jefferson de souza lima
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Jefferson de Souza Lima
FONTES DE ENERGIA RENOVVEL VIABILIDADE E APLICAO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NA ILUMINAO PBLICA
Palmas 2007
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Jefferson de Souza Lima
FONTES DE ENERGIA RENOVVEL VIABILIDADE E APLICAO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NA ILUMINAO PBLICA
Monografia apresentada como requisito parcial da disciplina TCC II curso de Engenharia Civil, orientado pelo Professor Mestre Paulo Ccero Fritzen.
Palmas 2007
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JEFFERSON DE SOUZA LIMA
FONTES DE ENERGIA RENOVVEL VIABILIDADE E APLICAO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NA ILUMINAO PBLICA
Monografia apresentada como requisito parcial da disciplina Estgio em Engenharia Civil com TCC II do Curso de Engenharia Civil, orientado pelo Professor Mestre Paulo Ccero.
Aprovada em novembro de 2007.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________
Prof. M.Sc. Paulo Ccero Fritzen Centro Universitrio Luterano de Palmas
___________________________________________________
Prof. M.Sc. Gilson Marafiga Pedroso Centro Universitrio Luterano de Palmas
___________________________________________________
Prof. M.Sc. Fbio Lima Albuquerque Engenheiro Eletricista
Palmas 2007
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Exige muito de ti e espere pouco dos outros. Assim evitars muitos aborrecimentos.
Confcio
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DEDICATRIA
Dedico este trabalho primeiro a Deus, pois sem ele, nada seria possvel.
A minha esposa Helena e ao nosso filho Felipe, pela fora, apoio, compreenso e
abstinncia da minha companhia durante to rdua caminhada.
Em especial aos meus pais Jos Lima e Maria Luza, pela responsabilidade de
construo e delineamento do meu carter. A minha av materna pelo seu amor in
condicional, mesmo estando distantes torcendo e me apoiando a cada conquista vivida. E a
minha irm Joyce, por me acolher e me dar fora nas horas difceis.
E, por fim, a todos os meus amigos e parentes que durante o percurso foram a minha
base slida para esta realizao.
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AGRADECIMENTOS
Agradeo a meu pai Jos Lima e a minha me Maria Luza, pelo apoio que sempre me
deram.
Agradeo a todos os professores que tive at aqui, pelos ensinamentos e pelo auxlio
no amadurecimento profissional. Agradeo especialmente ao meu orientador, Prof. Paulo
Ccero Fritzen, por sua ateno, suas sugestes e por me motivar e me estimular a terminar
esta dissertao, apesar de algumas adversidades.
Agradeo a meus colegas e amigos, pelo apoio e incentivo. Em especial, ao Miguel,
Jos Coelho e Joo Batista, pela amizade e ajuda, nos muitos finais de semana em que nos
reunimos e abdicamos do convvio de nossos familiares. Agradeo a ELETRONORTE, pelo
suporte e pela oportunidade de concluir esta graduao.
Agradeo, enfim, a todos que contriburam direta ou indiretamente na conquista
pessoal, mas que no pude citar nominalmente.
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SUMRIO
RESUMO...................................................................................................................................9 ABSTRACT ............................................................................................................................10 LISTA DE ILUSTRAES..................................................................................................11 LISTA DE QUADROS E TABELAS ...................................................................................12 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SMBOLOS....................................................13 1. INTRODUO ..................................................................................................................14
1.1.1. Geral........................................................................................................................15 1.1.2 Objetivos Especficos ..............................................................................................15
1.2. Justificativa e Importncia do Trabalho....................................................................16 2. REFERENCIAL TERICO .............................................................................................17 3. METODOLOGIA...............................................................................................................19 4. REVISO DA LITERATURA .........................................................................................20
4.1. Energia Solar Fotovoltaica e a sua Evoluo Histrica ............................................20 4.2. Radiao Solar..............................................................................................................22 4.3. Formas de Captura ......................................................................................................22
4.3.1. Diretos .....................................................................................................................24 4.3.2. Indiretos ..................................................................................................................24 4.3.3. Passivo.....................................................................................................................24 4.3.4. Ativo ........................................................................................................................25
4.4. Vantagens......................................................................................................................25 4.5. Desvantagens.................................................................................................................26 4.6. Principais Aplicaes ...................................................................................................26 4.7. Componentes do Sistema Fotovoltaico.......................................................................27
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4.8. Painel Fotovoltaico .......................................................................................................27 4.8.1. Tipos de Clulas .....................................................................................................28
4.8.1.1. Silcio monocristalino.......................................................................................29 4.8.1.2. Silcio Policristalino .........................................................................................30 4.8.1.3. Filme Fino ou Silcio Amorfo ..........................................................................31
4.8.2. Dimensionamento e Instalao .............................................................................32 4.8.3. Bateria ou Acumuladores......................................................................................34 4.8.4. Fusveis....................................................................................................................36 4.8.5. Condutores..............................................................................................................37 4.8.7. Controladores de Carga ........................................................................................38 4.8.8. Inversor...................................................................................................................40
4.9. Clculo da Autonomia do Sistema Solar....................................................................40 4.10. Piranmetros o Solarmetros.....................................................................................41 4.11. Manuteno e Cuidados.............................................................................................42 4,12. Viabilidade Econmica ..............................................................................................43
4.12.1. Taxa Mnima de Atratividade (TMA)................................................................43 4.12.2. Valor Presente Liquido (VPL)............................................................................43 4.12.3. ndice de Lucratividade (IL)...............................................................................44 4.12.4. Payback Original (PBO)......................................................................................44 4.12.5. ndice de lucratividade e Taxa de Rentabilidade (TR).....................................44 4.12.6. Taxa Interna de Retorno (TIR) ..........................................................................45
5. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO ........................................46 5.1. Apresentao dos Clculos ..........................................................................................46 5.2. Investimento Inicial......................................................................................................47 5.3. Custo com Manuteno e Receita ...............................................................................48 5.4. Analise Econmica .......................................................................................................49
6. CONCLUSES E SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS............................50 BIBLIOGRFIAS..................................................................................................................51 ANEXOS .................................................................................................................................53
Anexo A ................................................................................................................................54 Anexo B ................................................................................................................................55
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RESUMO
LIMA, Jefferson de Souza, Fontes de Energia Renovvel Viabilidade e Aplicao da Energia Solar Fotovoltaica na Iluminao Pblica. 2007. 55 p. Monografia (Graduao em Engenharia Civil). Centro Universitrio Luterano de Palmas.
A cada minuto incide sobre a superfcie da terra mais energia vinda do sol do que a demanda total de todos os habitantes de nosso planeta em todo um ano. Por meio do efeito fotovoltaico a energia contida na luz do sol pode ser convertida diretamente em energia eltrica. Este mtodo de converso energtica apresenta como grandes vantagens sua extrema simplicidade, a inexistncia de qualquer pea mecnica mvel, sua caracterstica modular (desde mW at MW), os curtos prazos de instalao e posta em marcha envolvidos, o elevado grau de confiabilidade dos sistemas e sua baixa manuteno. Alm disto, sistemas solares fotovoltaicos representam uma fonte silenciosa, no-poluente e renovvel de energia eltrica bastante adequada integrao no meio urbano, reduzindo quase que completamente as perdas por transmisso da energia devido proximidade entre gerao e consumo. Com o intuito de propiciar economia para a cidade de Palmas -TO, alm de incentivar o uso de energia alternativa, realizou-se um estudo sobre a viabilidade do uso da energia solar na Iluminao Pblica. A analise foi feita por meio de um correto dimensionamento do sistema fotovoltaico para ser adicionado ao conjunto de iluminao j existente e com base nos preos dos componentes obtidos para a implantao dessa fonte alternativa.
Palavras-chave: Energia.Sistemas.Fonte.Alternativa.Fotovoltaica
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ABSTRACT
LIMA, Jefferson de Souza, Renewable Sources of Energy-Feasibility and Implementation Photovoltaic Solar Energy in the Public Lighting. 2007. 55 P. Monograph (Degree in Civil Engineering). University Center Luterano of Palmas.
The every minute focuses on the surface of the earth more energy from the sun than the total demand of all inhabitants of our planet in an entire year. Through the end photovoltaic energy in the light of the sun can be converted directly into electrical energy. This method of converting energy presents many advantages as its extreme simplicity, the absence of any mechanical moving parts, its modular feature (since mW until MW), the short time of installation and put in motion involved, the high level of reliability of the systems and their low maintenance. Moreover, solar photovoltaic systems are a source silent, non-polluting and renewable power very suitable for integration in urban areas, reducing almost completely by the loss of transmission due to the proximity between energy generation and consumption. In order to provide economy for the city of Palmas-TO, and encourage the use of alternative energy, there was a study on the feasibility of using solar energy in the Public Lighting. The analysis was done by means of a correct design of the photovoltaic system to be added to the existing range of lighting and based on the prices of components obtained for the implementation of this alternative source.
Key-words: Energy.Systems.Source.Alternative.Photovoltaic.
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LISTA DE ILUSTRAES
Figura 1- Ilustrao das posies dos painis, de acordo com a Localizao. .........................23
Figura 2 Componentes de um Sistema Fotovoltaico. ............................................................27
Figura 3 Desenho esquemtico de uma clula fotovoltaica. .................................................29
Figura 4 Tipo Monocristalino................................................................................................30
Figura 5 Tipo Policristalino...................................................................................................31
Figura 6 Tipo Filme Fino ......................................................................................................31
Figura 7 Bateria ou Acumulador. ..........................................................................................35
Figura 8 Controlador de Carga. .............................................................................................39
Figura 9 Piranmetro de Segunda Classe. .............................................................................42
Figura 10 Anlise do Payback Original (PBO). ....................................................................49
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LISTA DE QUADROS E TABELAS
Tabela 1- Dimenses do gabarito utilizado para definir a inclinao correta do painel..........34
Tabela 2- Capacidade de conduo de corrente, em funo da bitola.....................................36
Tabela 3- Recomendao de bitolas, em mm para condutores eltricos de cobre, a serem
utilizados na interligao de painis solares ao centro de distribuio..............................37
Tabela 4- Dimensionamento de condutores de cobre em funo da potncia e da tenso
eltrica, para uma distncia mxima de 12 m do C.D.C....................................................38
Tabela 5 - Especificao dos controladores de carga mais utilizados em sistemas solares. ...39
Tabela 6 Relao de alguns inversores encontrados no mercado.........................................40
Tabela 7 Quadro de cargas ...................................................................................................46
Tabela 8 Custo por Kit de Iluminao..................................................................................48
Tabela 9 Custos de Instalao. .............................................................................................48
Tabela 10 Custos Total de Instalao. ..................................................................................48
Tabela 11 Custos de Operao e Manuteno.......................................................................48
Tabela 12 Receita. .................................................................................................................48
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LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SMBOLOS
IP Iluminao Pblica
A Corrente em Ampres
V Volts
W Watts
mW Mili - Watt
MW Mega Watt
KWh Quilo Watt Hora
Ah Ampre hora
TIR Taxa Interna de Retorno
TMA Taxa Mnima Atrativa
VPL Valor Presente Lquido
IL ndice de Lucratividade
PBO Payback Original
TR Taxa de Rentabilidade
IP Iluminao Pblica
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1. INTRODUO
O setor eltrico brasileiro recentemente enfrentou uma crise energtica, tendo maior
expresso nas regies sul e sudeste, regies onde encontra-se a maior concentrao industrial
e demogrfica do pas.
A pesar de sermos o 2 maior produtor de energia hidreltrica do mundo (BEN, 2000),
a eletricidade no um bem armazenvel, por isso a captao de nossas usinas se d na forma
de reaproveitamento, sendo instalados vrias usinas para um melhor aproveitamento do
recurso hdrico existente em nosso territrio. Contudo nos ltimos anos a falta de
investimentos, a facilidade de compra de bens de consumo, as mudanas climticas e a falta
da conscincia ambiental contriburam para que se instalasse essa recesso energtica.
Cortado pelo trpico de capricrnio, o Brasil tem no clima tropical um forte potencial
energtico alternativo, como exemplo a energia solar que ser tema deste estudo, O interesse
por fontes alternativas de energia vem crescendo muito nos ltimos anos. A energia solar
uma forma absolutamente pura, no poluente, no produz fumaa e nem resduos radioativos,
constituindo-se, portanto, uma forma ideal de energia para proteo do meio ambiente e
continuar impulsionando o crescimento econmico sustentvel.
Atravs de pesquisas e clculos, sero comparados dados que possam a vir sustentar se
existe a viabilidade econmica na implantao deste tipo de sistema na IP.
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1.1. Objetivos
1.1.1. Geral
Objetiva analisar a energia solar como fonte renovvel de energia eltrica e
disponibilidade para funcionarem como sistemas alternativos aplicado a iluminao publica
em um trecho da Avenida Teotnio Segurado, na cidade de Palmas, onde sero apresentadas a
infra-estrutura necessria para sua implantao, as ferramentas de controle, operao e
manuteno do sistema, bem como a segurana, a eficincia e a viabilidade da implantao
desta tecnologia atravs da relao custo-benefcio.
