estudo de viabilidade de electrificacao residencial atraves de sitemas fotovoltaicos em maciene...

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MACIE, Celso Azarias. Trabalho de Conclusão de Licenciatura.

Celso Azarias Macie

Estudo de Viabilidade de Electrificação Residencial Através de Sistemas Fotovoltaicos em

Maciene

Licenciatura em Ensino de Física com Habilitação em Ensino de Matemática

Universidade Pedagógica

Gaza

2016

i


Celso Azarias Macie

Estudo de Viabilidade de Electrificação Residencial Através de Sistemas Fotovoltaicos em

Maciene

Supervisor: MsC. Tomás Manuel Nhabetse

Universidade Pedagógica

Gaza

2016

Monografia apresentada ao Departamento

de Física, Faculdade de Ciências Naturais

e Matemática, Delegação de Gaza, para a

obtenção do grau académico de

Licenciatura em Ensino de Física com

Habilitação em Ensino de Matemática.

ii


ÍNDICE

LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS .......................................................................... iv

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................. v

LISTA DE GÁFICOS .................................................................................................................. v

LISTA DE TABELAS ................................................................................................................ vi

DECLARAÇÃO ........................................................................................................................ vii

DEDICATÓRIA ....................................................................................................................... viii

AGRADECIMENTOS ............................................................................................................... ix

RESUMO ..................................................................................................................................... x

ABSTRACT ................................................................................................................................ xi

CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO ................................................................................................. 12

1.1 Contextualização ................................................................................................................. 12

1.2 Delimitação do tema ............................................................................................................ 13

1.3 Problema de pesquisa ........................................................................................................... 13

1.4 Objectivos ............................................................................................................................ 14

1.4.1 Objectivo geral .................................................................................................................. 14

1.4.1.1 Objectivos específicos ................................................................................................... 14

1.5 Hipóteses .............................................................................................................................. 15

1.6 Variáveis .............................................................................................................................. 15

1.7 Justificativa ......................................................................................................................... 16

CAPÍTULO II: REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................ 17

2.1 A Radiação solar e insolação ............................................................................................... 17

2.2 Instrumentos de medição ..................................................................................................... 19

2.3 Energia solar fotovoltaica .................................................................................................... 21

2.3.1 Tipos de sistemas fotovoltaicos ........................................................................................ 21

2.4 Módulos fotovoltáicos e sua instalação ............................................................................... 22

2.4.1 Módulos fotovoltaicos ...................................................................................................... 22

2.4.2 Instalação de módulos fotovoltaicos ................................................................................. 22

2.5 Baterias, controlador de carga e inversor ............................................................................. 25

2.6 Renda e agregado familiares versus demanda energética .................................................... 27

iii


CAPÍTULO III: METODOLOGIA ........................................................................................... 28

3.1 Metodologia ......................................................................................................................... 28

3.1.1 Técnicas de pesquisa ......................................................................................................... 29

3.1.2 Amostragem ...................................................................................................................... 30

CAPÍTULO IV: RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 31

4.1 Apresentação de resultados .................................................................................................. 31

4.1.1 Fontes de satisfação de necessidades energéticas ............................................................. 31

4.1.2 Estimativa da demanda energética .................................................................................... 32

4.1.3 Avaliação do potencial solar ............................................................................................. 35

4.1.4 Implementação da tecnologia fotovoltaica ....................................................................... 36

4.1.5 Montagem de alguns equipamentos .................................................................................. 41

4.1.6 Geração fotovoltaica esperada .......................................................................................... 43

4.1.7 Análise da viabilidade económica da tecnologia .............................................................. 43

4.2 Discussão de resultados ....................................................................................................... 47

CAPÍTULO V: CONCLUSÃO ................................................................................................. 49

CAPÍTULO VI: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... 50

iv


LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

– Apere.

ca – Corrente alternada.

cc – Corrente contínua.

DVD - Digital Versatile Disc (Disco Digital Versátil).

EDM – Electricidade De Moçambique.

Funae – Fundo Nacional de Energia.

Hz – Hertz.

HSP – Horas de Sol Pleno.

IV – Radiação InfraVermelha.

K – Kelvin.

– Quilómetro.

M.C.XX – Mercados da Cidade de Xai-Xai

MT – Metical.

– Metical por quilowatt hora.

– Potência máxima.

PMT1, PMT2……,PMTj – Pagamentos 1, 2 até j – ésimo pagamento.

R.M.C.XX – Revendedores de Mercados da Cidade de Xai-Xai.

P X V – Potência versus Tensão.

REN – Rede Eléctrica Nacional.

SFV – Sistema FotoVoltaico.

SFVA’s Sistemas Fotovoltaicos Autónomos.

TV – Televisor.

UV – Radiação UltraVioleta.

V – Volt.

VIS – Radiação Visível.

v


LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1.1: Localização da área destinada ao estudo………………………………….………….11

Figura 2.1: Espectro electromagnético da radiação solar no topo da atmosfera, bandas espectrais e

contribuição destas…………………………………………………………………………………….......16

Figura 2.2: Periliómetro – usado para medir a radiação directa………………………………….18

Figura 2.3: Medidor da radiação solar global……………………………………………………………..18

Figura 2.4: Medidor da radiação difusa…………………………………………………………..18

Figura 2.5: Heliógrafo de Campbell-Stokes……………………………………………………...19

Figura 2.6: Associação em série de módulos solares…………………………………………….21

Figura 2.7: Associação em paralelo de módulos solares…………………………………………21

Figura 2.8: Associação híbrida de módulos solares…....………………………………………...21

Figura 2.9: Ângulo de incidência dos raios solares no módulo fotovoltaico………………….....22

Figura 2.10: Separação entre dois painéis fotovoltaicos…………………………………………23

Figura 2.11: Diferentes tipos de associação de baterias………………………………………….24

Figura 2.12: Esquema de ligação eléctrica dos componentes do SFV ao controlador…………...24

Figura 4.5: Tempo de retorno de investimento para o cenário A …………………………………49

Figura 4.6: Tempo de retorno de investimento para o cenário B………………………………….49

LISTA DE GÁFICOS

Gráfico 4.1: Fontes de luz vs. Número de utilizadores (residências) ……………………………29

Gráfico 4.2. Actividades de renda predominantes no local de estudo …………………………...30

Gráfico 4.3: Comportamento da radiação solar em Xai-Xai …………………………………….34

Gráfico 4.4: Geração fotovoltaica esperada em diferentes meses do ano ……………………….43

Gráfico 4.5: Tempo de retorno de investimento para o cenário A ………………………………45

Gráfico 4.6: Tempo de retorno de investimento para o cenário B ………………………………46

vi


LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1: Determinação do ângulo de inclinação do módulo solar ……………………………22

Tabela 4.1: Características e tempo de alimentação das cargas …………………………………32

Tabela 4.2: Demanda energética por grupos de residências ……………………………………..33

Tabela 4.3: Material referente ao CENÁRIO A …………………………………………………40

Tabela 4.4: Material referente ao CENÁRIO B …………………………………………………40

Tabela 4.5: Retorno de investimento para os cenários A e B considerando a manutenção dos

SFVA’s e reposição de baterias…………………………………………………………………..43

vii


DECLARAÇÃO

Declaro que esta Monografia é resultado da minha investigação pessoal e das orientações do meu

supervisor, o seu conteúdo é original e todas as fontes consultadas estão devidamente

mencionadas no texto e nas referências bibliográficas.

Declaro ainda que este trabalho não foi apresentado em nenhuma outra instituição para obtenção

de qualquer grau académico.

Gaza, aos 20 de Dezembro de 2016

___________________________________________

(Celso Azarias Macie)

viii


DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho aos meus familiares, amigos e professores, cujos conselhos e ensinamentos

tornaram-me no que sou hoje. Também dedico-o á minha primeira sorte, Ailton Macie, esperando

que ele siga o caminho da formação contínua na vida.

ix


AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradeço a Deus todo poderoso, pela saúde e força que tem me dado

durante todas fases da minha vida.

Agradeço aos Meus pais, Azarias Macie e Isabel Matusse, pela educação, pelo apoio

incondicional e pelas oportunidades que me proporcionaram em todas fases da minha

formação. Endereço os meus agradecimentos ás minhas irmãs: Laura Macie; Helena

Macie; Sónia Macie e Gilda Macie e, á minha namorada Wilma Inguane, pelo apoio que

todas elas me proporcionaram.

Meus profundos agradecimentos são extensivos ao meu Supervisor Tomás Nhabetse pelas

orientações valiosas dadas pacientemente em todas fases do trabalho.

Também agradeço aos meus colegas de turma que me apoiaram durante a minha

formação e durante a execução da pesquisa, especialmente ao Sebastião Zimba, Hercídio

Hassane e Lucas Chirrindzane Junior, este último que sempre mostrou-se disponível para

discussões.

Deixo aqui os meus agradecimentos a todos aqueles que directa ou indirectamente

contribuiram para tornar real o meu sonho de formação nesta área e, aos que contribuiram

para a materialização da minha pesquisa, resultando neste trabalho escrito.

“Acredito muito na sorte e descubro que,

quanto mais trabalho, mais sorte eu tenho.”

