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O USO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA PARA OSCONSUMIDORES RESIDENCIAIS

Erasmo Leite COLINS

Bacharel em Engenharia Elétrica - IESAN/ESTÁCIO e Especialista em MBA Projeto, Execução eControle de Engenharia Elétrica pelo Instituto de Pós-Graduação e Graduação – IPOG.

Francisco de Assis Pinto BEZERRA

Bacharel em Ciências Econômicas/UFPA

RESUMO: Analisa a viabilidade da implantação de um sistema fotovoltaico em umaunidade consumidora residencial, conectada à rede elétrica de distribuição de energiaconvencional. Esta proposta foi desenvolvida a partir do Estudo de Caso, por ser único oobjeto investigado e que descreve e avalia o contexto no qual a intervenção ocorreu,tendo como lócus o Município de Ananindeua, no Pará. Os resultados revelam que osistema fotovoltaico é tecnicamente viável, pois o investimento no gerador fotovoltaicoteve tempo de retorno de 3 a 4 anos, indicando condições financeiras para o seupagamento a partir da própria economia mensal de energia elétrica que seria paga aconcessionária, ainda que seu custo inicial seja elevado, dada a baixa eficiência daconversão de energia dos painéis fotovoltaicos.

PALAVRAS-CHAVE: Fonte alternativa. Incidência solar. Viabilidade.

THE USE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY FORRESIDENTIAL CONSUMERS

ABSTRACT: It analyzes the viability of the implantation of a photovoltaic system in aresidential consumer unit, connected to the conventional electricity distributionnetwork. This proposal was developed from the Case Study, since it is unique the objectinvestigated and that describes and evaluates the context in which the interventionoccurred, having as a locus the Municipality of Ananindeua, in Pará. The results revealthat the photovoltaic system is technically feasible, since the investment in thephotovoltaic generator had a return time of four years, indicating financial conditionsfor its payment from the monthly electricity savings that would be paid to theconcessionaire, even if its initial cost is high, given the low efficiency conversion ofphotovoltaic panels.

KEYWORD: Alternative source. Solar incidence. Viability

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1. Introdução

Nos últimos anos, se por um lado, aumenta a demanda energética, aliada à

possibilidade de redução da oferta de combustíveis convencionais, por outro, cresce a

preocupação com a preservação ambiental do planeta. Por estes motivos, o uso de fontes

de energia renovável em sistemas de geração de energia elétrica é uma tendência

mundial, dada a crescente pressão sobre as demandas ambientais, pois são vistas como

fundamentais para construção de um futuro sem aquecimento global e sustentável.

Dentre as fontes, a energia elétrica proveniente dos painéis fotovoltaicos é

considerada uma das alternativas, por atender aspectos ambientais, pois o seu insumo é

abundante (sol) e não poluem o que torna possível ampliar o seu uso entre algumas

camadas sociais, principalmente os consumidores residenciais, dado o elevado custo da

energia convencional. Portanto, a geração de energia através do uso dos painéis

fotovoltaica apresentada vantagens, pois é uma fonte natural, limpa e renovável, o que

indica seu forte aspecto sustentável.

Destarte, esta energia é derivada da radiação solar, a qual é convertida por meios

semicondutores em energia elétrica, efeitos termoelétricos e fotovoltaicos. O efeito

fotovoltaico vem da excitação dos elétrons através de alguns materiais sobre a presença

de luz solar. Os materiais mais adequados para a conversão da radiação solar em energia

elétrica são as células fotovoltaicas (ALMEIDA, 2012). O mais importante é que a

energia solar fotovoltaica contribui para diminuir a dependência do mercado de petróleo

e as emissões de gases poluentes na atmosfera global.

O cenário é favorável à implantação de um sistema fotovoltaico, visto que

estimativas apontam que a energia solar incidente sobre a superfície da terra seja na

ordem de dez mil vezes maior do que o consumo energético mundial (PERREIRA et al,

2006). Este indicativo permite o conceito de Geração Distribuída de Energia Elétrica

(GDEE) a partir dos raios solares, cuja possibilidade passa pela técnica e que, por seu

turno, depende de investimentos em pesquisas, com a perspectiva de aprimorar a

produção deste tipo de energia, bem como baratear os preços dos materiais usados neste

processo.

Esta perspectiva acena positivamente para o Brasil, pois está localizado na região

intertropical do planeta, detendo elevada radiação solar superior ao resto do mundo,

com possibilidades de utilização da energia solar fotovoltaica. Para exemplificar este

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potencial, o Instituto Nacional de Eficiência Energética (INEE, 2008) informa que na

Europa e Alemanha, países que mais utilizam energia solar, os índices de radiação solar

é bem inferior aos do Brasil, com uma taxa de aproximadamente 1,4 vezes menor que a

radiação solar brasileira.

