCAD SHX Text CABEAMENTO AutoCAD SHX Text TABELA DO CABEMAENTO AutoCAD SHX Text A AutoCAD SHX Text CABO SOLAR 1#6mm² POSITIVO - ISOLAÇÃO EPR CABO SOLAR 1#6mm² NEGATIVO - ISOLAÇÃO EPR CABO SOLAR 1#6mm² GND - ISOLAÇÃO EPR AutoCAD SHX Text B AutoCAD SHX Text C AutoCAD SHX Text D AutoCAD SHX Text 2#6,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#6,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 2#10,0mm² FASE - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² NEUTRO - Isolação EPR AutoCAD SHX Text 1#10,0mm² GND - Isolação EPR AutoCAD SHX Text módulos-stringbox AutoCAD SHX Text inversor-quadro solar AutoCAD SHX Text quadro solar-Q.G.B.T AutoCAD SHX Text Q.G.B.T-padrão AutoCAD SHX Text stringbox-inversor 3 Tabela de dimensionamento detalhado dos condutores para o projeto fotovoltaico TRIFÁSICO DE 34,32 kWp Cabeamento Módulos – Inversor Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 8,71 A Corrente Nominal Módulo (Série) Módulo (Série)Motivo Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação 2x(1x6)+1G6 N° condutores positivo/fase: 1 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 6 mm² Cabeamento String Box – Inversor Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: 8,71 A (Série) Motivo da seção Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação 2x(1x6)+1G6 N° condutores positivo/fase: 1 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 76 4 Seção PE: 6 mm² Cabeamento Inversor – Quadro Solar 380V Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: i=P/[U*√3] ---- i = 17160W/[380V*√3] = i=26,072 A Motivo da seção Recomendação de seção mínima de 6mm². Formação (3x6)+1N6+1G6 N° condutores positivos/fase: 3 Seção positivo / fase: 6 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: 6 mm² N° condutores PE: 1 Seção PE: 6 mm² Quadro Solar 380V – Quadro Geral 220V Descrição Valor Tabela: ABNT NBR 5410 Método de Instalação: 3(B1) - Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede Tipo de cabo: Unipolar Material: Cobre Designação: FG10M1 0.6/1 kV Tipo de isolação: EPR Corrente de funcionamento: i=P/[U*√3] ---- i = 34320W/[380V*√3] = i=52,14 A Motivo da seção Analisando a tabela do Anexo 3, utilizando o método 3(B1) e corrente de 52,14 A. Poderia utilizar um cabo de 10mm², mas foi optado por o de 16mm² para melhor fluxo de corrente. 77 5 Formação (3x16)+1N16+1G16 N° condutores positivo/fase: 3 Seção positivo / fase: 16 mm² N° condutores negativo/neutro: 1 Seção negativo/neutro: