energia solar e potencial da região sul

Energia Solar e

Potencial da Região Sul

Roniere H. de Oliveira 2017

Energia Solar

Diariamente, muita energia chega ao nosso planeta de forma gratuita e limpa. Os raios solares, além de trazerem a luz e o calor, essenciais para a vida na Terra, podem ser aproveitados para a geração de energia, tanto na forma de calor quanto na de eletricidade.

O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, de energia . Trata-se de um valor considerável, correspondendo a 10.000 vezes o consumo mundial de energia neste período.

1,5𝑥1018𝑘𝑊ℎ

Energia Solar Térmica

Concentração da radiação em um receptor sob

forma de energia térmica;

Transporte da energia térmica para o sistema

de conversão de energia;

Conversão da energia térmica em energia

elétrica.

A radiação direta atinge

elevadas concentrações

solares, através dos

espelhos, que dirigem a

luz solar para o receptor.

A energia absorvida é

transferida para um fluído

térmico.

O produto final do

sistema solar é o vapor,

que passa por uma

turbina acoplada a um

gerador para produção

de eletricidade.

Concentrador Parabólico Linear Torre Solar

Concentrador Linear com Refletor Fesnel Prato Parabólico


A produção de calor a baixas temperaturas (menores do que 100°C) é a

mais simples aplicação da energia solar através dos coletores solares

planos. Eles apresentam uma estrutura simples, o que representa sua

grande vantagem em relação aos coletores concentradores. O emprego de

coletores planos pode ser aplicado nos mais diversos setores destacando se

o residencial, o de serviços, o industrial e o agropecuário.

Coletores planos


Energia Solar Fotovoltaica

Benefícios da Energia Solar

Redução de perdas por transmissão e distribuição de energia, já

que a eletricidade é consumida onde é produzida;

Redução de investimentos em linhas de transmissão e

distribuição;

Baixo impacto ambiental;

Fornecimento de maiores quantidades de eletricidade nos

momentos de maior demanda (ex.: o uso de ar-condicionado é

maior ao meio-dia no Brasil, quando há maior incidência solar e,

consequentemente, maior geração elétrica solar);

Possibilidade de não exigência de área física dedicada;

Rápida instalação devido à sua grande modularidade e curtos

prazos de instalação, aumentando assim a geração elétrica

necessária em determinado ponto ou edificação.

Potencial da Energia Solar

Usina Hidrelétrica de Itaipu

Potência: 14GWp

Energia Gerada:100TWh/ano;

Área ocupada do lago: 1350 Km2.

Usina Solar

Potência: 180GWp

Energia Gerada: mais de 230TWh/ano;

Área ocupada do lago: 1350 Km2.

Mercado de Energia Solar

Mundo

Mercado de Energia Solar

Brasil

Potência: 100MWp

Evolução dos custos dos painéis

Preços caíram vertiginosamente com o desenvolvimento e aplicação da tecnologia em grande escala.

U$ 0,3

Célula Fotovoltaica

Efeito Fotovoltaico

Ao incidir luz sobre a célula fotovoltaica, os fótons chocam-se com outros elétrons da estrutura do silício fornecendo-lhes energia e transformando-os em condutores.

Efeito Fotovoltaico

Devido ao campo elétrico gerado pela junção P-N, os elétrons permanecem em equilíbrio. E somente ocorrerá a passagem de Elétrons do lado N para o lado P, caso estes recebam energia de um meio externo. No caso os Fótons.

RADIAÇÃO SOLAR (S) Radiação solar é a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol, em particular aquela que é transmitida sob a forma de radiação electromagnética.

Cerca de metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência

mais alta do espectro electromagnético e o restante na do infravermelho próximo e

como radiação ultravioleta.

RADIAÇÃO SOLAR (S)

Cerca de 1.000W/m2 chegam à superfície da Terra sob a forma de radiação direta, quando medido na linha do Equador ao meio dia.

IRRADIAÇÃO SOLAR

A irradiação solar é a irradiância integrada em um intervalo de tempo

especificado, geralmente uma hora ou um dia, e é dada em watt hora por metro

quadrado (Wh/m²).

https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Irradi%C3%A2ncia&action=edit&redlink=1

RADIAÇÃO SOLAR (Brasil)

Segundo o Atlas Brasileiro de Energia Solar, diariamente

incide entre 4.500 Wh/m2 a 6.300 Wh/m2 no país.

RADIAÇÃO SOLAR (Mundo)

Alemanha é 40% menor do que na região

menos ensolarada da Brasil.

Mini e Microgeração Distribuída

Microgeração: potência até 100 kW

Minigeração: potência de 100 até 1.000 kW

Fontes: Solar

Eólica

Hidráulica

Biomassa

Cogeração qualificada

Resolução ANEEL nº 482/12 – Regulamenta o acesso ao SIN

PRODIST Módulo 3 – Procedimentos para Acesso ao Sistema de Distribuição (Seção 3.7 – Acesso de Micro e Minigeração Distribuída)

Sistema de compensação de energia elétrica proporcional às tarifas dos postos horários.

Pagamento do Custo de Disponibilidade.

Créditos compensáveis em até 36 meses podendo ser utilizados em outras unidades do mesmo proprietário na mesma concessionária.

Não há contrato de uso e conexão à rede. Minigeradores firmam Acordo Operativo. Microgeradores estabelecem Relacionamento Operacional.

Adequação da medição é responsabilidade do interessado. Manutenção e substituição do SM responsabilidade da distribuidora.

Medidor Bidirecional para microgeração e de 4 quadrantes para minigeração.

Mini e Microgeração Distribuída – Regulamento

Módulos Solares Fotovoltaicos

Estrutura de suporte

Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede

Módulos Solares Fotovoltaicos

Inversor conectado à rede da concessionária

Estrutura de suporte

Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede

Componentes do Sistema

Módulos

Cabos e Conexões Estrutura de Montagem

Inversor

Módulos Fotovoltaicos

Silício monocristalino (m-Si)

As mais eficientes em aplicações comerciais.


Silício policristalino (p-Si)

Eficiência das células de policristalino é menor que as de monocristalino. Por outro lado, sua produção requer menos material e energia, resultando em um custo final menor que as monocristalinas.


Silício Amorfo (a-Si)

Sua eficiência não passa de 6%, mas o custo por metro quadrado é a metade do

silício cristalino. Portanto, se área disponível não for um problema, a tecnologia

pode ter um melhor custo benefício

Aplicada em equipamentos de baixo consumo elétrico como calculadoras,

relógios e outros produtos com baixo consumo elétrico.


Telureto de Cádmio (CdTe)

Os baixos custos de produção, quando comparado às células de silício,

maior eficiência na conversão da energia solar em elétrica em relação ao

silício amorfo (a-Si).

Problemas são a disponibilidade deste composto químico (bem inferior a

do silício) e a toxidade do cádmio que, como o mercúrio, pode se acumular

na cadeia de alimentos.


Disseleneto de cobre (gálio) e índio

Não são fáceis de serem fabricadas,

Devido à aparência estética, esses módulos são muitas vezes escolhidos

pelos consumidores para a integração a edificações,

Boa eficiência (chegam a 12%, bem superior as de silício amorfo – a-Si).

Assim como as células de CdTe, também apresentam problemas ligados à

toxidade dos elementos e a pouca abundância.


Módulos coloridos

Os painéis solares com células de silício cristalino são normalmente azuis

porque esta é a cor com a qual a célula apresenta a melhor eficiência na

conversão de energia solar para elétrica. No entanto, existem fabricantes

que produzem painéis coloridos, como vermelhos ou verdes, com o

objetivo de atrair clientes que desejam criar projetos arquitetônicos que

primam pela estética. Isto, contudo, eleva o valor dos módulos, pois o

custo por Wp é maior devido a menor eficiência em relação aos

tradicionais azuis.

Instalação do Sistema

Custos de um sistema solar

Em 2015, o preço médio cobrado por instaladores no Brasil foi de R$ 8,58 por Watt pico (Wp) instalado, segundo estudo do Instituto IDEAL. Para uma casa de (2kWp), você terá que investir, em média, R$ 17.160,00.