(Stephen Leacock)

x


RESUMO

A evolução tecnológica associada ao crescimento dos países, gera um aumento cada vez maior da

demanda energética ao nível mundial e especificamente ao nível nacional. Devido á falta de

satisfação flexível desta crescente demanda energética, especificamente nas zonas rurais, os

habitentes destas, procuram vários meios de satisfação destas necessidades energéticas, tudo na

tentativa de se enquadrarem no rítimo de evolução tecnológica e crescimento do país mas,

geralmente são usadas fontes de geração de electricidade muito pouco sustentáveis. Assim, a

necessidade de criação de bases para implementação de sistemas de geração alternativa de

energia eléctrica para a localidade de Maciene, mais especificamente de sistemas fotovoltaicos

autónomos domiciliares para electrificação residencial, fez com que os sistemas fotovoltaicos

autónomos domiciliares constituissem o objecto de estudo da pesquisa executada, objectivando-

se apurar a viabilidade (técnica e económica) para electrificação residencial através de SFVA’s,

estudo executado principalmente com auxílio da abordagem quantitativa. Após o levantamento

de informação prévia acerca do local de estudo, que possibilitou a selecção da amostra, estimou-

se a demanda energética na qual se baseou o estudo. A seguir quantificou-se a radiação solar no

local de estudo e, dimensionou-se os sistemas fotovoltáicos. A viabilidade técnica foi analisada

com base na geração fotovoltaica esperada comparada com a demanda energética mensal e, a

análise da viabilidade económica teve como base o investimento inicial nestes sistemas,

adicionado ao custo de manutençao dos mesmos, cuja razão com o rendimento pela compra de

electricidade pelo cliente, forneceu o tempo de retorno dos investimentos. Implementando os

sistemas fotovoltaicos estudados, os investimentos iniciais seriam de 50.350,00 meticais e

100.060,00 meticais para os cenários A e B respectivamente, com tempos de retorno de 13 anos e

9 anos para estes cenários na mesma ordem sendo que estes investimentos podem retornar em

tempo inferior ao tempo de vida útil dos sistemas, o que garante lucros nos restantes anos. Assim,

conclui-se que os sistemas fotovoltaicos autónomos domiciliares estudados mostram-se técnica e

economicamente viáveis neste local de estudo, quando comparados com as fontes que

actualmente são usadas para satisfação de necessidades energéticas.

Palavras-chave: Viabilidade. Sistemas fotovoltaicos. Electrificação residencial.

xi


ABSTRACT

The technological evolution associated with the growth of the countries, generates an increasing

increase of the energy demand at the world-wide level and specifically at the national level. Due

to the lack of flexible satisfaction of this growing energy demand, specifically in the rural areas,

the inhabitants of these, seek various means of satisfying these energy needs, all in an attempt to

fit the rhythm of evolution and growth of the country, but are generally used sources very little

sustainable generation of electricity. Thus, the need to create bases for the implementation of

alternative electric power generation systems for the locality of Maciene, more specifically of

autonomous homevoltaic photovoltaic systems for residential electrification, has made

autonomous photovoltaic systems domiciliares constituted the object of research study

Performed. The objective of this research was to determine the feasibility (technical and

economic) for residential electrification through autonomous photovoltaic systems, a study

executed mainly with the help of the quantitative approach. After the previous information about

the study site, which made possible the selection of the sample, the energy demand on which the

study was based was estimated. Then, the solar radiation was quantified at the study site and the

photovoltaic systems were dimensioned. The technical feasibility was analyzed based on the

expected photovoltaic generation compared to the monthly energy demand, and the economic

feasibility analysis was based on the initial investment in these systems, added to the cost of

maintenance of the same, whose ratio to the income from the purchase of electricity by the client,

provided the time of return of the investments. By implementing the photovoltaic systems

studied, the initial investments would be 50,350.00 meticals and 100,060.00 meticals for

scenarios A and B respectively, with return times of 13 years and 9 years for these scenarios in

the same order and these investments may return in less time than the useful life of the systems,

which guarantees profits in the remaining years. Thus, it is concluded that the home-based

autonomous photovoltaic systems studied are technically and economically viable at this study

site when compared to the sources currently used to satisfy energy needs.

Key words: Feasibility. Photovoltaic systems. Residential electrification.

12


CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO

1.1 Contextualização

O fornecimento de energia eléctrica é um dos principais pilares para o desenvolvimento, tanto

social e assim como económico das comunidades. Mesmo assim, as estatísticas mostram que

muitas comunidades em Moçambique, principalmente das zonas rurais encontram-se isoladas das

redes eléctricas públicas, aspecto que de qualquer forma retarda o seu desenvolvimento.

Assim que é geralmente impraticável manter-se estas comunidades na dependência pela

electrificação convencional (através da rede eléctrica nacional), torna-se necessária a

implementação de fontes alternativas de energia, de tal forma que as necessidades energéticas

destas comunidades sejam satisfeitas da forma mais flexível possível. Estas alternativas

energéticas, incluem em particular a energia solar fotovoltáica, energia limpa e renovável e que

constitui o objecto de estudo deste trabalho.

Dependendo da dimensão e papel que os sistemas fotovoltaicos devem desempenhar, cresce a

complexidade e a importância do uso e do dimensionamento correctos dos seus equipamentos

constituintes. Deste modo, é importante para além do conhecimento do potencial solar numa

certa região, a análise da viabilidade da instalação de sistemas de aproveitamento da energia solar

para fornecimento de electricidade.

Este trabalho objectiva apurar a viabilidade dos sistemas fotovoltáicos autónomos domiciliares

para a electrificação residencial, especialmente na localidade de Maciene (Posto administrativo

de Chongoene, Distrito de Xai-Xai, Província de Gaza). Aborda-se um assunto tendente a trazer

bases para implementação de fontes alternativas de electrificação rural, estas que podem gerar

electricidade de forma autónoma ou descentralizada, diminuindo assim a forte dependência pela

electrificação através da rede eléctrica convencional ou através de outras fontes insustentáveis de

geração de electricidade.

Quanto á estrutura, este trabalho apresenta os capítulos seguintes: INTRODUÇÃO (I);

REFERENCIAL TEÓRICO (II), METODOLOGIA (III), RESULTADOS E DISCUSSÃO (IV),

CONCLUSÃO (V) e por fim as REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (VI).

13


1.2 Delimitação do tema

O presente trabalho, dedica-se ao estudo das energias renováveis, especificamente ao

aproveitamento eléctrico da energia solar para a electrificação de edificações rurais na localidade

de Maciene. Limita-se exclusivamente ao estudo da viabilidade de implementação de sistemas

fotovoltáicos autónomos domiciliares para a electrificação residencial, acompanhada de uma

análise comparativa entre estas e as fontes convencionais localmente usadas como alternativas

para geração de electricidade.

Campo de investigação

Figura 1.1 Localização do campo de investigação (Fonte: Google earth Pro – 25/02/16)

1.3 Problema de pesquisa

O desenvolvimento industrial e social, que alia-se ao aumento da utilização de equipamentos

eléctricos no dia-a-dia, proporciona um aumento das necessidades energéticas, seja a nível

mundial ou especificamente a nível nacional. Sabe-se que este aumento da demanda energética

nem sempre é acompanhado por maiores investimentos na geração de energia eléctrica,

principalmente nas zonas rurais. Este problema da falta de fornecimento de energia eléctrica para

as comunidades rurais nem sempre é resolvido, sendo uma das causas, o desinterresse por parte

das empresas concessionárias, pois nem sempre a universalização de electricidade é rentável

economicamente.

A falta de disponibilização da energia eléctrica de rede nacional, observa-se, para além de várias

zonas rurais, na localidade de Maciene, onde embora ultimamente haja construção de algumas

redes convencionais de distribuição eléctrica, verifica-se que as poucas redes eléctricas públicas

passam a vários quilómetros distantes de muitos bairros, fazendo com que muitas residências

encontrem-se isoladas daquelas.

14


Como consequência do excessivo distanciamento das redes de distribuição eléctrica em relação

ás residências, alguns proprietários de certas residêncais optam pela extensão individualizada da

rede eléctrica independentemente da distância entre a rede e o consumidor, processo que pelo que

tivemos informação, traz consigo várias desvantagens, como a demora para que a electricidade

chegue ao consumidor, mesmo que este seja o responsável pelas necessidades económicas e o

pouco ou nenhum retorno do investimento, pois por mais que já esteja feita a extensão da rede, a

maioria das residências continua afastada desta devido á dispersão destas dentro do bairro.

Em outros casos, na tentativa de evitar este tipo de investimento ou por dificuldades económicas,

proprietários de certas residências rurais, optam pelo uso de módulos solares mas, mal

dimensionados, o que faz com que a energia acumulada não seja suficiente para atender ás

necessidades eléctricas básicas da residência por um tempo significante. Também há predomínio

do uso de geradores eléctricos a gasolina, mas este uso mostra-se pouco prático devido aos gastos

constantes, associados á constante compra de combustível e constantes reparações.

A partir dos aspectos descritos atrás, a pesquisa levada a cabo, visava responder á seguinte

questão:

Até que ponto a implementação de sistemas fotovoltaicos para a electrificação residencial

em Maciene, pode ser uma alternativa energética técnica e economicamente viável?

1.4 Objectivos

1.4.1 Objectivo geral

Estudar a viabilidade (técnica e económica) de implementação de sistemas fotovoltaicos

autónomos domiciliares para a electrificação residencial na localidade de Maciene.

1.4.1.1 Objectivos específicos

Identificar as fontes actualmente usadas para satisfação das necessidades energéticas

aliadas á iluminação e uso de equipamentos eléctricos nas residências do local de estudo;

Estimar a demanda energética das residências do estudo, tendo-se em conta as actividades

de renda localmente praticadas de modo a icluir-se na demanda, as necessidades futuras

alidadas á futura aquisição de equipamentos eléctricos e, o tamanho de agregados

familiares;

Descrever o comportamento quantitativo da radiação solar do local do estudo ao longo

dos diferentes meses do ano;

15


Simular a electrificação residencial através de sistemas fotovoltáicos autónomos

domiciliares no local de estudo;

Apurar a viabilidade da implementação dos sistemas fotovoltaicos autónomos

domiciliares para a electrificação residencial em Maciene, tendo-se em conta o

investimento inicial e o seu tempo de retorno e as vantagens e desvantagens desta

comparativamente às alternativas de satisfação de necessidades energéticas actualmente

usadas no local de estudo.

1.5 Hipóteses

Aliada a não disponibilização de energia eléctrica de rede nacional em muitos bairros do

local de estudo, é possível que a satisfação das necessidades energéticas de iluminação e

uso de equipamentos eléctricos, seja garantida por candeeiros a petróleo e módulos

solares e geradores a gasolina;

Tendo-se em conta que as actividades de renda garantem a aquisição de equipamentos

eléctricos e que o tamanho de agregados familiares tem influência directa no consumo

energético, este pode ser estimado a partir daqueles pressupostos.

Quando o sistema fotovoltaico é dimensionado adequadamente, a energia que o sol

fornece no loacal de estudo, pode garantir a electrificação residencial de forma adequada;

Tendo conhecimento da estimativa da demanda energética a ser atendida e a energia solar

localmente disponível, pode-se simular a implementação de um sistema fotovoltáico

domiciliar para electrificação residencial;

Devido á possibilidade de serem usados de forma descentralizada e assim independentes

da dispersão das residências, os sistemas fotovoltáicos autónomos domiciliares podem

mostrar-se viáveis para satisfação de necessidades energéticas.

1.6 Variáveis

Assume-se como variável dependente a viabilidade dos sistemas fotovoltáicos autónomos

domiciliares para electrificação residencial em Maciene e, como variáveis causais ou

independentes a energia solar localmente disponível e a demanda energética, pois estas

influenciam na determinação da variável dependente.

16


1.7 Justificativa

O serviço de electrificação rural através da rede eléctrica convencional, tem tido como principal

obstáculo o afastamento dos bairros em relação a rede eléctrica já existente, aliado á dispersão

geográfica das residências, baixo consumo por residência, elevado custo operacional, o que pode

resultar num baixo retorno ou até mesmo em prejuízo financeiro para a concessionária.

Devido a estes obstáculos característicos das zonas rurais e em especial da localidade de

Maciene, tem sido pouco prático a electrificação através da extensão da rede eléctrica

convencional. São estes obstáculos que afastam deste estudo a possibilidade de electrificação

residencial em Maciene através de mini-centrais de geração de electricidade.

Assim o estudo justifica-se por abordar um assunto tendente a trazer outras fontes de

electrificação residencial na localidade de Maciene, estas que podem gerar energia eléctrica de

forma autónoma ou descentralizada, diminuindo assim a forte dependência pela electrifição

através da rede eléctrica convencional.

Neste âmbito de energias, este trabalho mostra-se relevante por abordar um tema de interresse

social e económico, pois o desenvolvimento de uma comunidade está por lado associado a

disponibilidade de energia eléctrica, que pode garantir desde o bombeamento de água para o

consumo e irrigação até ao lazer, o que pode melhor a vida das comunidades, pois a falta de

energia eléctrica tem como consequência a existência de assimetrias sociais nas condições e

qualidade de vida, tais como: a falta de oportunidade para o crescimento, o fluxo migratório para

as cidades ou outras regiões já electrificadas e a falta de esperança desta sociedade local no

futuro.

17


CAPÍTULO II

REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 A Radiação solar e insolação

O Sol

O sol é uma estrela de tamanho médio, cuja distância em relação à terra varia devido a

excetricidade da órbita terrestre. Existe uma grandeza chamada de unidade astronómica,

, como sendo a distância média entre a terra e o sol.

De acordo com Trieb, F.; et all (1997), citado por Chambule (2010), a temperatura do sol

aproxima-se à de um corpo negro em equilìbrio termodinâmico, cerca de 6000 K. O diâmetro do

sol è 108 vezes maior que o da terra, sendo de 1.390.000 Km. Tambèm o sol è 1.300.000 vezes

mais volumoso que a terra. Tem como composição quìmica básica: 85% de hidrogénio; 14,8% de

Hèlio e 0,2% de outros elementos.

Radiação Solar

Entende-se radiação como sendo uma das formas de transmissão de energia, através da qual a

energia se propaga sem a presença de um meio material. Assim, a radiação solar é explicada

como sendo a energia emitida pelo sol, que se propaga no espaço, sob forma de ondas

electromagnéticas, podendo se observar aspectos ondulatórios e corpusculares. Sob ponto de

vista ondulatório, a radiação solar propaga-se a uma velocidade constante, denominada constante

da luz ( ⁄ ), a uma frequência ( e a um dado comprimento de onda , sendo

que estas três grandezas relacionam-se através da expressão:

(1)

Onde: – é a constante da velocidade da luz ( ⁄ ); – é o comprimento

de onda e – a frequência de oscilação.

A radiação solar é também caracterizada pelo espectro de radiação electromagnética subdividido

em três regiões principais em função de comprimento de onda: UV (ultravioleta), VIS (visível) e

IV (infravermelho), com 7% , 47% e 46% da radiação respectivamente, como ilustra a figura 2.1.

18


Figura 2.1: Espectro electromagnético da radiação solar no topo da atmosfera, bandas espectrais e

contribuição destas (em termos percentuais).

Quando emitida a radiação solar, durante o seu percurso á superfície terrestre ela sofre processos

de atenuação, nomeadamente a difusão, a reflexão e a absorção. É devido a esta atenuação que a

radição solar apresenta-se sob duas componentes: radiação difusa e a radiação directa (TAMELE,

2007).

A radiação difusa é a resultante da acção de espalhamento da radiação solar pela atmosfera e que

atinge a superfície após ter sofrido um ou mais desvios. Já a radiação directa provém

directamente do disco solar quando este se mostra total ou parcialmente visível.

Tendo em conta as duas componentes, a radiação solar global é a quantidade da energia solar que

num dado instante e local atinge a superfície terrestre, ou seja, a radiação solar proveniente de um

ângulo sólido de que incide sobre a superfície terrestre (VAREJÃO, 2006).

A radiação global é dada por:

(2)

Onde: – é a radiação global; – é a radiação directa; - é a radiação difusa.

Assim, se o sol estiver oculto, a radiação global que alcança o observador é exclusivamente

difusa mas, num dia de céu limpo não se pode assumir que a radiação total que atinge um local é

apenas directa, pois sempre existem na atmosfera outras partículas que não sejam as nuvens,

capazes de expalhar (difundir) a radiação solar, aspecto sustentado por Pinho & Galdino (2004)

19


que afirma que mesmo num dia totalmente sem nuvens, pelo menos 20% da radiação solar que

atinge a superfície terrestre é difusa.

Insolação

A Insolação é definida como sendo o número de horas de brilho solar, ou seja, é o período do dia

em que o sol não se encontra coberto. De acordo com Varejão (2006), é basicamente o intervalo

de tempo em que o disco solar permanece visível, entre o nascimento e o ocaso do sol, para um

observador localizado em um dado ponto da superfície terrestre.

2.2 Instrumentos de medição

i. Medição da radiação solar

No que tange ás técnicas de medição da radiação solar, Tamele (2007) afirma que existem duas

técnicas de medição: A medição directa e a medição indirecta, sendo que na primeira técnica são

usados instrumentos para obtenção de valores totalmente exactos e na segunda técnica usam-se

modelos matemáticos para estimar a radiação solar global a partir de outras variáveis

meteorológicas. De referir que o conhecimento do comportamento quantitativo da radiação solar

é uma das variáveis de maior peso para o desenvolvimento de um projecto de aproveitamento

eléctrico da energia solar, sendo que a obtenção destes dados serve basicamente para: identificar

e seleccionar a localização do sistema de aproveitamento da energia solar; dimensionar o gerador

fotovoltaico; estimar a produção anual, mensal ou diária e também dimensionar o sistema de

armazenamento (caso seja necessário). Neste caso, descrevem-se os intrumentos de medição

directa da radiação solar, destacando: Periliómetro e o Piranómetro.

Periliómetro

O periliómetro é o instrumento usado para medir a componente directa da radiação solar,

perpendicularmente á direcção de sua propagação, ou seja com incidência normal á superfície.

Este instrumento bloqueia a radiação difusa quando instado nele um sensor termoeléctrico,

apontando directamente ao sol e caracteriza-se por apresentar uma pequena abertura de forma a

“visualizar” apenas o diso solar e a região vizinha denominada circunsolar. A figura 2.2 apresenta

o periliómetro.

20


Figura 2.2: Periliómetro – usado para medir a radiação directa. Fonte: Vasconcelos (2013)

Piranómetro

É o instrumento usado para medir a radiação solar que atinge a uma superfície plana, proveniente

de todo hemisfério. São usados para determinação da radiação solar global e, quando adaptados

são capazes de medir a radiação difusa, sendo que para a mediçao da componente difusa, adapta-

se uma máscara adicional no piranómetro para filtrar a radiação directa e deixar passar apenas a

difusa. As figura 2.3 e 2.4 representam respectivamente o piranómetro que mede a radiação

global e o piranómetro adaptado para medição da radiação difusa.

Figura 2.3: Medidor da radiação global Figura 2.4: Medidor da radiação difusa

Fonte: Vasconcelos (2013)

Medição da insolação

A medição do número de horas de brilho solar é feita através da técnica da medição directa, ou

seja com o uso de instrumento de medição. Para tal usa-se o heliógrafo de Campbell-Stokes. É

formado por uma esfera de vidro transparente, montada em um eixo inclinável, colocando-se

neste um papel especial, chamado heliograma impresso em escala horária. O foco luminoso

queima devido á radiação directa, sendo que quando o sol fica oculto a queima é interrompida,

registando-se assim o intervalo de tempo em que o sol esteve descoberto em um dia (VAREJÃO,

2006).

21


Figura 2.5: Heliógrafo de Campbell-Stokes. Fonte: (Website 1)

2.3 Energia solar fotovoltaica

A energia solar fotovoltàica é a energia obtida através da conversão directa da luz em

electricidade (Efeito fotovoltáico), sendo a célula fotovoltáica, um dispositivo fabricado com

material semicondutor, a unidade fundamental desse processo de conversão (PINHO &

GALDINO, 2004). Os módulos solares são compostos por células solares, que captam a luz do

sol e convertem-na em energia eléctrica.

Efeito fotovoltáico: O efeito fotovoltaico foi descoberto por Edmond Becquerel, em 1839. Este

efeito implica o aparecimento de uma diferença de potencial (ddp) nos terminais de uma célula

electroquímica causada pela absorção de luz. Em 1876 foi concebido o primeiro aparato

fotovoltáico advindo dos estudos da Física do estado sólido e, apenas em 1956, iniciou-se a

produção industrial.

2.3.1 Tipos de sistemas fotovoltaicos

Os sistemas fotovoltáicos são sistemas de geração de energia eléctrica através da conversão

directa da energia proveniente do sol, sendo que esta energia gerada tem como algumas

aplicações básicas:

Bombeamento de água;

Electrificação (residencial ou não; rural ou não)

Refrigeração de vacinas; entre outros.

Os arranjos de sistemas fotovoltaicos dependem basicamente do tipo de carga a ser atendida,

sendo que existem basicamente:

22


Sistemas fotovoltaicos isolados (Off-Grid): São sistemas de geração de energia eléctrica a

partir da energia solar nos quais a geração e o consumo de energia eléctrica constituem

um circuito independente de outros.

Sistemas conectados á rede (On-Grid): É o caso em que o sistema fotovoltaico funciona

como uma fonte de geração de energia eléctrica complementar á rede eléctrica local e, a

energia gerada pelo sistema fotovoltaico pode ser vendida á rede electrica.

Sistemas hibridos: Aqui, há combinação do SFV com outras fontes para assegurarem a

carga da bateria na ausência do sol. Ex.: geradores eólicos, geradores a gasolina.

2.4 Módulos fotovoltáicos e sua instalação

2.4.1 Módulos fotovoltaicos

Estes equipamentos permitem converter directamente em energia eléctrica a energia proveniente

do sol que incide em sua superfície. De acordo com Pinho & Galdino (2004), cada módulo

fotovoltaico é composto por células de materiais semicondutores, também chamadas de células

solares e são responsáveis pela conversão da radiação solar em electricidade. A eficiência de

conversão do processo fotovoltaico está directamente relacionada com a fracção do espectro solar

absorvida pelas células, pois apenas os fotões que efectivamente forem absorvidos pelo material

semicondutor é que contribuirão para a geração da corrente eléctrica. Outro factor que interfere

na eficiência da geração de energia eléctrica é o sombreamento. As células em um módulo

fotovoltaico estão conectadas em série, isso significa que se uma célula não recebe nenhuma luz

ela deixará de gerar energia eléctrica, limitando a corrente das demais células e comprometendo

desta forma todo o sistema. Para evitar isso, os fabricantes instalam em grupos de células diodos

de by-pass que possuem a função de desviar a corrente quando ocorre o efeito do sombreamento.

2.4.2 Instalação de módulos fotovoltaicos

i. Associação de Módulos fotovoltaicos

Existem basicamente três tipos de associação de módulos solares num sistema fotovoltáico:

Associação em série: Objectiva-se com esta associação aumentar a tensão tensão do

sistema tornando-a a soma das tensoões individuais dos módulos mas, mantendo a

corrente, sendo a mesma corrente fornecida por um módulo. Este tipo de associação é

ilustrado na figura 2.6.

23


Figura 2.6: Associação em série de módulos solares. Fonte: Da costa (2010)

Associação em paralelo: Neste tipo de associação, aumenta-se a intensidade da corrente,

sendo o somatório das intensidades individuais, mantendo-se a tensão. Um exemplo deste

tipo de associação está ilustrado na figura 2.7.

Figura 2.7: Associação em paralelo de módulos solares. Fonte: Da costa (2010)

Associação híbrida: Para sistemas que exigem valores elevados para as duas variáveis

(tensão e corrente), opta-se pela associação híbrida, na qual tanto a corrente e a tensão

têm valores acima dos fornecidos por cada módulo. A ilustração deste tipo de associação

pode ser visualizada na figura 2.8.

Figura 2.8: Associação híbrida de módulos solares. Fonte: (Website 2)

24


ii. Orientação dos módulos solares

Tendo-se em conta que o sol nasce no Leste e põe-se no oeste, durante o dia, diferentes ângulos

azimutais são descritos pelo sol em seu movimento aparente e, se os módulos são montados com

face voltada para o Leste (nascente), apenas pode ser aproveitada a energia no perídodo antes do

meio dia solar e, caso montados com face voltada para Oeste (poente), haveria aproveitamento da

energia solar apenas a partir do meio dia solar. Assim, torna-se necessário instalar os módulos

fotovoltaicos com a face voltada para o norte geográfico de tal forma que tanto os raios solares

matutinos e assim como os vespertinos sejam aproveitados e ao meio dia solar tenham a maior

incidência dos raios solares.

iii. Inclinação dos módulos solares

Figura 2.9: Ângulo de incidência dos raios solares no módulo fotovoltaico. Fonte: Vasconcelos

(2013)

A melhor forma de aproveitamento dos raios solares é instalando-se o módulo solar de modo que

os raios incidam perpendicularmente nele, passando a ser mas, como a altura solar varia ao

longo do ano, variará. Assim é necessário estimar o ângulo para maximizar a captação. Um

dos métodos de estimação de é com base na latitude local. A tabela 2.1 mostra o cálculo de

com base na latitude:

Tabela 2.1: Determinação do ângulo de inclinação do módulo solar

Latitude

local

Ângulo recomendado

Fonte: Villalva & Gazoli, (2012)

25


iv. Distância mínima entre os módulos

No caso em que existe mais de um painél solar ou mais de um módulo e que, haverá instalação de

um painél ou módulo um por de trás do outro, é necessário determinar a separação dos módulos

ou painéis de modo que se possa evitar que um crie sombra para o outro. A figura 2.10 apresenta

a relação entre ângulos de dois painéis fotovoltaicos.

Figura 2.10: Angulação entre dois painéis fotovoltaicos. Fonte: Di Sousa (2010).

Onde: d – é a distância mínima entre os painéis, Z – é a altura relativa à inclinação do painel,

é a altura solar ao meio dia no solstício de inverno, – é a altura do painel fotovoltaico,

que pode corresponder ao comprimento ou á largura deste, dependendo da sua disposição (se

vertical ou horizontal), e α – é a inclinação do painel em relação à horizontal.

Assim, a distância mínima entre os painéis é dada por:

(3)

Sendo que: (3.1)

E também: (3.2)

2.5 Baterias, controlador de carga e inversor

i. Baterias

As baterias são dispositivos acumuladores ou armazenadores de energia. São dispositivos

electroquímicos que durante o seu carregamento transformam energia eléctrica em energia

química (para armazenamento) e, transformam energia química em energia eléctrica durante o

descarregamento para alimentação de equipamentos eléctricos. Elas podem ser divididas em dois

grupos, que são: células primárias, que são as baterias não recarregáveis e que quando se

descarregam totalmente, sua vida útil termina e são assim inutilizadas, e células secundárias, que

26


são baterias recarregáveis. Um processo de descarga seguido de um processo de carregamento

que restabeleça completamente a capacidade da bateria é denominado “ciclo”. A vida útil de uma

bateria pode ser definida pelo número de ciclos que ela pode realizar. A figura 2.11 ilustra os três

tipos de associação de baterias.

Figura 2.11: Diferentes tipos de associação de baterias

A vida útil das baterias é influenciada por dois factores principais: A temperatura e a profunidade

de descarga. De forma geral, as baterias têm três funções básicas em sistemas fotovoltáicos:

garantir autonomia do sistema, estabilizar a tensão e fornecer corrente elevada (caso necessário).

ii. Controlador de carga

Quando o equipamento é ligado á bateria, a quantidade de energia eléctrica armazenada na

bateria vai diminuindo á medida que o tempo passa. Para evitar-se que a bateria se descarregue

por completo nos períodos longos sem insolação e de grande consumo (geralmente á noite), é

conveniente instalar-se um controlador de carga, dispositivo que monitora a carga da bateria e

impede o sobredescarregamento. Já em períodos de grande insolação e pequeno consumo de

energia, o controlador de carga evita o sobrecarregamento, desconectando o módulo (BRAGA,

2008). A figura 2.12 ilustra o esquema de ligação de componentes do SFV ao controlador.

Figura 2.12: Esquema de ligação eléctrica dos componentes do SFV ao controlador.

27


iii. Inversor cc-ca

A tensão produzida pelos painéis fotovoltaicos durante o processo de conversão da energia solar

em energia eléctrica é do tipo contínua, facto que limita, em muitos casos o consumo de energia e

os usos finais, pois o mercado de equipamentos alimentados com este tipo de tensão é ainda

limitado. Nos casos em que se deseja usar aparelhos em corrente alternada (ca), o sistema

necessitará de possuir um inversor de corrente contínua em alternada.

2.6 Renda e agregado familiares versus demanda energética

Renda ou anuidade é definida como sendo o conjunto, finito ou infinito, de pagamentos PMT1,

PMT2, ....., PMTj, cujos elementos denominados termos da renda podem ocorrer em datas

preestabelecidas ou não. São três, o prarâmetros básicos para a classificação da renda,

nomeadamente:

Número de termos de renda: Que é o número de pagamentos ou recepções da renda;

Valores dos termos da renda: São os valores de cada termo da renda e,

Vencimento da renda: Data do pagamento ou recepção de cada termo da renda.

As anuidades ou rendas podem ser classificadas segundo vários critérios ou pontos de vista mas

de forma geral podem ser classificadas quanto á variação de seus elementos (parâmetros): Podem

ser rendas certas (quando todos seus elementos ou parâmetros são previamente fixados e

cumpridos) e a renda aleatória (aquela em que pelo menos um dos seus elementos não está fixado

ou determinado).

As pesquisas econométricas relacionam o consumo de energia eléctrica com vários factores

(dentre os quais: factores sociais, económicos e demográficos), sendo do nosso interresse: O

factor demográfico (especificamente o tamanho do agregado familiar) e o factor económico

(especificamente a renda familiar).

Lin (2003), citado por De Sousa (2010) afirma que o crescimento da população é determinante no

consumo energético. Afirma que á medida que a população aumenta é esperado também o

aumento do consumo ou simplesmente da procura da energia eléctrica. Pachauri (2004), ainda

citado pelo mesmo autor, destaca a renda familiar como sendo importante variável na procura ou

no consumo energético, visto que a renda é a base para a aquisição de equipamentos eléctricos.

28


CAPÍTULO III

METODOLOGIA

3.1 Metodologia

Este trabalho é resultado de uma pesquisa quantitativa, que consiste na actuação realística,

apresentando dados, indicadores ou tendências possíveis de serem observados, de acordo com

Borgan e Biklen (1994), citado por Chambule (2010). Assim, foram usadas medidas numéricas

para testar hipóteses, com base nos dados recolhidos.

Para o alcance dos objectivos previamente traçado, a pesquisa obedeceu o seguinte processo

metodológico:

Recolha de dados sobre as fontes actualmente usadas para satisfação das necessidades

energéticas aliadas á iluminação e uso de equipamentos eléctricos nas residências do local

de estudo. No que concerne aos dados sobre as rendas familiares, recolheu-se apenas de

dados sobre as actividades de renda e foram relacionadas com o que os residentes seriam

capazes de adquir caso houvesse electricidade pois, notou-se que na maioria dos casos as

rendas são aleatórias, o que dificulta a sua determinação;

Estimativa da demanda energética familiar para cada residência. Os dados da demanda

energética estimada por residência foram organizados em dois cenários, o CENÁRIO A

que corresponde às residências com demanda energética estimada abaixo de e

o CENÁRIO B que corresponde ao grupo de residências cuja demanda energética

estimada está acima de , isto com objectivo de diminuir cada vez mais o

desvio médio (o valor com que a demanda energética familiar se desvia da demanda

energética média do conjunto de residências de cada cenário);

Dimensionamento de equipamentos constituintes do sistema fotovoltaico autónomo

domiciliar para cada cenário, ou seja, para cada conjunto de residências;

Análise da viabilidade técnica (mais especificamente a geração esperada comparada á

demanda energética) e económica da tecnologia fotovoltaico estudada.

29


3.1.1 Técnicas de pesquisa

São, de acordo com Marconi & Lakatos (2003) um conjunto de processos de que se serve uma

ciência para a recolha de informações de interresse, são também, a habilidade para usar esses

processos ou normas, na obtenção de seus propósitos.

As técnicas usadas na pesquisa foram:

i. Documentação indirecta – Esta é uma técnica que esteve presente em todas fases do

trabalho, visto que abrange a pesquisa bibliográfica e a pesquisa documental,

principalmente para a obtenção do suporte teórico e da informação acerca do

comportamento da radiação solar em XaiXai.

ii. Documentação directa – Esta subdivide-se em observação directa intensiva e a

observação directa extensiva.

Da observação directa intensiva foi usada:

a) Observação – que consiste na utilização dos sentidos na obtenção de determinados

aspectos da realidade, não sendo apenas o acto de ver e ouvir, mas também de examinar

factos ou fenómenos que se deseja estudar. Neste caso usamos a observação não

participante embora sistemática.

b) Entrevista – é uma conversação efectuada face a face, que proporciona ao entrevistador, a

informação necessária. No trabalho, o tipo de entrevista foi a entrevista despadronizada

ou não estruturada, na qual o entrevistador tem liberdade para desenvolver cada situação

em qualquer direcção que considere adequada, sendo que as perguntas são abertas e

podem ser respondidas dentro de uma conversação informal, o que permite explorar

amplamente uma questão.

Estas técnicas ajudaram na obtenção de informações sobre a renda ou basicamente sobre as

actividades de renda, o tamanho do agregado familiar, os equipamentos eléctricos já existentes

em algumas residências, as ocupações dos integrantes de cada família, seus hábitos e mais.

Da observação directa extensiva usou-se o formulário, este que consiste num roteiro de perguntas

enunciadas pelo entrevistador e preenchidas por ele com as respostas do pesquisado.

30


3.1.2 Amostragem

A fase da recolha de informação prévia foi muito útil pois permitiu conhecer melhor o local, as

actividades de renda características de vários habitantes, e principalmente o tipo de edificios

predominante neste local, pois este último associado ao agregado familiar, constitui um factor

impulsionador do consumo energético. Esta fase constitui a caracterização das residências do

local de estudo.

Seleccionamos um conjunto de residências no qual incluimos residências de diferentes

características, destacando os tipos de casa, as actividades de renda e o tamanho de agregado

familiar, de forma a garantirmos uma amostra qualitativamente representativa da população.

De referir então, que não se tratou de uma amostragem aleatória. No que tange ao tamanho da

amostra, trabalhamos com 38 residências, de um universo de 58, o correspondente a

aproximadamente 66% do universo.

31


CAPÍTULO IV

RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Apresentação de resultados

4.1.1 Fontes de satisfação de necessidades energéticas

A partir do trabalho feito no campo de pesquisa, verificou-se a existência de equipamentos

eléctricos, principalmente equipamentos de som em várias residências, embora ainda não haja

energia eléctrica convencional ou de aproveitamento solar ou eólico. Estes equipamentos são

geralmente usados em ocasiões especiais, com uso previamente planificado, accionados por

geradores a gasolina. Os módulos solares, para as residências que os possuem, são geralmente

mal dimensionados e, com utilidade limitada ao carregamento de telefones e accionamento de

alguns equipamentos eléctricos alimentados por corrente contínua. Em nenhuma situação os

módulos solares e os geradores a gasolina são usados para o fornecimento de electricidade

exclusivamente para fins de iluminação, esta que é garantida por velas e candeeiros (a petróleo e

eléctricos a pilhas), cuja quantidade de usuários de cada fonte é ilustrado no gráfico 4.1.

Gáfico 4.1. Fontes de luz vs. Número de utilizadores (residências)

O gráfico 4.1 apresenta as fontes de luz usadas para garantir a iluminação, não havendo, como já

tinha sido dito, o uso de geradores a gasolina e módulos solares para o efeito.

19

23

7

0 0 0

5

10

15

20

25

Candeeiro apilhas

Candeeiro apetróleo

Vela Gerador agasolina

Modulo solar

Nú

me

ro d

e r

esi

dê

nci

as

uti

lizad

ora

s

Fontes de luz

32


4.1.2 Estimativa da demanda energética

A demanda energética (em estudo), tem dois determinantes principais: Os electrodomésticos e a

iluminação. No que tange ao consumo por iluminação, procura-se conhecer apenas a quantidade

e características de lâmpadas a serem usadas e assim como o tempo de seu uso (que neste caso foi

previsto a partir dos hábitos das residências dos poucos bairros já electrificados e parcialmente

estimado com base no tamanho do agregado familiar e realidade de cada residência). Quanto aos

electrodomésticos, precisa-se ter em conta vários aspectos, por tratar-se de um estudo num local

que ainda não há alguma forma de geração de electricidade que possa nos fornecer (de forma

numérica) o consumo desta forma de energia. Assim, houve necessidade de identificarmos e

caracterizarmos os electrodomésticos já existentes em cada residência e também, prever os

electrodomésticos que podem vir a ser adquiridos em cada família caso seja disponibilizada a

energia eléctrica e se a renda permitir. Assim surgiu a necessidade de estimarmos o consumo

energético olhando para as actividades que garantem a renda de cada família, acreditando-se que

a demanda energética pode vir a aumentar com o tempo, se for disponibilizada a energia eléctrica

e a renda permitir. O gráfico 4.2 indica as principais actividades de renda identificadas e assim

como a quantidade das residências que praticam cada uma.

Gráfico 4.2: Actividades de renda predominantes no local de estudo.

De forma a abrangir-se o possível aumento da demanda energética, influenciado pela aquisição

de electrodomésticos, analisa-se a influência da renda familiar na aquisição destes. Para tal houve

necessidade de, conhecidas as actividades de renda e o que elas garantem em cada família,

questionar acerca dos electrodomésticos que cada família seria capaz de adquirir caso fosse

38 38

25

16

0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Agricultura Pecuária Comércio Profissão liberal Pesca

Nu

me

ro d

e R

esi

dê

nci

as

Actividades de renda

33


disponibilizada a energia eléctrica. Para além de questionar acerca dos equipamentos que as

actividades de renda podem garantir a sua aquisição, considerou-se que em todas residências nas

quais há pelo menos um profissional liberal, hajam condições de aquisição de todos

equipamentos eléctricos básicos e frequentes das residências electrificadas, pois um profissional

liberal embora possa ter outras actividades de renda, uma parte da renda total é certa, o que lhe

confere mais segurança para efectuar um empréstimo, por exemplo. Assim foram apurados os

electrodomésticos que podem vir a ser adquiridos em cada residência no caso da disponibilização

de electricidade. De referir que para residências que já têm alguns electrodomésticos, os cálculos

basearam-se nestes e nos que podem ser adquiridos e, para as que não os possuem e que têm

condições de aquisição, foram adoptados certos modelos para questões de estudo nestas

residências, ver tabela 4.1.

O tempo total de alimentação das cargas (lâmpadas e electrodomésticos) é:

(4)

Onde: – é o tempo de Uso Diurno de electrodomésticos, que não pode ser estimado com

base nos que já têm electricidade pois varia conforme o tamanho do agregado familiar e de

acordo com as ocupações diurnas dos integrantes de cada família; – é o tempo de uso ou

alimentação nocturna das cargas, estimado com base nos que já têm electricidade (para algumas

cargas como: Televisor, amplificador de som, Leitor de DVD, Decoder, lâmpadas).

