02_ensaio seccao economica

Cálculo da secção

técnica e económica do conductor numainstalação

fotovoltáica

?€

€

CCGCaja de conexionesdel generador

Inversor

Trafo

LU

I

Trafo

CCGCaja de conexionesdel generador

Inversor

Trafo

LU

I

Trafo

Línha

principalde correntecontínua(Tecsun

(PV) (AS))

11 strings I = 11 x 7,44 A = 81,84 A

16 painéis

por string U = 16 x 29,84 V = 477,44 V

U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V

U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 VI = 7,44 A

I = 7,44 A

L = 45 m

1

Dados de partidaLinha

principal de correntecontínua

CCG1

-inversorU = 477,44 VI = 81,84 AL = 45 m

(inversor centralizado)Sistema de instalação: Esteiraperfurada

à

intempérieCabo utilizado: Tecsun

(PV) (AS)T.amb

= 50 ºCLocal: Valência

(Espanha)

Instalação

de 100 kW(3 vezes

o esquema)

EXEMPLO DE CEXEMPLO DE CÁÁLCULO DA SECLCULO DA SECÇÇÃOÃO

Caixa de ligaçõesdo gerador

Vida útil 25 anos

Ensaios

a temperatura muito

baixa

(-40 ºC)

Ensaios

de resistência

térmica

Resistência

ao

ozono

Resistência

à

intempérie

Ensaios

de contracção

Ensaios

de fogo

(AS)

Características Tecsun

PV (AS)

Secção por intensidade admissívelEXEMPLO DE CEXEMPLO DE CÁÁLCULO DA SECLCULO DA SECÇÇÃOÃO

I = 81,84 A

Para obter a secção por I admissível temos que aplicar os coeficientes de correcção dado que as tabelas de intensidades admissíveis contêm valores padrão á

temperatura ambiente de 30 ºC á

sombra.

Como a linha recebe a acção solar directa por estar á

intempérie e além dissoa temperatura ambiente é

de 50 ºC superior ao padrão de 30 ºC para o que

estão calculadas as intensidades da tabela 52-C11 de instalações ao ar dasRegras técnicas das instalações eléctricas de baixa tensão, devemos aplicar também coeficientes de correcção por estes motivos.

A tabela 52-D1 para temperatura ambiente de 50 ºC e cabo tipo Tecsun(termo estável) dá-nos um coeficiente de 0,82.

Portanto:

I’

= 81,84 / (0,82x0,9) = 110,9 A(Linha principal de corrente contínua)

I’

= 110,9 A

Esteiraperforada

Método F

Cabo termo estávelXLPE

Monofásica 2

Secção

por inten-sidade

admissível

=

25 mm²

UNE 20460-5-523Tabela

de intensidades admissíveis

52-C11 (Regras

técnicas, pág. 106)

Tabela

simplificadapara instalaçõesao

ar

(T padrão

= 40 ºC)


Realizando os cálculos para obter

a intensidade

da secçãode 16 mm²

obtemos

I = 20,8 x 160,636

= 121,31 A (> 110,9 A) pelo que a secção

de 16 mm²

sería suficiente pelo critério

da intensidade

admissível

ainda

que a sua

intensidade

admissível

não

esteja

tabelada.

Ver procedimento

de cálculo da intensidade

admissível

na

página 94 das Regras

técnicas das instalaçôes

eléctricas de baixa

tensão.


NOTA

UILS

Δ⋅⋅⋅

=γ2

γ

= 46,82 m/Ω.mm2

(valor para cobre a 70 ºC)

ΔU

= queda de tensão admissível

em

V (tomamos 1%)


Secção

por queda de tensão

ΔU

= 0,01 x 477,44 = 4,77 V

Secção por queda de tensão = 35 mm²

Solução

= 35 mm²

298,3277,482,4684,81452 mm

xxxS ==

EXEMPLO DE CEXEMPLO DE CÁÁLCULO DA SECLCULO DA SECÇÇÃO ECONÃO ECONÓÓMICAMICA

Energia

perdida por aquecimento

dos condutores:

Ep = R·I²·t

No caso das instalações

fotovoltaícas

existe uma

grande variação

da intensidade

de corrente

gerada

e por isto

o correcto sería realizar a

seguinte

operação:

Ep

= ∫R(t)·I²(t)·dt

Considerando a R(t) constante no tempo não

se comete grande erro

(tomamoso valor de R a 70 º

C) e com

os dados de radiação

de www.satel-light.com

podemos obter

as intensidades geradas

cada hora com

o que sai

um

resultadobastante fiável. Assim

a expressão

da energía perdida en kW·h

fica:

Ep ≈

R·∑Ii ²

http://www.satel-light.com/

Representação

da radiação

recebida

nos painéis

durante un dia

de junho


G (kW/m²)

hora

1.0

0,8

0,6

0,4

0,2

6 8 10 12 14 16 18 20 22

Com

seguidoresPainéis

fixos

cominclinação

de 30 º

Painéis

fixos

cominclinação

de 0 º(horizontais)

Representação

da intensidade

gerada

pelos painéis

durante um

dia

de junho


I (A)

hora

80

6 8 10 12 14 16 18 20 22

Função

contínua com

os valores de I(t) em

cada instante Ep = ∫R(t)·I²(t)·dt

Simplificação

de I(t) em

valores discretos

de uma

hora Ii

(Satel-light) Ep ≈ R·∑Ii ²

60

40

20

I6

I7

I8

I9

I10

I18

I19

I20

I21

I(t)