1.1.2 Objetivos Especficos
Discutir os meios de implantao da energia solar como fonte renovvel de
eletricidade, enfatizando a necessidade de conhecimento tcnico e terico sobre o
assunto;
Avaliar viabilidade e aplicao do sistema para um trecho da Av.: Teotnio
segurado em Palmas;
Apresentar os produtos e tecnologias disponveis que possuem melhor relao
custo-benefcio;
Fazer estudo da infra-estrutura necessria para implantao dos sistemas, bem
como as melhores tcnicas construtivas;
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Discutir as formas de operao, manuteno, controle e gerenciamento, e
principalmente a sua viabilidade.
1.2. Justificativa e Importncia do Trabalho
Apesar de ser um recurso abundante em nosso territrio, a utilizao como fonte
alternativa de energia pouco usual, podendo ser considerada uma tendncia. Talvez por
gerar uma expectativa inicial de custo elevado, pensa-se, a princpio, que s poder ser
utilizado em edificaes de mdio e alto padro. Isso talvez venha a ser um engano, afinal
esse conceito j est sendo implantado nas regies rurais, de difcil acesso por meio de
programas governamentais (Programa Luz Para Todos, do governo federal), e que tem na
captao solar fotovoltaica uma fonte de energia renovvel, que proporciona conforto e bem
estar.
Tal sistema pode ser da mesma forma implementado nas regies urbanas, o que pode
vir a gerar economia no consumo de energia eltrica destinada iluminao pblica,
reduzindo com isso as altas taxas de IP. O resultado a reduo de gastos com energia
eltrica fornecida pelas distribuidoras de energia, bem como a reduo de desperdcios,
proporcionada pela cobrana mais justa das taxas a populao.
Dentro das cidades possa ser que devido o seu alto valor de implantao inicial, por
muita das vezes no justifique a implantao deste sistema, porm se levado em conta um
investimento a mdio e longo prazo, se mostre eficaz e rendoso, tanto pelo lado econmico
quanto pelo scio-ambiental, neste caso a funo principal dos sistemas gerar maior
conforto e segurana ao usurio, bem como reduzir os custos com o fornecimento de energia
eltrica proporcionando um melhor gerenciamento e distribuio dos recursos.
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2. REFERENCIAL TERICO
A energia renovvel aquela que obtida de fontes naturais capazes de se regenerar,
e, portanto, virtualmente inesgotveis, como por exemplo: O Sol, energia solar .( Energia
renovvel, Wikipdia, 2006)
A energia solar a captao da energia luminosa proveniente do Sol. Com posterior
transformao da energia captada em pr do benefcio da humanidade, seja na forma de
energia mecnica, energia eltrica e ou de forma indireta como aquecimento de gua.
A terra ao produzir o movimento de translao ao redor do sol, recebe cerca de 1410
W/m de energia, medio feita numa superfcie normal em ngulo reto com o sol,
consolidando o enorme potencial que nos dado diariamente e que ainda pouco explorado.
Por estar prximo ao trpico de capricrnio, o Brasil, tem o clima tropical como
predominante em seu territrio, onde somos agraciados de janeiro a janeiro com a energia
solar, porm sem um aproveitamento adequado dessa fonte alternativa e inesgotvel.
H alguns anos atrs a populao brasileira passou pelo o inconveniente racionamento
de energia eltrica, como cita a matria publicada na revista Economia & Energia, 2001:
O Racionamento de energia eltrica, na intensidade que deve ser implantado no Brasil resulta, alm dos fatores climticos, de falhas no Setor Eltrico em vrios aspectos e na coordenao governamental, j que, assegurar a proviso de energia dever do Estado Nacional.
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Podemos entender que crise ocorrida no setor energtico brasileiro se deu por
negligncia poltica, dotada da falta de interesse e investimentos, em um setor que de suma
importncia para o desenvolvimento sustentado de nossa nao. A falta de incentivo
descoberta de novas tecnologias de transformao de energia, poderia ter afastado este atraso
econmico que se instaurou no pas.
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3. METODOLOGIA
O projeto foi realizado atravs de reviso bibliogrfica, pela leitura sistematizada de
livros, artigos e peridicos, conforme padres da instrumentalizao cientfica.
Atravs de contatos com fornecedores e instaladores do sistema estudado, foram
elaborados um comparativo entre os dados e assim definido as melhores tecnologias e
mtodos de instalao disponveis, com inteno de otimizar a relao custo-benefcio.
Todas as informaes e materiais obtidos foram compilados e/ou catalogados e
trabalhados estatisticamente, com a finalidade de atender aos objetivos desta monografia.
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4. REVISO DA LITERATURA
4.1. Energia Solar Fotovoltaica e a sua Evoluo Histrica
A cada minuto incide sobre a superfcie da terra mais energia vinda do sol do que a
demanda total de todos os habitantes de nosso planeta em todo ano. Por meio do efeito
fotovoltaico a energia contida na luz do sol pode ser convertida diretamente em energia
eltrica. Este mtodo de converso energtica apresenta como grandes vantagens sua extrema
simplicidade, a inexistncia de qualquer pea mecnica mvel, sua caracterstica modular
(desde mW at MW), os curtos prazos de instalao e posta em marcha envolvidos, o elevado
grau de confiabilidade dos sistemas e sua baixa manuteno. Alm disto, sistemas solares
fotovoltaicos representam uma fonte silenciosa, no-poluente e renovvel de energia eltrica
bastante adequada integrao no meio urbano, reduzindo quase que completamente as
perdas por transmisso da energia devido proximidade entre gerao e consumo.
Os primeiros coletores solares de que se tm notcias foram construdos no ano 212
a.C, cuja faanha foi atribuda a Arquimedes, fsico, matemtico e prolfico inventor
(CONAMA, 2005).
Russel Ohl descobriu a primeira clula solar de Silcio por acidente em 1940. Ele ficou
surpreso quando verificou uma grande diferena de potencial eltrico ao iluminar o que ele
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pensava ser um basto de Silcio puro. Uma verificao mais minuciosa mostrou que
pequenas concentraes de impurezas estavam dando propriedades negativas (tipo n) a
algumas partes do basto. Atualmente, sabemos que estas propriedades so devidas a um
excesso de eltrons mveis com suas cargas negativas. Outras regies tinham propriedades
positivas (tipo p), que so devidas a uma deficincia de eltrons, causando um efeito similar a
um excesso de cargas positivas.
William Shockley desenvolveu a teoria dos dispositivos formados por junes entre as
regies positivas e negativas (junes p-n) em 1949 e em seguida a utilizou para desenhar os
primeiros transistores de uso prtico. Isto ocasionou a revoluo dos semicondutores de 1950,
que tambm resultou nas primeiras clulas fotovoltaicas eficientes, desenvolvidas em 1954
nos laboratrios da Bell (CHAPIN apud GOETZBERGER et al., 2003 p. 6), o que causou
muito entusiasmo na poca e saiu nas manchetes de primeira pgina de diversos jornais
(RIORDAN apud GREEN, M. A., 2000 p. 990).