A tabela a seguir, mostra o tipo de lâmpada e electrodomésticos adoptados para os estudo e suas

características; o tempo de alimentação destas cargas e mais.

34


Tabela 4.1: Características e tempo de alimentação das cargas

Cargas Potência máxima

(W)

Espaço Tempo de

alimentação (h/dia)

Lâmpada

Fluorescente

23.0

Sala e varanda 5.0

Quarto 2.0

Cozinha 3.0

Casa de banho ⁄

Exterior 6.0

Leitor de DVD 25 4.0 (Nocturnas)

Amplificador, 50 4.0 (Nocturnas)

TV 75 4.0 (Nocturnas)

Descodificador 20 4.0 (Nocturnas)

Chaleira eléctrica 600 1.0

Ferro eléctrico simples 1000 1.0

Refrigerador ____ _______________

Já a tabela 4.2 descreve a demanda energética diária estimada. De referir que cada demanda

residencial sofreu acréscimos de 20 % (uma ou duas vezes), que destinam-se a compensar a perda

de energia devido a algumas percentagens de ineficiência principalmente do inversor e também

equilibrar o possível aumento do consumo nos finais de semana. Este aspecto é sustentado por

Pinho e Galdino (2014), afirmando que a base do dimensionamento correcto dos sistemas

fotovoltaicos autónomos é entender que o sistema deve gerar mais electricidade do que o limite

estabelecido para o consumo, havendo necessidade de definir-se um período de tempo e, a

produção de electricidade neste período deve ser maior do que a demanda energética a ser

atendida.

35


Tabela 4.2: Demanda energética por grupos de residência

Tamanho Médio do

Agregado Familiar

Demanda

Energética

Demanda energética

média

CENÁRIO A

5

Residentes

Abaixo

de

5 kwh/dia

2.14 kwh/dia

CENÁRIO B

7

Residentes

Acima

de

5 kwh/dia

5.22 kwh/dia

Demanda energética

total:

140.00 kwh/dia

A demanda energética apresentada na tabela 4.2 consiste numa estimativa da demanda energética

que pode caracterizar as residências do local de estudo no caso da disponibilização de

electricidade e de acordo com tamanho de agregado familiar e renda ou poder de aquisição de

electrodomésticos em cada família.

4.1.3 Avaliação do potencial solar

Esta fase consiste em buscar quantificar a radiação solar global que se espera que incida sobre o

gerador fotovoltaico. É analisado apenas o comportamento da temperatura, visto que a influência

da radiação solar é muito mais significativa que a influência da temperatura. Outro aspecto

importante, destacado por Pinho e Galdino (2014), é que a radiação solar pode variar

significativamente em curtos intervalos de tempo, especialmente em dias nublados, mas a

variação da temperatura é facilmente amortecida pela capacidade térmica dos módulos.

Varejão (2006), afirma que os países ditos do “terceiro mundo” são carentes no concernente á

disponibilidade de equipamentos para a medição da radiação solar por serem geralmente muito

mais caros que os equipamentos para a medição da insolação, sendo por isso que a maior parte

das estações efectua somente a medição da insolação. Melo (2003), em seu estudo sobre o

“comportamento da radiação solar na região sul do save”, usou o método de Ângstron para

estimar a radiação média incidente a partir de séries de medidas da insolação para locais cujas

36


estações não faziam medição da radiação solar, particularmente em Xai-Xai. O gráfico 4.3

apresenta o comportamento da radiação solar global em Xai-Xai, em médias mensais diárias.

Gráfico 4.3: Comportamento da radiação solar em Xai –Xai.

Consegue-se verificar que o mês que apresenta a mínima radiação global média mensal diária é

Junho, sendo de 3.42 kwh/m2 e, a máxima radiação global média mensal diária ocorre em

Janeiro, correspondendo a 6.62 kwh/m2

(MELO 2003).

Diferentemente de outros trabalhos de pesquisa em que o estudo é feito com base no critério do

mês crítico ou seja, aquele que apresenta a menor radiação solar global, este estudo é baseado na

média das radiações (que é de 5.18 kwh/m2/dia), evitando-se assim o sobredimensionamento.

4.1.4 Implementação da tecnologia fotovoltaica

Como existem dois grupos de consumidores, cada grupo tem um tratamento que resulta num

sistema fotovoltaico adequado para as suas necessidades. A seguir é apresentado o

dimensionamento dos equipamentos.

i. Dimensionamento do painel solar

Para todos casos o número de módulos solares para comporem o painel é dado por:

(5)

Onde:

energia gerada diariamente pelo módulo escolhido.

Esta energia é dada por:

6.62 6.29 5.54

4.65

3.85 3.42 3.6 4.29

5.12 5.84

6.31 6.64

Média

0

2

4

6

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Rad

iaçã

o g

lob

al

(kw

h/m

2/d

ia)

Mês

37


ɳ (5.1)

Onde:

Substituindo se (5.1) em (5), teremos a quantidade de módulos solares dada por:

(5.2)

Com a eficiência desconhecida, ela é calculada. De referir que a eficiência do módulo solar é

calculada com base na radiação do HSP, que corresponde ao número de horas em que a radiação

solar é máxima e constante e igual a 1000

. No nosso caso:

HSP =

[

]

Então é neste tempo de que a radiação solar é constante e máxima e igual a 1000

.

A eficiência fica sendo calculada por:

(5.3)

Assim, a quantidade dos módulos que devem compor o painel solar também pode ser:

(6)

A potência do módulo escolhido é de 150 Wp, eficiência de 0.166 e Área de 1.01 m2 (ver

apêndices para mais detalhes). Já a energia solar média disponível é de 5.18 kwh/m2/dia.

Assim, fazendo-se uso da equação 5.1 é encontrada a energia que este módulo será capaz de gerar

por dia:

. Portanto, o módulo gerará /dia.

38


CENÁRIO A

Este caso, de acordo com a tabela 4.2, diz respeito ao grupo de residências cujo tamanho médio

do agregado familiar é de cinco (5) residentes, com a demanda energética estimada abaixo de

, tendo uma demanda média de .

Daqui, fazendo uso da equação 5.2, temos:

[

], Resultando em:

Portanto, para este cenário, são necessários aproximadamente três (3) módulos solares de 150 Wp

para gerarem a energia de .

CENÁRIO B

Corresponde ao grupo de residências cujo tamanho médio do agregado familiar é de sete (7)

residentes, com a demanda energética estimada acima de , tendo uma demanda

energética média de 5.22 . Já sabe-se que o nosso módulo vai gerar

/dia. Então, ainda a partir da equação 5.2, temos:

[

] , Resultando em: .

Para este cenário são necessários seis (6) módulos solares para gerarem a energia de

.

ii. Dimensionamento de Controlador de carga

O controlador de carga é definido pela tensão e corrente eléctrica de trabalho dos módulos. A sua

capacidade (tensão e corrente eléctricas) deve superar a corrente total dos módulos a serem

conectados.

CENÁRIO A: Aqui, o sistema fotovoltaico é constituido por três (3) módulos solares, a serem

conectados em paralelo. De acordo com o catálogo do módulo seleccionado, a tensão máxima em

potência de pico ( ) corresponde a e, a corrente máxima em potência de pico (

) corresponde a . Uma conexão em paralelo destes três (3) módulos nos fornecerá

e . É necessário assim, um controlador de carga com

39


e . O controlador de carga seleccionado é automático de tensão e

corrente , cujos detalhes complementares podem ser visualisados nos apêndices.

CENÁRIO B: Neste cenário existem um sistema fotovoltaico constituido por seis (6) módulos

solares, a serem conectados em paralelo. Ainda de acordo com o catálogo do módulo

seleccionado, a tensão máxima em potência de pico ( ) corresponde a e, a corrente

máxima em potência de pico ( ) corresponde a . Uma conexão em paralelo destes

seis (6) módulos nos fornecerá e . É necessário um

controlador de carga com e . Neste são necessários dois (2)

controladores de carga de tensão e corrente , cujos detalhes complementares

também podem ser visualisados nos apêndices.

iii. Dimensionamento do banco de baterias

O primeiro ponto a se definir com relação ao banco de baterias é a autonomia do sistema, isto é, o

número de dias consecutivos nublados ou chuvosos, onde o painel não é capaz de produzir uma

quantidade suficiente de energia, sendo recomendável uma autonomia de até três dias para

sistemas fotovoltáicos isolados. Para este estudo adopta-se uma autonomia de 24 horas ( e,

uma tensão de de 12 V.

Para calcular o banco de baterias é necessário saber o consumo de corrente diário. Partindo da

relação existente entre energia, tensão, potência e corrente eléctricas, deduz-se a expressão para o

cálculo da corrente eléctrica diária:

(7)

Como pretende-se a corrente diária em Ah, tem-se que:

(7.1)

Onde: é o consumo diário de corrente ; é a demanda energética diária; é a

tensão do sistema.

A capacidade do banco de baterias é dado por:

(8)

Onde: é a capacidade do banco de baterias; é o consumo diário de corrente; é o

número de dias de autonomia do sistema; é a profundidade da descarga da bateria que, para

a bateria seleccionada para o estudo corresponde a 80 %, ver apêndices.

40


CENÁRIO A

De acordo com a equação 7.1, para este cenário existe um consumo médio de corrente

correspondente a . A partir da equação tem-se que:

é a capacidade do banco de baterias para este cenário que corresponde ao

conjunto de residências com uma demanda estimada abaixo de . Com esta capacidade

do banco de baterias e tendo em conta a capacidade da bateria seleccionada (de , são

necessárias, aproximando em excesso, duas (2) baterias.