EXEMPLO DE CEXEMPLO DE CÁÁLCULO DE LA SECLCULO DE LA SECÇÇÃO ECONÃO ECONÓÓMICAMICA

Tendo

en conta

que com

módulos de Si cristalino para cada string:

Ii

= Ipmpi

≈

0,9 x Icci

Y que:

Icci

= Icc·Gi

/1000

Sendo Gi

a intensidade

de radiação

solar media na

hora i (Satel-light),então

para os 11 strings que chegam

a CCG:

Iti

= 11 x 7,164x10-3

x Gi

= 0,078804 x Gi

(A)

A energia

perdida na

linha

tería

a expressião:

Ep ≈

R·∑Iti2

= 0,078804²

x R x ∑Gi

² (kW·h)

E para obter

o custo

desta

energia…

Cp

≈

tarifa (€/kW·h) ·

Ep

(kW·h) (€)


Custo

da energia

perdida por ano para a secção

de 35 mm²:


Para uma

tarifa de 0,3 €/kW·h

temos

que o custo

de utilizar asecção

de 35 mm²

ao

largo do tempo t en anos será:

C35

= 90 x Ps

+ 109,23 x t (€)

Sendo Ps

o preço

do cabo em

(€/m)

Ao

ser a secção

inversamente proporcional á

resistência

existe uma relação

linear entre o consumo anual e a secção

(S) do condutor

em

mm²

pelo que a fórmula do custo

com


para qualquer secção

S será:

Cs

= 90 x Ps

+ 109,23 x 35/S x t (€)

Para uma

vida útil estimada de 30 anos obtemos

os seguintesresultados:


Tarifa a 0,30 €/kW.h Tarifa a 0,44 €/kW.h

S (mm2)Ps

(€/m)Tecsun

Cs

= 90 x Ps

+ 109,23 x 35/S x t (€)

Amortiz

ación (años)

Ahorro total en 30 años = 30 x (C35-

Cs) (€)

Cs

= 90 x Ps

+ 160,21 x 35/S x t (€)

Amortiz

ación (años)

Ahorro total en 30 años = 30 x (C35-

Cs) (€)

1x35 4,43 C35 = 398,7 + 109,23 x t -- 0 C35 = 398,7 + 160,21 x t -- 0

1x50 6,02 C50 = 541,88 + 76,461 x t 4,36 840 C50 = 541,88 + 112,147 x t 2,98 1298

1x70 8,11 C70 = 730 + 54,61 x t 6,06 1307 C70 = 730 + 80,105 x t 4,13 2072

1x95 11,66 C95 = 1049,4 + 40,243 x t 9,43 1419 C95 = 1049,4 + 59,02 x t 6,43 2385

1x120 14,45 C120 = 1300,5 + 31,86 x t 11,65 1419 C120 = 1300,5 + 46,728 x t 7,94 2503

1x150 18,45 C150 = 1660,5 + 25,487 x t 15,07 1250 C150 = 1660,5 + 37,382 x t 10,27 2408

1x185 23,43 C185 = 2108,7 + 20,665 x t 19,3 947 C185 = 2108,7 + 30,31 x t 13,16 2187

1x240 29,9 C240 = 2691 + 15,93 x t 24,57 507 C240 = 2691 + 23,364 x t 16,75 1813

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5 10 15 20 25 30 35

S=35S=50S=70S=95S=120S=150S=185S=240

t (anos)

Custo

(€)

4,36 6,06 9,43 11,65 15,07 19,3 24,57

Representação

tempo –

custo

(tarifa 0,3 €/kW·h)


Máximafacturação1419 €S = 95 mm²

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 5 10 15 20 25 30 35

S=35S=50S=70S=95S=120S=150S=185S=240

t (anos)

Custo

(€)

2,98 4,13 6,43 7,94 10,27 13,16 16,75

Representação

tempo –

custo

(tarifa 0,44 €/kW·h)


Máximafacturação2503 €S = 120 mm²


A poupança

para a instalação

de 100 kW

deste

exemplo

está

em cerca de 4000 €

(VAN ≈ 2000 €

a 3,5%) com

tarifa a 0,30 €/kW·h

e de

uns

7000 €

(VAN ≈ 3600 a 3,5%) com


com prazos

de amortização

de incremento da secção

do cabo Tecsun

(PV) (AS) de só

6 anos e redução

de 7 toneladas de CO2

em emissões. O TIR situa-se em

cerca de 16 % o que torna muito

rentável

a instalação

da secção

económica.

7155

.-

Com

seguidores solares o aumento da secção

amortiza-se antes por sermelhor

aproveitada

a radiacão

solar e portanto

ser maior

a intensidade

que

se gera.

.-

Com

secções

superiores as linhas

estão

mais

descarregadas

pelo que se obtêm

benefícios

colaterais

como:

Prolongar mais

a vida útil dos cabosMelhorar

a resposta

frente a curto-circuitos

Melhorar

a performance

ratio (PR) da instalaçãoPosibilidade

de aumento de potencia sem

mudar o condutor

Poupança

de emissões

de CO2


02_ensaio seccao economica

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