O primeiro uso comercial das novas clulas solares foi no espao sideral, a partir de
1958. Esta continuou sendo a principal aplicao comercial at o incio dos anos 70, quando a
crise do petrleo estimulou o uso de clulas fotovoltaicas para a gerao de energia eltrica na
terra. A partir de ento a indstria fotovoltaica cresceu rapidamente, principalmente nos
ltimos anos, atingindo vendas de 12 bilhes de Dlares, em 2005 (TAUB et al., 2006).
Nestas trs ltimas dcadas a energia solar, como uma fonte inesgotvel de energia das
mais promissoras, tem sido um tema bastante comentado com possibilidades de utilizao as
mais diversas reas, notadamente nos pases tropicais e subtropicais como o caso do Brasil e
regies outras do continente africano, onde a radiao solar se faz presente em quantidade e
qualidade, as melhores existentes em todo o mundo.
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4.2. Radiao Solar
O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x 1018 kWh de energia.
Trata-se de um valor considervel, correspondendo a 10.000 vezes o consumo mundial de
energia no ano de 2002. Este fato vem indicar que, alm de ser responsvel pela manuteno
da vida na Terra, a radiao solar constitui-se numa inesgotvel fonte energtica, havendo um
enorme potencial de utilizao por meio de sistemas de captao e converso em outra forma
de energia (trmica, eltrica, mecnica, etc.).
Uma das possveis formas de converso da energia solar conseguida atravs do
efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como clulas fotovoltaicas. Estas
clulas so componentes optoeletrnicos que convertem diretamente a radiao solar em
eletricidade. So basicamente constitudas de materiais semicondutores, sendo o silcio o
material mais empregado.
4.3. Formas de Captura
O painel solar precisa ser bem posicionado para que receba o mximo de sol, ao longo
do dia, durante todos os dias do ano. A condio ideal de aproveitamento de energia seria
promover o acompanhamento dirio do sol com o painel, procurando manter a face do mesmo
sempre perpendicular aos raios solares. Ms um processo que envolveria mecanismos
automticos e bastante complexos, inviabilizando, economicamente, o sistema.
Por essa razo, procura-se fazer a sua instalao com um ngulo intermedirio, que, mesmo
permanecendo fixo, ele possa proporcionar o maior aproveitamento de energia possvel.
Dessa forma, o sistema torna-se muito mais simples e o aproveitamento de energia no fica
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comprometido, pois, as maiores perdas de radiao solar iro acontecer pela manh e ao
entardecer, momentos em que o fluxo de radiao solar relativamente baixo.
Nesse sentido, recomenda-se que a inclinao do painel solar seja igual latitude
local, e a face voltada para a direo Norte, quando estiver sendo instalado no Hemisfrio Sul.
J para condies de instalao no Hemisfrio Norte, o painel dever possuir tambm uma
inclinao correspondente Latitude Local, mas, nesse caso a sua face dever ser voltada para
a direo Sul. A Figura 1 ilustra trs situaes distintas de instalao do painel solar, sendo
uma no Hemisfrio Sul, outro na linha do Equador e a ltima no Hemisfrio Norte.
Figura 1- Ilustrao das posies dos painis, de acordo com a Localizao.
Os mtodos de captura da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos, e
tambm em passivos e ativos.
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4.3.1. Diretos
Direto significa que h apenas uma transformao para fazer da energia solar um tipo
de energia utilizvel pelo homem. Exemplos: A energia solar atinge uma clula fotovoltaica
criando eletricidade.
A converso a partir de clulas fotovoltaicas classificada como direta, apesar de que
a energia eltrica gerada precisar de nova converso em energia luminosa ou mecnica, por
exemplo, para se fazer til.
A energia solar atinge uma superfcie escura e transformada em calor, que aquecer
uma quantidade de gua, por exemplo - esse princpio muito utilizado em aquecedores
solares.
4.3.2. Indiretos
Indireto significa que precisar haver mais de uma transformao para que surja
energia utilizvel. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo
com a disponibilidade de luz do Sol.
4.3.3. Passivo
So geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxo em convero,
que tecnicamente uma converso de calor em energia mecnica.
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4.3.4. Ativo
So sistemas que apelam ao auxlio de dispositivos eltricos, mecnicos ou qumicos
para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas indiretos so quase sempre tambm ativos.
4.4. Vantagens
Dentre as vrias facilidades do sistema de capao fotovoltaico podemos destacar:
No consome combustvel;
No produz poluio nem contaminao ambiental;
silencioso;
Tem uma vida til superior a 20 anos;
resistente a condies climticas extremas (granizo, vento, temperatura e
umidade);
No tem peas mveis e, portanto, exige pouca manuteno (s a limpeza do
painel);
Permite aumentar a potncia instalada por meio da incorporao de mdulos
adicionais;
Gera energia mesmo em dias nublados;
Geram energia de 12, 24, 36 e 48 volts (corrente contnua);
Tem fcil manuseio e transporte, podendo ser ampliado conforme sua
necessidade. Simples instalao;
Compatvel com qualquer bateria.
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4.5. Desvantagens
Esse sistema apresenta variao nas quantidades produzidas de acordo com a situao
climtica (chuvas, neve), alm de que durante a noite no existe produo alguma, o que
obriga a existncia de acumuladores para o armazenamento da energia produzida durante o
dia.
Locais em latitudes mdias e altas (Ex: Finlndia, Islndia, Nova Zelndia e Sul da
Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produo durante os meses de Inverno devido
menor disponibilidade diria de energia solar. Locais com freqente cobertura de nuvens
(Curitiba, Londres), tendem a ter variaes dirias de produo de acordo com o grau de
nebulosidade.
As formas de armazenamento da energia solar so pouco eficientes quando
comparadas, por exemplo, aos combustveis fsseis (carvo, petrleo e gs).
4.6. Principais Aplicaes
Geralmente utilizado em zonas afastadas da rede de distribuio eltrica, podendo
trabalhar de forma independente ou combinada com sistemas de produo eltrica
convencional. Suas principais aplicaes so:
Eletrificao de imveis rurais: luz, tv, rdio, comunicaes, bombas de gua;
Eletrificao de cercas;
Iluminao exterior;
Sinalizao;
Telefones Pblicos.
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4.7. Componentes do Sistema Fotovoltaico
Os sistemas fotovoltaicos para fornecimento de energia so constitudos por
componentes que cumprem a funo de proporcionar um melhor aproveitamento da energia
gerada, garantindo a confiabilidade do sistema e autonomia no caso de intempries desde que
bem dimensionados. So eles: painel fotovoltaico, regulador de carga, bateria ou acumulador,
fusveis, inversor, carga e condutores, conforme a Figura 2.
Figura 2 Componentes de um Sistema Fotovoltaico.