Este indicativo de que o Brasil significa espaço propício para explorar a energia

solar fotovoltaica levou à Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL instituir a

Resolução Normativa n. 482, de 17 de abril de 2012, que regulamentou a geração e o

acesso de energia elétrica de fontes renováveis de pequeno porte à rede distribuição.

Esta Resolução estabeleceu sistema de compensação de energia elétrica, em que a

energia ativa gerada e injetada na rede por uma unidade consumidora e cedida, por meio

de empréstimo gratuito, à distribuidora local e, posteriormente, compensada com o

consumo de energia elétrica ativa dessa mesma unidade consumidora ou de outra

unidade consumidora de mesma titularidade (ANEEL, 2016).

Todavia, ainda que se tenha insumo (sol) em abundância, alguns fatores se tornam

obstáculos para ampliar o uso de energia solar fotovoltaica para os consumidores

residenciais. A questão é que o desempenho dos painéis fotovoltaicos existentes varia

de acordo com o nível de radiação solar e de temperatura, o que dificulta e torna

complexa a extração máxima solar, justamente em função da variação da carga

recebida. Este problema de oscilação de potência se reflete na baixa eficiência da

conversão de energia solar, fazendo com que o custo inicial para a implantação de um

sistema fotovoltaico seja elevado.

Diante do problema levantado, o objetivo deste artigo é apresentar e analisar a

viabilidade da implantação de um sistema fotovoltaico em uma unidade consumidora

residencial, conectada à rede elétrica de distribuição de energia convencional, com foco

na eficiência da conversão de energia solar.

O desenvolvimento do tema deste artigo se justifica por três aspectos relevantes:

(a) Preocupação global com a preservação ambiental; (b) Escassez da oferta de

combustíveis convencionais, com perspectiva de redução na energia tradicional; e (c)

Custo da energia convencional é elevado, o qual se intensifica durante o período de

estiagem.

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2. Metodologia

O estudo da viabilidade da implantação de um sistema fotovoltaico em uma

unidade consumidora residencial, conectada à rede elétrica de distribuição de energia

convencional, derivou da exigência do Instituto de Pós-Graduação & Graduação (IPOG)

para a obtenção do Titulo de Especialização em MBA de Projeto, Execução e Controle

de Engenharia Elétrica, concluído em abril de 2018.

A análise da viabilidade do sistema fotovoltaico foi realizada a partir do Estudo de

Caso que, segundo Robert Yin (1989), é um método recomendado para um ou dois

objetos de investigação, sendo útil sempre que o fenômeno do estudo for amplo e

complexo e que o corpo de conhecimentos existente for insuficiente para explicar a

proposição de questões causais.

Segundo Yin (1989), o método do Estudo de Caso permite o pesquisador: explicar

ligações causais nas intervenções na vida real, servindo de estratégias experimentais;

descrever o contexto da vida real no qual a intervenção ocorreu; e avaliar, ainda que de

forma descritiva, uma dada intervenção.

O lócus do Estudo de Caso foi no Município de Ananindeua, estado do Pará, e o

critério de seleção da unidade de análise foi o consumo residencial de até 363 kw/h por

mês. Antes da intervenção, foram realizadas pesquisas sobre o orçamento dos materiais

e equipamentos para compor o sistema de geração fotovoltaica. A fonte de aquisição

dessas necessidades foi o fabricante Canadian e Fronius.

Na residência selecionada foi tirada a média de consumo obtido dos últimos dozes

meses, isto é, até a data da pesquisa (fevereiro/2018), como também se levou em conta a

utilização de mais 50 kwh de custo de disponibilidade para efeito de cálculos

operacionais que envolvem o sistema, por se tratar de um modelo bifásico, com

estimativa de redução na conta de energia de 3 a 4 anos. Trata-se de um sistema de

médio padrão com capacidade projetada para atender unidades consumidoras

residências da classe B e C.

A instalação da fonte de energia solar fotovoltaica obedeceu ao Protocolo de

Estudo de Caso prescrito por Yin (1989), o qual recomenda o uso de procedimentos,

instrumentos e regras/normas, cuja aplicação significa uma tática para aumentar a

fidedignidade e credibilidade da pesquisa. Na prática, a engenharia do sisitema passou

pelo delineamento da potencia, painéis solares, inversor e estrutura de fixação,

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acompanhado pela descrição e disposição dos requisitos básicos para que as famílias

residências possam acessar o sistema fotovoltaico, a partir da compreensão do projeto

do sistema, sua viabilidade, passando pela análise e vistoria até a ligação.

3. Tecnologia de módulos Fotovoltaicos

Em qualquer instalação solar fotovoltaica o módulo fotovoltaico é o elemento

básico do sistema gerador. A quantidade de módulos conectados em série irá determinar

a tensão de operação do sistema contínua (CC). A corrente do gerador solar é definida

pela conexão em paralelo de painéis individuais ou de strings (conjuntos de módulos

conectados em série). A potência instalada normalmente especificada em C.C é dada

pela somada potência nominal dos módulos individuais (RÜTHER, 2004).