No Brasil cerca de 76% a mais

do que em países da Europa

Sistema Fotovoltaico Isolado

Diagrama Pictográfico de um SFVI

Dimensionamento dos sistemas FV Conectados à Rede


Estimativa da Radiação no plano dos módulos


https://maps.nrel.gov/swera


Irradiância de 4,82 kWh/m2 para Florianópolis


Irradiância de 5,047 kWh/m2 para Concórdia


Inverno tenho mais afundamentos da carga da bateria.


Exemplo: Dimensionar um sistema para abastecer uma residência

em Florianópolis com um consumo de 200kWh por mês.



em Concórdia com um consumo de 200kWh por mês.



em Florianópolis com um consumo de 200kWh por mês.


Arranjos:


Projeto do sistema:


Considerações do Projeto do sistema:

Maior Temperatura

Menor Tensão


Considerações do Projeto do sistema:


Características Técnicas do Inversor:


Máxima Operação Operação Proibida

Tensão DC

entrada inversor

400 320 147 (V)



Tensão DC

entrada inversor

400 320 147 (V)

𝑉𝑀á𝑥_𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 _𝑉𝑜𝑐

𝑉𝑚𝑝𝑝_85 °𝑐



Tensão DC

entrada inversor

400 320 147 (V)

𝑉𝑀á𝑥_𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 _𝑉𝑜𝑐

𝑉𝑚𝑝𝑝_85 °𝑐

+1 painel por exemplo


Diagrama Pictográfico de um SFVI – OFF GRID

Dimensionamento dos sistemas FV Isolado

Baterias

Automotivas Estacionárias

Mais baratas Vida útil de 3 a 4 anos Alta corrente 20 a 30% de descarga

Mais caras Vida útil de 4 a 8 anos Baixa corrente 10 a 80% de descarga


Dimensionamento Baterias:

Baterias de 12V – 220Ah

- Descarga máxima de 80% (considerar 70%)

- Resulta em 154 Ah

𝑁°𝑑𝑖𝑎𝑠 =

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎

𝑁°𝑑𝑖𝑎𝑠 =154𝐴ℎ

88𝐴ℎ= 1,75 𝑑𝑖𝑎𝑠


Baterias



Ligação série de 2 baterias de 12V = 24V

12

* Por dia




- Descarga máxima de 75%

- Resulta em 154 Ah

𝑁°𝑑𝑖𝑎𝑠 =

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎




𝑁°𝑑𝑖𝑎𝑠 =440𝐴ℎ × 70%



88𝐴ℎ× 2 = 3,5 𝑑𝑖𝑎𝑠

Autonomia de 3,5 dias para o meu sistema.

Dimensionamento dos sistemas FV Conectado à Rede


em Concórdia com um consumo de 200kWh por mês.


Exemplo: Dimensionar um sistema para abastecer uma propriedade

rural em Concórdia com um consumo de 200kWh por mês (S.

Isolado).

http://www.cresesb.cepel.br/index.php#data



rural em Concórdia com um consumo de 200kWh por mês.



rural em Concórdia com um consumo de 200kWh por mês.

Recarga da Bateria em 4 dias.


- Baterias de 12 V

- Descarga máxima de 75%





𝑁°𝑏𝑎𝑡 =2.200𝐴ℎ

220𝐴ℎ= 10 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠

12V 220Ah 12V 220Ah

24V 220Ah

12V 220Ah 12V 220Ah

24V 220Ah

12V 220Ah 12V 220Ah

24V 220Ah

12V 220Ah 12V 220Ah

24V 220Ah

12V 220Ah 12V 220Ah

24V 220Ah

2.200 Ah

24V


Diagrama Pictográfico de um SFVI – OFF GRID

24V

24V

24Vcc / 220Vca


Controlador de Carga


Inversor

22/28V


Inversor

Preços disponíveis no mercado

Experiência Eletrosul

Histórico Eletrosul Criada em 1968 como uma empresa pública de geração e

transmissão de energia;

Parque gerador privatizado em 1998;

Em 2004, foi autorizada a voltar ao negócio de geração;

Subsidiária da Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobras);

Vinculada ao Ministério de Minas e Energia;