4.8. Painel Fotovoltaico
O painel solar constitudo por uma ou mais placas solares onde se encontram as
clulas fotovoltaicas, responsveis por converter a energia luminosa do sol em energia
eltrica. O tamanho do painel definido de acordo com a demanda de potncia instalada.
Como essa demanda varivel, sendo especfica para cada situao particular, usa-se fazer o
agrupamento com mais de uma placa para atender a demanda instalada.
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Cada mdulo fotovoltaico formado por uma determinada quantidade de clulas
conectadas em srie, unindo-se a camada negativa de uma clula com a positiva da seguinte,
os eltrons fluem atravs dos condutores de uma clula para a outra. Este fluxo repete-se at
chegar ltima clula do mdulo, da qual fluem para o acumulador ou a bateria. Podendo
ainda ser disposta na forma de ligao paralela ou mista.
Cada eltron que abandona o mdulo substitudo por outro que regressa do
acumulador ou da bateria. O cabo da interconexo entre mdulo e bateria contm o fluxo, de
modo que quando um eltron abandona a ltima clula do mdulo e encaminha-se para a
bateria outro eltron entra na primeira clula a partir da bateria.
por isso que se considera inesgotvel um dispositivo fotovoltaico. Produz energia
eltrica em resposta energia luminosa que entra no mesmo.
Deve-se esclarecer, entretanto, que uma clula fotovoltaica no pode armazenar
energia eltrica.
4.8.1. Tipos de Clulas
Os mdulos so compostos de clulas solares de silcio. Elas so semicondutoras de
eletricidade porque o silcio um material com caractersticas intermdias entre um condutor
e um isolante.
O silcio apresenta-se normalmente como areia. Atravs de mtodos adequados obtm-
se o silcio em forma pura. O cristal de silcio puro no possui eltrons livres e portanto, um
mau condutor eltrico. Para alterar isto acrescenta-se porcentagens de outros elementos. Este
processo denomina-se dopagem.
Mediante a dopagem do Silcio com o Fsforo obtm-se materiais com eltrons livres
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ou materiais portadores de carga negativa (silcio tipo n). Realizando o mesmo processo, mas
acrescentando Boro ao invs de Fsforo, obtm-se um material com caractersticas inversas,
ou seja, deficincia de eltrons ou materiais com cargas positivas livres (silcio tipo p).
Cada clula solar compe-se de uma camada fina de material tipo n e outra com maior
espessura de material tipo p (Figura 3). Separadamente, ambas as capas so eletricamente
neutras. Mas ao serem unidas, exatamente na unio pn, gera-se um campo eltrico devido
aos eltrons do silcio tipo n que ocupam os vazios da estrutura do silcio tipo p.
Figura 3 Desenho esquemtico de uma clula fotovoltaica.
Existem basicamente trs tipos de clulas, conforme o mtodo de fabricao: silcio
monocristalino, silcio policristalino e filme fino ou silcio amorfo.
4.8.1.1. Silcio monocristalino
Silcio monocristalino: Estas clulas obtm-se a partir de barras cilndricas de silcio
monocristalino produzidas em fornos especiais. As clulas so obtidas por corte das barras em
-
30
forma de pastilhas finas (0,4-0,5 mm de espessura). A sua eficincia na converso de luz solar
em eletricidade superior a 12%. (Figura 4)
Figura 4 Tipo Monocristalino.
4.8.1.2. Silcio Policristalino
Estas clulas so produzidas a partir de blocos de silcio obtidos por fuso de silcio
puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silcio arrefece lentamente e solidifica-se.
Neste processo, os tomos no se organizam num nico cristal. Forma-se uma estrutura
policristalino com superfcies de separao entre os cristais. Sua eficincia na converso de
luz solar em eletricidade ligeiramente menor do que nas de silcio monocristalino. (Figura 5)
-
31
Figura 5 Tipo Policristalino
4.8.1.3. Filme Fino ou Silcio Amorfo
Estas clulas so obtidas por meio da deposio de camadas muito finas de silcio ou
outros materiais semicondutores sobre superfcies de vidro ou metal. Sua eficincia na
converso de luz solar em eletricidade varia entre 5% e 7%. (Figura 6)
Figura 5 Tipo Filme Fino.
Figura 6 Tipo Filme Fino
-
32
4.8.2. Dimensionamento e Instalao
O local onde ser instalado dever ser limpo, de fcil acesso e sem a presena de
obstculos que possam sombrear o painel. Alem disso dever ficar o mais prximo possvel
dos locais onde as cargas eltricas sero instaladas, recomenda-se que no exceda mais que
dez metros do conjunto de baterias e do centro de distribuio do circuito.
O correto dimensionamento do painel feito, seguindo-se as instrues abaixo:
1) Identificar cada carga de corrente alternada, seu consumo em Watts e a
quantidade de horas por dia que deve operar;
2) Somar os Watts hora por dia de cada aparelho para obter os Watts hora por dia
totais das cargas em corrente alternada.considerara um acrscimo de 10% de
energia adicional para ter em conta o rendimento do inversor;
3) Para poder escolher o inversor adequado, devem-se ter claro quais so os
nveis de tenso do sistema tanto em termos de corrente alternada como de
contnua;
4) Obter o valor total de energia;
5) Toma-se o valor obtido no item anterior e divide-se pela tenso nominal do
sistema, utilizando-se a seguinte frmula:
)/()()/.( diaAh
VccVsistemadiahWTotalPotnciaTotalConsumo = (1)
Para o clculo do nmero de mdulos necessrios devem-se conhecer os nveis de
radiao solar tpicos da regio (Anexo A). Como j se viu, a capacidade de produo dos
mdulos varia com a radiao. A tabela indica qual a radiao mdia anual em KWh/ m
/dia.
-
33
Para realizar um clculo aproximado da quantidade de mdulos necessrios para uma
instalao pode-se proceder da seguinte forma:
6) Calcular o Consumo Total da instalao em Ah;
7) Determinar em que local se realizar a instalao;
8) Com base nos valores da tabela de radiao identificar qual das cidades mais
se aproxima do local de sua instalao. Identificar qual a radiao mdia
anual desta localidade em kWh/m/dia (ltima coluna da tabela).
9) Multiplicar o valor encontrado pela corrente nominal do mdulo solar
escolhido. Para isto recorrer tabela do fabricante do mdulo solar.(Anexo B)
)/(min diaAhalNoCorrenteRadiaomdulodoGerao = (2)
10) O nmero de mdulos solares para este sistema ser:
MduloGeraoTotalConsumo
mduloN = (3)
Para obter-se a inclinao desejada, recomenda-se construir um gabarito simples de
papelo para facilitar o processo de adequao da inclinao do painel. Esse gabarito dever
ser construdo conforme os valores da Tabela 1.