CENÁRIO B

Ainda de acordo com a equação 7.1, para este cenário existe uma demanda média de corrente

correspondente a . Com auxílio da equação 8, tem-se que:

é a capacidade do banco de baterias para este cenário correspondente ao conjunto

de residências com um consumo acima de . Neste caso são necessárias, aproximando

em excesso, quatro (4) baterias de 150 Ah.

iv. Dimensionamento de inversores

A potência do inversor deve ser igual ou superior a potência máxima das cargas, ou seja, de

forma mais conservadora, a potência do inversor pode ser especificada igual ou superior ao

somatório da potência de todas cargas do usuário, se houver possibilidade de que estas possam

operar simultaneamente. Também, o inversor deve apresentar a tensão in-put igual á tensão

contínua in-put do sistema (tensão do banco de baterias) e tensão alternada out-put conforme a

necessidade, normalmente 127 ou 220 V – 230 V, 60 Hz. Sabe-se que para os cenários A e B

temos as demandas de 2.14 kwh/dia e 5.22 kwh/dia respectivamente. Assim tem-se as potências

médias diárias de 357 W e 870 W para os cenários A e B, considerando a possibilidade de todas

cargas funcionarem em simultâneo e durante seis (6) horas diárias no máximo. É necessário um

inversor com tensão in-put de 12 V e out-put de até 230 Volts, 60 Hz e com para o

cenário A e, outro inversor com tensão in-put de 12 V e out-put de até 230 Volts, 60 Hz e com

para o cenário B. Para os cenários A e B foram selecionados inversores de

capacidades de 300 – 500 W, 12 V in-put (c.c) e 220 V out-put (c.a) para o cenário A e 1000 W,

12 V in-put (cc) e 220 V out-put (c.a) para o cenário B.

41


4.1.5 Montagem de alguns equipamentos

i. Módulos solares

Orientação: Para que seja garantido um alinhamento perpendicular dos módulos com os raios

solares, é necessário instalar os módulos fotovoltaicos com a face voltada para o norte geográfico,

de tal forma que tanto os raios solares matutinos e assim como os vespertinos sejam aproveitados

e ao meio dia solar tenham a maior incidência dos raios solares.

Inclinação: A latitude do distrito de Xai-Xai é de 25o. Assim, com base na tabela 2.1, a

inclinação dos módulos solares neste local deve ser:

Então a inclinação dos módulos solares deve ser .

Distância entre painéis: A partir das equações 3, 3.1 e 3.2 teremos a distância dada por:

CENÁRIO A: Neste cenário em que só existem três (3) módulos solares, é coveniente instalá-los

em fileira (um de lado do outro). Mas, caso mostre-se necessária a instalação destes módulos um

por detrás do outro e, considerando a sua instalação na disposição horizontal, então

corresponderá á largura do módulo e de acordo com o catálogo (em apêndices) é: .

Assim,

. Esta é a distância que deve separar os módulos caso sejam

instalados um por detrás do outro.

CENÁRIO B: Neste cenário existem 6 módulos solares. Caso haja necessidade de montar os

painéis um por detrás do outro, torna-se necessário considerar a distância que deve separar estes

painéis. Neste caso, cada painél terá três módulos e, considerando a disposição horizontal destes,

então será o triplo da largura de um módulo destes adicionado á distância de separação destes

no painél (que aqui consideramos 0,05 m). Como para um módulo, , então cada

painél terá: . Assim:

.

Esta é a distância que deve separar os painéis, se instalados um por detrás do outro.

42


Conexão: Em todos cenários, todos módulos e/ou painéis devem estar associados em paralelo,

pois, os bancos de baterias têm capacidade acima da de cada módulo e, a associação em paralelo

é adequada para os dois cenários.

ii. Baterias

Já foi dito que o tipo de conexão das baterias depende do que se objectiva com o tal. Neste caso,

os bancos de baterias dos cenários A e B, devem ser constituidos por baterias associadas em

paralelo (ver figura 2.12), de modo a que se poss alcançar a capacidade de cada banco de

baterias, mantendo-se 12 Volts como a tensão do sistema.

As tabelas 4.3 e 4.4 apresentam os materiais dimensionados e seus custos para os cenários A e B.

Tabela 4.3: Material referente ao CENÁRIO A

Equipamento Quant. Custo unitário

(MT)

Custo por

quantidade

(MT)

Obs.

Módulo solar 3 6.370,00 19.110,00 M.C.XX & Funae

Bateria 2 11.000,00 22.000,00 R.M.C.XX

Controlador de carga 1 4.836,00 4.840,00

Inversor 1 2.000,00 2.000,00 M.C.XX

Outros

Condutores

5% do total

= 2.400,00

Estrutura de

paineis solares

Total (MT): 50.350.00 MT

Tabela 4.4: Material referente ao CENÁRIO B

Equipamento Quant Custo unitário

(MT)

Custo por Obs.

quantidade

(MT)

Módulo solar 6 6.370,10 38.221,0 M.C.XX & Funae

Bateria 4 11.000,0 44.000,0 R.M.C.XX

Controlador de carga 2 4.836,00 9.672,00

Inversor 1 3.400,00 3.400,00 M.C.XX

Outros

Condutores

Estrutura de

painéis solares

e trasporte.

5% do total

= 5.865,00

Total (MT): 100.060.00 MT

43


86.67 82.35 72.54 60.84 50.4 44.73 47.07 56.16 67.07 76.5 82.8 86.94

260.01 247.05 271.62

182.52

151.2

134.19 141.21

168.48 201.15

229.5 248.4

260.82

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ger

açã

o m

ensa

l (k

wh

)

Mês

Cenario BCenario A

= 189.9 kwh

𝟔 𝒌𝒘

4.1.6 Geração fotovoltaica esperada

O gráfico 4.4 ilustra o que os equipamentos dimensionados (especialmente os módulos solares)

serão capazes de gerar em cada mês e nos dá a diferença entre o que os sistemas vão gerar e as

necessidades ou demandas mensais.

Gráfico 4.4 Geração fotovoltaica esperada em diferentes meses do ano

Assim o período em que se espera uma geração que esteja ligeiramente abaixo da demanda

energética em ambos cenários, é de Abril a Agosto, com um défice diário de e

para os cenários A e B respectivamente. Espera-se uma geração de electricidade de

aproximadamente e para os cenários A e B respectivamente.

4.1.7 Análise da viabilidade económica da tecnologia

Esta fase do trabalho visa basicamente apurar o tempo necessário para que haja o retorno total do

investimento inicial da implementação da tecnologia fotovoltaica para a electrificação residencial

no local de estudo.

O tempo de retorno simples de investimento (Payback simples) – é uma das formas de análise de

viabilidade financeira de um investimento, na qual não se considera a taxa de juros, ou seja, não

se olha para o valor do dinheiro no tempo, sendo que essa análise, por não considerar o valor do

dinheiro no tempo, é utilizada para avaliar investimentos de baixo valor (GITMAN, 2010).

Apresenta como principal vantagem o facto de ser adequado à avaliação de projetos com vida

limitada. Ele informa simplesmente o momento em o total das entradas se iguala ao investimento

inicial. Quanto menor o período de payback (retorno de investimento), mais atrativo se torna o

investimento. Este tempo é estimado através da equação 9.

44


(9)

Onde: corresponde ao tempo de retorno de investimento; é o valor investido e, é

o valor total anual de entradas na caixa, correspondente ao pagamento anual de electricidade pelo

consumidor residencial, em . De forma geral é dado por:

(9.1)

Onde: – É o consumo mensal de electricidade; É o custo de electricidade. No entanto,

a equação 9.1, não considera o custo de manutenção do sistema fotovoltaico e nem a reposição de

baterias. De modo a considerar esses custos, é adoptada uma margem de 5% do para

manutenção anual e, a seguir considera-se um desconto anual de que, quando acumulados,

em 5 anos serão suficientes para a reposição de baterias, sendo que o valor total anual de entradas

na caixa fica sendo dado por:

(9.2)

Considerando a equação 9.2, teremos:

(9.3)

(9.3.1)

De referir que o custo de energia eléctrica no sector doméstico, em sistema de pré-

pagamento, fornecido pela EDM é de . De modo a garantir-se um

investimento em tempo útil, neste estudo aplica-se um custo de energia eléctrica ligeiramente

acima (em 10%) do dobro do da EDM, ou seja: , aspecto

justificado pela necessidade de troca de bateriais, diferentemente da geração hidroeléctrica que

não exige meios de armazenamento.

A seguir, apresentamos de forma detalhada, a estimativa do tempo de retorno de investimento

simples para todos cenários, considerando os custos de manutenção anual do sistema e os custos

referentes á reposição de baterias.

45


Tabela 4.5: Retorno do investimento para os CENÁRIOS A e B considerando a manutenção dos

SFVA’s e reposição de baterias.

CENÁRIO A CENÁRIO B

Período Capital (MT)

Período Capital (MT)

0

.0 0 100.060,00 0.0

5 Anos 30.950,00 19.400,00 5 Anos 43.100,00 56.960,00

10 Anos 11.550,00 38.800,00

10 Anos 𝟔 113.920,00

15 Anos 58.200,00

________ ________ _______

O capital negativo no terceiro período, significa que neste último período será completado o

retorno do investimento e começará a geração de lucro, ou seja, em termos absolutos, o capital

negativo corresponde ao que sobra quando é paga a última “prestação” do reembolso do

investimento. Portanto, em todos cenários, os investimentos retornam em menos de 15 anos.

O tempo exacto de retorno dos investimentos, é encontrado a partir da equação 9.3, obtendo-se os

seguintes valores aproximados: para os cenários A e B

respectivamente. Os mesmos resultados são ilustrados nos gráficos das figuras a seguir.