Mercado de atuação: Atua como concessionária de serviços públicos de transmissão e geração de energia elétrica nos estados de Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Paraná e Mato Grosso do Sul e participação minoritária em SPE`s em outras regiões do Brasil;

Quadro funcional: 1.322 empregados efetivos e 2.093 colaboradores no total

LINHAS DE TRANSMISSÃO

ELETROSUL SISTEMA DE TRANSMISSÃO

SUBESTAÇÕES

11.157Km

Mais de

100

DISPONIBILIDADE REDE BÁSICA

99,9%

Empreendimentos de Geração

Projetos de Geração

Eólicas

Complexo Eólico Livramento (216 MW) Complexo Eólico Campos Neutrais (583 MW)

Rio Grande do Sul

MEGAWATT SOLAR - SC

Projetos de Geração

Solar

Usina Megawatt Solar (1MWp) - Florianópolis

Santa Catarina

PROSPECÇÃO

(inicialmente em

RO, foi relocada em

SC)

PROSPECÇÃO

AQUISIÇÃO DE MAPAS SOLARIMÉTRICOS DOS ESTADOS DE ATUAÇÃO DA

EMPRESA

PROSPECÇÃO

PROJETO MEGAWATT SOLAR


Contratação “Turn-key” - Concorrência Internacional

Módulos fotovoltaicos: 4.144 módulos de Silício Monocristalino (Fabricante Bosch,

245 Wp)

Inversores: 62 inversores de 15kVA (cada um com 2 seguidores de máxima

potência (MPPT) para reduzir perdas devido aos sombreamentos desiguais em

cada string de módulos – Fabricante Schneider)

Apoio:

KfW Bankengruppe (KfW)

Universidade Federal de Santa Catarina

(UFSC)

Gesellschaft für Internationale

Zusammenarbeit (GIZ)

Instituto para o Desenvolvimento das

Energias Alternativas (IDEAL)


Comercialização da Energia

Vendas para o Mercado Livre

Vantagens de desconto na TUST/TUSD

Comprador pode ter ganhos de marketing com a energia verde através do Selo

de Energia Solar

Selo de Energia Solar

Selo de Energia Verde (Selo Solar) – Ferramenta de

Marketing

Desenvolvido pela GIZ e Instituto IDEAL

Estudos realizados com consumidores finais e de

energia elétrica mostraram que esta ferramenta

pode agregar valor a energia

CAMPOS NOVOS (CRCNO)

Sistema fotovoltaico sobre prédio classe A de eficiência energética (PROCEL).

Potência instalada: 5,7kWp

Em funcionamento desde 17 de setembro de 2015

PROJETOS DE P&D

Chamada Estratégica ANEEL nº 13/2011

Projeto: Implementação de um Complexo Fotovoltaico na Sede da Eletrosul

Buscando Arranjo Tecnológico, Comercial e Normativo Viável

Planta de P&D com cinco tecnologias

1. Telureto de Cádmio

2. Building Integrated Photovoltaics

3. Heterojunction Thin Layer

4. Híbrido Fotovoltaico e Termo-solar

5. Disseleneto de Cobre, Gálio e Índio

Instalada e operacional – julho/2015

Expansão do Megawatt Solar

Potência total de 6 kWp

Contempla estudos sobre:


Inversores de Potência

Instalação do Sistema

Conexão com a Rede Elétrica de Distribuição

Sistema de Comercialização da Energia Produzida

Arcabouço Legal Atual e Proposições para Melhoria

PROJETOS DE P&D

Purificação de Silício a Grau Solar

Projeto: Desenvolvimento do Processo de Obtenção de Silício Metálico Grau

Solar e Qualificação em Células Solares

Atividades de Briquetagem para Purificação

Bloco de Silício Purificado

Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento ANEEL

Rota de Purificação de Silício Inovadora

Custo de Purificação é uma Fração da Rota Metalúrgica

Possibilidade de Queda dos Custos de Sistemas Fotovoltaicos

Fase Laboratorial em Etapa Final

Preparação para Certificação Internacional de Pureza

Preparação para Depósito de Pedido de Patente

Posteriormente Implantação de Unidade Piloto

Obrigado

Contatos [email protected]

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