-
34
Tabela 1- Dimenses do gabarito utilizado para definir a inclinao correta do painel Latitude (Graus)
Lado A (cm)
Lado B (cm)
Lado C (cm)
0 0 0 0 5 40,2 40 3,5 10 40,6 40 7 15 41,4 40 10,7 20 42,6 40 14,6 25 44,1 40 18,7 30 46,2 40 23,1 35 48,8 40 28
4.8.3. Bateria ou Acumuladores
o elemento destinado a acumular a energia eltrica gerada pelo painel tornando-a
disponvel sempre que necessrio, em horrios sem a presena da luz do sol, ou quando a
energia solar, captada pelo painel e fornecida pelo sistema, estiver sendo inferior demanda
da carga, isso poder acontecer em dias nublados, ou aps o nascer e pr-do-sol, quando a
radiao solar de baixa intensidade.
. Utilizam-se basicamente baterias de 12V./150Ah. Recomenda-se o uso de baterias
seladas, livres de manuteno, porm, o nmero de baterias que dever ser utilizado depende
da carga instalada, na prtica, recomenda-se utilizar uma bateria de 100 Ah para cada placa de
0,40 m de rea, instalada no painel solar, para que o sistema possa operar com segurana.
Para o clculo do banco de baterias de acumuladores (Figura 7) obtm-se com a
frmula:
C A
B
-
35
AutDtotCap = 66,1 (4)
Onde:
1,66: fator de correo de bateria de acumuladores que leva em conta a
profundidade de descarga admitida, o envelhecimento e um fator de
temperatura.
Dtot:Consumo total de energia da instalao em Ah/dia.
Aut: dias de autonomia conforme visto no item Autonomia prevista.
Desde que possvel recomenda-se sempre o uso de baterias do tipo sem manuteno e
que, portanto no permitem reposio de gua. Estas baterias possuem uma vida til que pode
atingir at 4-5 anos.
OBS: A eficincia do sistema de energia depende diretamente da qualidade e do estado
das baterias. Baterias velhas aceitam menos carga e ainda desperdiam a energia de carga
fornecida.
Figura 7 Bateria ou Acumulador.
-
36
4.8.4. Fusveis
Os fusveis so dispositivos utilizados na proteo de circuitos contra correntes
anormais, como curto-circuito e sobrecarga, os trs tipos de fusveis mais comuns so o
cartucho, o NH e o Diazed.
Independente do tipo de fusvel a ser utilizado, eles devero ser instalados no condutor
positivo e devem ser dimensionados em funo da corrente absorvida pelo circuito e pela
capacidade de conduo de corrente do condutor.
A capacidade nominal do fusvel de proteo do condutor dever ser maior que a
corrente absorvida pelo circuito e menor que o limite de capacidade de conduo de corrente
do condutor. (Tabela 2)
Tabela 2 - Capacidade de conduo de corrente, em funo da bitola. Condutor (mm) 1,5 2,5 4,0 6,0 10,0 16,0 25,0 35,0
Capacidade de Corrente (A) 17,5 24 32 41 57 76 101 125
O dimensionamento coreto dos fusveis de proteo feito, utilizando-se a seguinte
frmula:
)()()(
VTensoWPotenciaACorrente = (5)
-
37
4.8.5. Condutores
Os sistemas alimentados por energia solar seguem, basicamente, os mesmos padres
dos sistemas de energia eltrica convencional, de baixa tenso, os condutores eltricos, fios ou
cabos, devem ser de cobre, com isolamento termoplstico.
A especificao do condutor adequado, para cada trecho do sistema, feita, levando-se
em considerao a potncia eltrica que tais condutores iro alimentar bem, como o
comprimento do circuito. A Tabela 3, a seguir permite selecionar a bitola de condutores de
cobre, a serem utilizados na interligao de painis solares ao centro de distribuio, para uma
distncia mxima de 15 metros.
Tabela 3 - Recomendao de bitolas, em mm para condutores eltricos de cobre, a serem utilizados na interligao de painis solares ao centro de distribuio.
Corrente (A) Distncia (m) 2,5 5 7,5 10 3 2,5 2,5 2,5 2,5 4 2,5 2,5 2,5 4,0 5 2,5 2,5 2,5 4,0 6 2,5 2,5 4,0 4,0 7 2,5 2,5 4,0 6,0 8 2,5 4,0 4,0 6,0 9 2,5 4,0 6,0 10,0 10 2,5 4,0 6,0 10,0 11 2,5 4,0 6,0 10,0 12 2,5 6,0 6,0 10,0 13 2,5 6,0 10,0 10,0 14 2,5 6,0 10,0 10,0 15 2,5 6,0 10,0 10,0
O dimensionamento dos condutores utilizados nas demais ligaes, a partir do centro
de distribuio, pode ser feito utilizando-se a Tabela 4.
-
38
Tabela 4 - Dimensionamento de condutores de cobre em funo da potncia e da tenso eltrica, para uma distncia mxima de 12 m do C.D.C.
Potncia (watts) Tenso (volts) Bitola (mm)
12 2,5 100 24 2,5 12 2,5 200 24 2,5 12 4,0 300 24 2,5 12 6,0 400 24 2,5 12 10,0 500 24 4,0 12 16,0 600 24 6,0 12 16,0 700 24 6,0 12 25,0 800 24 10,0 12 25,0 900 24 10,0 12 25,0 24 10,0 36 6,0 1000
48 4,0 24 16,0 36 10,0 48 6,0 1250
60 4,0
4.8.7. Controladores de Carga
O controlador de carga (Figura 8) um componente eletrnico que deve ser instalado
para controlar o consumo de energia, em sistemas que utilizam baterias, otimizando o uso da
Energia Fotovoltaica.
Tem como funo proteger a bateria contra sobrecargas e descargas excessivas evitar
que a bateria descarregue completamente, quando muito exigida, e sua carga atinge um
nvel em torno de 30% da carga total, o controlador automaticamente desconectar as cargas
ligadas e passar a carregar a bateria e quando esta estiver com aproximadamente 80% da sua
carga, acender a lmpada indicadora de carga normal da bateria e as cargas sero
-
39
automaticamente conectadas ao sistema de fornecimento de energia. Tambm uma de suas
atribuies proteger o mdulo evitando o retorno da energia e garantir maior vida til
bateria.
Figura 8 Controlador de Carga.
Especificao dos controladores de carga mais utilizados em sistemas solares para o
fornecimento de eletricidade, ver Tabela 5.
Tabela 5 - Especificao dos controladores de carga mais utilizados em sistemas solares. Especificao Descrio
6 Amperes Recomendado para painis formados por um ou duas placas solares
12 Amperes Recomendado para painis formados por trs ou quatro placas solares
20 Amperes Recomendado para painis formados por cinco ou seis placas solares
30 Amperes Recomendado para painis formados por sete ou oito placas solares
A escolha de um controlador de cargas dever ser feita em funo da tenso de
alimentao e da corrente que o painel poder fornecer.