Gráfico 4.5: Tempo de retorno de investimento para o cenário A

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Cap

ital

& 𝑽𝒕𝒆

(M

T)

Capital n (anos)

46


Figura 4.6: Tempo de retorno de investimento para o cenário B

Nos gráficos das figuras 4.5 e 4.6 verifica-se que enquanto o cliente injecta dinheiro na caixa

através da compra de electricidade ( , o capital, que é o valor de um activo representado por

moeda e/ou direitos passíveis de uma expressão monetária no início de uma operação financeira,

sendo que neste caso corresponde ao título de dívida expresso em valor no início do investimento

em sistemas fotovoltaicos em estudo, vai decrescendo até se anular, ou seja, até que se reembolse

totalmente o valor do investimento inicial. Á direita de cada gráfico, a recta vertical que forma

um ângulo de com o eixo de , indica o tempo em que o somatório das entradas na

caixa ( ) se iguala ao valor do investimento inicial, ou seja, indica o tempo de retorno do

investimento. Daí em diante, o investimento começa a gerar lucros.

Também, considerando a compra de energia eléctrica da rede eléctrica pública por um custo de

, em 13 anos o cliente que usa esta energia gasta cerca de

(Consumidor idêntico ao do cenário A) e, em 11 anos o cliente da rede eléctrica pública gasta

cerca de (consumidor idêntico ao do cenário B). Ou seja, um consumidor de

de um sistema fotovoltaico, quando comparado com um consumidor de

da rede eléctrica pública, em 13 anos os gastos se igualam e daí em diante o

consumidor de energia através de sistemas fotovoltaicos começa a gerar lucros enquanto o outro

continua a gastar pela compra de electricidade (CENÁRIO A). Um consumidor de

de um sistema fotovoltaico, quando comparado com um consumidor de da

rede eléctrica pública, em menos de 11 anos o primeiro reembolsa o investimento inicial e

-40000

-20000

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Cap

ital

& 𝑽𝒕𝒆

(M

T)

Capital n (anos)

47


começa a gerar lucros enquanto que o segundo só iguala os seus gastos ao investimento inicial do

primeiro em 11 anos e continua a gastar pela compra de electricidade.

4.2 Discussão de resultados

As fontes de energia usadas localmente, quando comparadas com a geração fotovoltaica que

analisamos neste trabalho, mostram-se muito desvantajosas, visto a aquisição de velas e pilhas

(para candeeiros eléctricos) ser frequente, para além de o uso destas expor o usuário a riscos de

incêndio, como relataram os inquiridos e, para além disso, estas fontes podem causar problemas

de saúde e/ou ambientais, incluindo o facto das pilhas não puderem ser recicladas e no local não

existir um mecanismo de recolha destas quando caem em desuso. O uso de geradores eléctricos

também mostra-se pouco sustentável quando comparado com sistemas fotovoltaicos, pois os

geradores eléctricos a gasolina exigem manutenções frequentes e compra constante de

combustível, sendo que, os geradores mais eficientes gastam cerca de (300 MT) para o

uso de electrodomésticos e iluminação apenas do período nocturno ao matutino, ao passo que os

sistemas fotovoltaicos podem garantir a iluminação, assim como o uso de electrodomésticos

simultaneamente, dispensando a aquisição de outras fontes complementares. Estes sistemas

fotovoltaicos não necessitam de constantes reparações como os geradores eléctrios a gasolina e,

não poluem o meio ambiente como as velas e o petróleo quando fundido. No gráfico 4.4

analisou-se a geração esperada advinda dos sitemas fotovoltaicos estudados, sendo que o défice

aparente nos meses de baixa radiação solar, pode ser compensado, visto que as estimativas de

consumo diário são máximas e nem sempre esse consumo pode ser atingido. Além disso, a

demanda através da qual se faz a comparação, diz respeito a média da demanda para todas

residências de cada cenário, o que significa que em cada cenário, nem todas residências podem

ser atingidas pelo défice, visto que a maioria tem um consumo abaixo da média usada para a

comparação.

Implementando os sistemas fotovoltaicos estudados, o investimento inicial seria de 50.350,00

meticais e 100.060,00 meticais para os cenários A e B respectivamente, com tempo de retorno de

13 anos e 9 anos para estes cenários na mesma ordem.Vê-se então que, o investimento pode

retornar em tempo inferior ao tempo de vida útil dos módulos solares, o que garante lucros nos

restantes anos. Assim, os sistemas fotovoltaicos autónomos domiciliares estudados mostram-se,

tecnica e economicamente viáveis neste local de estudo, quando comparados com as fontes que

48


actualmente são usadas para satisfação de necessidades energéticas. Outro aspecto que torna os

sistemas fotovoltaicos autonómos domiciliares atraentes é o facto de puderem gerar energia

eléctrica de forma descentralizada e de forma individual, contrariamente á extensão da rede

eléctrica que para além da demora na implementação, há uma possível falta de retorno do

investimento e possivelmente a baixa qualidade de energia eléctrica devido ao transporte desta

em longas distâncias sem uso de nenhum transformador elevador.

Importa referir que os custos do investimento inicial aqui estimados, estão também relacionados

com a demanda energética (estimada). Neste sentido, no caso de implementação destes sistemas

fotovoltaicos, pode haver uma redução da demanda projectada para os consumidores, o que pode

reduzir o investimento inicial e tornando os sistemas fotovoltaicos cada vez mais atrativos.

Embora o usuário de sistemas fotovoltaicos esteja em vantagem comparativamente ao da rede

eléctrica pública em termos de gastos, destaca-se o facto de os sistemas fotovoltaicos terem vida

limitada, ou seja, o cliente destes não vai usá-los continuamente como o da rede eléctrica pública.

49


CAPÍTULO V

CONCLUSÃO

O estudo teve com objecto, os sistemas fotovoltaicos autónomos domiciliares. Tendo-se em conta

que o modelo energético actual do nosso país não cobre todas regiões e, as mais afectadas pela

falta de assistência pelas redes eléctricas nacionais (ou públicas) são as zonas rurais, estes

sistemas fotovoltaicos podem suprir necessidades energéticas dos residentes destes locais,

garantindo assim o desenvolvimento. Analisou-se a viabilidade de implementação de sistemas

fotovoltaicos autónomos domiciliares para a electrificação residencial em Maciene, onde

concluimos que:

A aquisição dos equipamentos constituintes dos sistemas fotovoltaicos ainda pode

constituir um obstáculo para sua implementação devido ao seu custo, embora esteja

reduzindo nestes últimos anos. O mais importante, é que a implementação de sistemas

fotovoltaicos pode não ser da responsabilidade dos proprietários das residências, mas

sim, estes podem ser vistos como clientes, havendo assim um investidor privado. Em

outros casos estes sistemas podem ser implementados pelo governo de modo a acelerar o

processo de distribuição de energia eléctrica;

Os sistemas fotovoltaicos autónomos domiciliares como fontes de geração de energia

eléctrica em regiões isoladas da REN, podem ser considerados viáveis quando são

levados em conta os aspectos de interesse que envolvem a sua implementação, incluindo a

finalidade da tal implementação, aspectos económicos e principalmente aspectos sociais;

Aliado ao descrito nos pontos anteriores, pode se afirmar que quando se pensa ou se

planeja a implementação de sistemas fotovoltaicos para electrificação rural, este acto não

deve ser visto exclusivamente como fonte de geração de lucros, isto é, este tipo de

projectos deve ser visto sob uma outra perspectiva muito importante: “Electrificação

como um bem social”, que pode garantir o desenvolvimento de certas regiões e do país

em geral, pois o baixo consumo nestas zonas, o custo de baterias e a necessidade de sua

reposição ainda podem constituir um obstáculo á sua implementação.

50


CAPÍTULO VI

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRAGA, P., Renata; Energia solar fotovoltáica: Fundamentos e aplicações; Brasil; 2008.

CHAMBULE, A., Jaime; Impacto socio – ambiental dos sistemas fotovoltáicos em Moçambique;

Moçambique – Maputo; 2010.

DA COSTA, W., Teixeira; Modelagem, estimação de parâmetros e método mppt para módulos

fotovoltaico; Brasil; 2010.

DE SOUSA, Rosiane; Análise da relação entre o consumo de energia eléctrica e variáveis

socioeconômicas; Brasil; 2010.

GITMAN, J.; Princípios da administração financeira; Brasil; 2010.

MARCONI, Marina; LAKATOS, M., Eva; fundamentos de metodologia científica; 5ª Edição;

Editora Atlas S.A; São Paulo; 2003.

MELO, Victor; ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA RADIAÇÃO SOLAR NA REGIÃO SUL

DO SAVE; Moçambique – Maputo; 2003.

PINHO, T., João; GALDINO,A., Marco; MANUAL DE ENGENHARIA PARA SISTEMAS

FOTOVOLTÁICOS; Brasil – Rio de Janeiro; 2014.

TAMELE, Z., Basílio; Determinação da Radiação Solar em Moçambique pelo Método de Allen

para o Período 1975 – 2005; Moçambique – Maputo; 2007.

VAREJÃO – SILVA; METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA; Brasil; 2006.

VASCONCELOS, B. Vinicius; ESTUDO DE IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA DE

MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA RESIDENCIAL; Brasil; 2013

VILLALVA, M. Gradella; GAZOLI, J. Rafael; Energia solar fotovoltaica conceitos e aplicações

– Sistemas isolados e conectados à rede; São Paulo; 2012.

Website 1: www.heliografo.png Acessado aos 26.09.2016, ás 13h:38’.

Website 2: www.leiautdicas.com/2016/01/3ocapitulo-associacao-de-paineis-solares/

http://www.heliografo.png/

http://www.leiautdicas.com/2016/01/3ocapitulo-associacao-de-paineis-solares/

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APÊNDICES

52


53


APÊNDICE B

30A PWM Solar Carregador de Proteção Do Painel Controlador de Carga

Regulador 12 V/24 V DC

Descrição Básica

: 𝑶

á =

=

:

ê : = %

í :

𝑶 çã : á ; çã ó

Á á :𝟔

Website: https://pt.aliexpress.com/item/30A-PWM-Solar-Panel-Protection-Charger-Charge-Controller-

Regulator-12V-24V-DC-Free-shippingFree-Shipping/32580105010.html

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estudo de viabilidade de electrificacao residencial atraves de sitemas fotovoltaicos em maciene...

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