-
40
4.8.8. Inversor
O inversor um dispositivo eletrnico. Utilizado para permitir a alimentao de cargas
de corrente alternada, a partir de sistemas de fornecimento de energia em corrente contnua,
seu uso consome +/- 10% da energia, como o caso dos sistemas solares.
Ele conectado logo aps o controlador de cargas, mantendo-se as polaridades, assim
esse equipamento alimentado por corrente contnua, e fornece, na sada, corrente alternada,
nas tenses de 110V ou 220V. Nesse processo de converso, existe uma perda de,
aproximadamente 10%.
A escolha de um inversor feita em funo da potncia eltrica que ser fornecida, ver
Tabela 6.
Tabela 6 Relao de alguns inversores encontrados no mercado. Inversor Alimentado em 12 ou 24 Vcc Sada 110 ou 220 Vca Potncia (W) 125 250 300 600 800 1500
4.9. Clculo da Autonomia do Sistema Solar
Para saber qual ser a autonomia do sistema, ou seja, quanto tempo ele poder
funcionar sem a presena do sol, bastar calcular o consumo de cada carga, em Ah, de acordo
com o quadro de cargas.
Sabe-se que no se deve utilizar toda a carga do conjunto de baterias, o mximo que se
pode utilizar 70% dessa carga. Vamos, ento, adotar uma margem de segurana maior, ou
seja, utilizar apenas 50% da carga da bateria.
A autonomia do sistema ser obtida, atravs do quadro de cargas e utilizando a
seguinte frmula:
-
41
)/.().(arg
diahArioConsumoDihAlaDisponiveCAutonomia = (6)
4.10. Piranmetros o Solarmetros
Os piranmetros, tambm chamados solarmetros, so sensores que medem a radiao
global. Este instrumento caracteriza-se pelo uso de uma termopilha que mede a diferena de
temperatura entre duas superfcies, uma pintada de preto e outra pintada de branco igualmente
iluminadas. A expanso sofrida pelas superfcies provoca um diferencial de potencial que, ao
ser medida, mostra o valor instantneo da energia solar.
Um outro modelo bem interessante de piranmetro aquele que utiliza uma clula
fotovoltaica de silcio monocristalino para coletar medidas solarimtricas. Estes piranmetros
so largamente utilizados, pois, apresentam custos bem menores do que os equipamentos
tradicionais. Pelas caractersticas da clula fotovoltaica, este aparelho apresenta limitaes
quando apresenta sensibilidade em apenas 60% da radiao solar incidente.
Existem vrios modelos de piranmetros de primeira, 2% de preciso, e tambm de
segunda classe, 5% de preciso, (Figura 9). Existem vrios modelos de diversos fabricantes
entre eles podemos citar: Eppley 8-48 (USA), Cimel CE-180 (Frana), Schenk (ustria), M-
80M (Rssia), Zonen CM5 e CM10 (Holanda).
-
42
Figura 9 Piranmetro de Segunda Classe.
4.11. Manuteno e Cuidados
A necessidade de manuteno para os mdulos mnima. Se o mdulo ficar sujo,
utilizar gua e uma flanela ou esponja de nylon para limpar o vidro. Detergentes no
abrasivos ou neutros podem ser utilizados para remoo da sujeira mais persistente. Duas
vezes por ano verificar os terminais para observar os conectores. A eficincia dos mdulos
solares depende diretamente da sua superfcie fotossensvel. Verifique-os periodicamente
mantendo livres de folhas.
Caso as baterias no sejam do tipo selada, verifique mensalmente o nvel da soluo
da mesma, caso necessrio, completar somente com gua destilada at o nvel recomendado,
evitando-se o excesso. Verifique tambm se os plos da bateria esto limpos, sem oxidao
(zinabre) que venham a prejudicar o funcionamento do sistema.
No expor as baterias, o controlador e o inversor umidade.
-
43
4,12. Viabilidade Econmica
A viabilidade econmica instrumento analtico, que agrega todas as variveis
envolvidas, o clculo do retorno econmico do projeto sintetizado pela Taxa Interna de
Retorno (TIR), que determina a remunerao bsica dos capitais investidos segundo.
A seguir sero conceituados alguns indicadores econmicos mais utilizados para
anlise de viabilidade econmica de projetos, segundo KASSAI et all., (2000).
4.12.1. Taxa Mnima de Atratividade (TMA)
A taxa mnima de atratividade (TMA) a menor remunerao desejada sobre o capital
investido a cada perodo de vida do negcio. O projeto ser vivel sempre que o retorno do
capital for igual ou superior a este valor.
4.12.2. Valor Presente Liquido (VPL)
O valor presente lquido demonstra os valores do investimento calculados pela
diferena de valor de investimento e de valores presente das sadas de caixas, em funo de
uma determinada taxa de desconto que adotada, onde calculado atravs de calculadora
financeira ou por meio de planilha eletrnica do tipo Excel.
=
+=
n
jjTMA
FCjVPL0 )1(
; (7)
-
44
4.12.3. ndice de Lucratividade (IL)
medido por meio da relao entre o valor presente dos fluxos de caixa positivos e o
valor presente dos fluxos de caixa negativos, usando-se como taxa de desconto a taxa de
atratividade (TMA). Esse ndice indica o retorno apurado para cada um real investido. Onde
calculada atravs de calculadora financeira ou por meio de planilha eletrnica do tipo Excel.
+=
PVPVIL (8)
4.12.4. Payback Original (PBO)
O Payback original (PBO), ou prazo de recuperao do capital, encontrado somando-
se os valores dos fluxos de caixas negativos com os valores dos fluxos de caixa positivos, at
o momento em que essa soma resulta em zero, onde calculada atravs de calculadora
financeira ou por meio de planilha eletrnica do tipo Excel.
FCLjSARjjPB = ; (9)
4.12.5. ndice de lucratividade e Taxa de Rentabilidade (TR)
A taxa de rentabilidade (TR %) de um investimento reflete o retorno desse
investimento em termos relativos, ou seja, em porcentagem. determinado a partir do ndice
-
45
de lucratividade (IL), calculado atravs de calculadora financeira ou por meio de planilha
eletrnica do tipo Excel.
1(%)
+=
PVPVTR ; (10)
4.12.6. Taxa Interna de Retorno (TIR)
A Taxa Interna de Retorno (TIR) definida como a taxa de juros (ou de desconto) que
torna nulo o valor presente do Fluxo de Caixa do Projeto. Para o seu clculo necessrio,
portanto, que se determine o Fluxo de Caixa do Projeto, sobre o qual ser calculada a Taxa
Interna de Retorno (TIR), formado pela soma do Resultado Contbil do Projeto com as
Depreciaes e as Liberaes dos Financiamentos a ser concedidos, abatidos os Investimentos
e as Amortizaes (principal) do Financiamento (SOTO, 1994).
Onde calculado atravs de calculadora financeira ou por meio de planilha eletrnica
do tipo Excel.
=
+=
n
jjTIR
FCjZERO0 )1(
; (11)
-
46
5. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO
O presente clculo tem por finalidade o correto dimensionamento e verificar a
viabilidade de um sistema de energia fotovoltaico para ser como fonte de energia renovvel
na IP, aplicado no da Avenida Teotnio Segurado, situado entre a Avenida LO-19 e Avenida
LO-21, na cidade de Palmas, Tocantins, conforme dados abaixo, para a seguinte situao:
1) Dimensionar para o circuito existente com potncia de 650 W, por ponto de
iluminao, sendo o conjunto composto de luminria, lmpada e reator, totalizando
64 pontos de IP, divididos em: 54 V S. e 10 VM, considerando-se 12 horas de
funcionamento.
5.1. Apresentao dos Clculos
Tabela 7 Quadro de cargas Potncia Lmpada + Reator
(W) Quantidade Potncia (W) Horas de uso por dia Watts*hora/dia V.S. ou V.M 650 1 650 12 7800
Total (watts hora/dia) 7800
diaAhTotalConsumo /65012
7800==
-
47
diaAhmdulodoGerao /011,2970,633,4 ==
23011,29
650 ==mduloN
AhCap 5395565066,1 ==
bateriasBateriasN 361505395
==
ACorrente 44,1295,02203
7800=
=
5.2. Investimento Inicial
O investimento inicial tipicamente uma funo da tecnologia adotada e do nvel de
desempenho da energia solar, a soma do custo dos seus diversos equipamentos e
componentes, mais os custos de implantao, que por sua vez devem incluir obras civis,
montagem, etc.
Para o caso do sistema de energia solar na IP, que est sendo analisada, o custo divide-
se conforme situao propostas, como mostra a Tabela 8, Tabela 9 e Tabela 10.
-
48
Tabela 8 Custo por Kit de Iluminao. Item Descrio Quantidade Valor Unitrio (R$) Sub Total (R$)
1 Placa Solar AC-190P 23 424,00 9.752,00 2 Controlador de Cargas 12A/12Vcc 1 143,00 143,00 3 Inversor 800W 1 600,00 600,00 4 Baterias 150A 36 150,00 5.400,00
TOTAL 15.895,00
Tabela 9 Custos de Instalao. Item Descrio Quantidade Valor Unitrio (R$) Sub Total (R$)
1 Instalaes em geral 01 300,00 300,00
TOTAL 300,00
Tabela 10 Custos Total de Instalao. Item Descrio Quantidade Valor Unitrio (R$) Sub Total (R$)
1 Kit para iluminao 64 15.895,00 1.017.280,00 2 Instalaes em geral 64 300,00 19.200,00
TOTAL 1.036.480,00
5.3. Custo com Manuteno e Receita
Os custos anuais com Manuteno do Sistema Solar podem ser estimados em funo
do investimento inicial. Adota-se esse valor como sendo um por cento do custo total do
investimento DIMSON (1996), como segue na Tabela 11.
Tabela 11 Custos de Operao e Manuteno Item Descrio Quantidade Valor Unitrio (R$) Sub Total (R$)
1 Manuteno e Operao 64 1.036.480,00 10.364,80 TOTAL 10.364,80
A receita relativa a economia obtida aps a instalao do sistema fotovoltaico,
conforme Tabela 12.
Tabela 12 Receita. Quantidade KWh (R$) KWh/dia Dias Total(R$)
64 R$ 0,63 7,8 30 R$ 9.434,88
-
49
5.4. Analise Econmica
O modelo dimensionado atende tecnicamente as especificaes do projeto, porm
economicamente torna-se invivel, pois a TIR (-4,95%), menor que a TMA (5%), e para
cada R$ 1,00 investido obter-se- um lucro muito baixo de R$ 0,27, inviabilizando totalmente
o projeto no decorrer dos 25 anos esperado.
Alem de no receber os 5% desejado sobre o capital investido a cada ano, o
investimento ter no vigsimo quarto ano um saldo negativo de R$ 525.752,00.
Figura 10 Anlise do Payback Original (PBO).
Recuperao de investimento
(1.100.000,00)(1.050.000,00)(1.000.000,00)
(950.000,00)(900.000,00)(850.000,00)(800.000,00)(750.000,00)(700.000,00)(650.000,00)(600.000,00)(550.000,00)(500.000,00)(450.000,00)(400.000,00)(350.000,00)(300.000,00)(250.000,00)(200.000,00)(150.000,00)(100.000,00)
(50.000,00)-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Anos
Inves
timen
to
-
50
6. CONCLUSES E SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS
Apontada pelos ambientalistas como fonte de energia limpa e renovvel com
caractersticas auto sustentveis, ainda sim se mostra limitada a sua aplicao, devido o seu
alto custo inicial de implantao, sendo mais recomendvel o seu uso em residncias rurais
que apresente topografia de difcil acesso, cercas eltricas, aquecimento de gua e telefones de
pronto atendimento em rodovias.
O projeto apresentou-se invivel, devido relao lmpada e reator existente
apresentar um alto fator de potncia, com custo elevado de implantao, manuteno e
operao, para o trecho proposto.
Pensando-se em aplicar em toda a extenso da Avenida Teotnio Segurado, ser
necessria a criao de um verdadeiro parque gerador para assistir a demanda hoje existente.
Fica como sugesto para estudos futuros, o levantamento Luminotcnico e
implantao de novas tecnologias que possam vir a comprovar a viabilidade do sistema
fotovoltaico para Iluminao Pblica.
-
51
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-
53
ANEXOS
-
54
Anexo A
Mdia anual de KWh/m.dia
-
55
Anexo B
Caractersticas dos Painis Solares Selecionados Painis Selecionados Caractersticas
A B C D
Fabricante Axitec Solon Alfasolar Bekaert ECD Solar
Systems
Modelo AC-190P SOLON P200
Q6 ALFASOLAR 120
M UNI-SOLAR US-64 Tipos das clulas Policristalino Policristalino Monocristalino Amorfo Potncia Nominal (W) 190 200 120 64 Comprimento (m) 1,335 1,6 1,293 1,366 Largura (m) 1,052 0,95 0,66 0,741 Espessura (m) 0,035 0,042 0,035 0,32 Eficincia (%) 13,5 13,2 14,1 6,3 Voltagem MPP (V) 20,4 29,4 17,9 16,5 Peso (kg) 15,9 17 11,8 9,17