Nos últimos anos a fabricação e a comercialização de módulos fotovoltaicos vêm

crescendo em grande escala. Os módulos fotovoltaicos dividem-se basicamente em

módulos da família do silício cristalino e da família dos filmes finos.

Módulos de Silício Cristalino

A mais tradicional das tecnologias fotovoltaicas e a que ainda hoje apresenta

maior escala de produção a nível comercial é o c-Si (como é conhecido o módulo de

silício cristalino), se consolidou no mercado fotovoltaico por sua extrema robustez e

confiabilidade. O custo de produção destes módulos solares é, no entanto, bastante

elevado e as possibilidades de reduzi-los já foram praticamente esgotadas, razão pela

qual esta tecnologia é desconsiderada por muitos analistas como séria competidora com

formas convencional de geração de potência em larga escala. O c-Si segue sendo, no

entanto, o líder dentre as tecnologias fotovoltaicas para aplicações terrestres em

qualquer escala, principalmente porque nos principais mercados mundiais (Japão e

Alemanha) (RÜTHER, 2004).

Existem dois tipos de módulos de Silício Cristalino, o módulo de silício

monocristalino (m-Si) e o módulo de Sil´cio Policristalino (p-Si).

O silício monocristalino é produzida puxando uma espécie de semente de cristal

de forma extremamente lenta (da ordem de cm/hora) e uniforme a partir de um banho de

silício fundido de alta pureza (Si= 99,99% a 99,9999%) em reatores sob atmosfera

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controlada. Isto produz um cilindro com duas pontas finas que são cortadas fora e,

então, o cristal é cortado em secções usando quatro cortes em toda sua extensão- isto

será transformado em quadrados com as quinas arredondadas (AMERICA DO SOL,

2014).

Este será o pré- produto usado na produção das células solares, o qual envolve

lapidações, banhos químicos, polimentos, processos de difusão/dopagem e deposição da

máscara condutora da eletricidade gerada. Finalmente as células serão interconectadas

em série para a obtenção do módulo fotovoltaico (AMERICA SOL, 2014).

Módulo Silício Policristalino

As células de silício policristalino são formadas por diversos cristais, que são

fundidos e posteriormente solidificados justamente por causa das bordas das partículas

de cristais que a eficiência das células de policristalinos é menor que as monocristalinos.

Por outro lado, bem menos para serem produzidas, exigem menos materiais e energia.

Tudo isto reflete no custo final de células, que acaba sendo menor que as

monocristalinas, e fez também a tecnologia deter a maior fatia do mercado de módulos

solares a um longo período (AMERICA DO SOL, 2014).

Módulos de Filmes Finos

Os módulos de filmes finos caracterizam-se por utilizar uma pequena quantidade

de material semicondutor depositado em substrato, que pode ser rígido ou flexível. Eles

são nominados conforme o tipo de material semicondutor utilizado, os mais comuns

são: Silício Amorfo Hidrogenado (a-Si); Silício Micro amorfo (µa-Si) Telureto de

Cádmio (CdTe); Disseleneto de cobre e índio (CulnSe ou CIS); Disseleneto de Cobre,

entre outros (Figura 1).

Figura 1. Células e módulos fotovoltaicos

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Fonte: Quaresma (2017)

4. Sistemas Fotovoltaicos

A transformação da energia contida na radiação luminosa em energia elétrica é

um fenômeno físico conhecido como efeito fotovoltaico. Os Sistemas fotovoltaicos são

utilizados para a geração de energia elétrica através da radiação solar. Basicamente

existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos: o sistema fotovoltaico isolado e o sistema

fotovoltaico conectado à rede elétrica.

4.1 - Sistemas Fotovoltaicos Isolado

O sistema fotovoltaico isolado (Figura 2) é normalmente utilizado em locais onde

a rede elétrica da concessionária não estar presente, armazena a energia elétrica gerada

em baterias, a fim de poder disponibilizar energia elétrica inclusive nos momentos de

baixa ou nenhuma incidência solar. Podem ser do tipo individual ou em mini redes,

sendo composto pelos seguintes equipamentos: Painel fotovoltaico, Controlador de

carga, Baterias e Conversor.

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Figura 2. Sistema Fotovoltaico Isolado

Fonte: Urbanetz Junior (2013)

4.2 - Sistemas Fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Em principio, os sistemas de conexão à rede elétrica se desenvolveram somente

para centrais fotovoltaicas de grande porte, já que se pensava que poderiam, no futuro,

resolver certos problemas existentes na geração e distribuição de energia convencional.

No entanto, na medida em que avançou o mercado da eletrônica, começaram também a

ser desenhados sistemas de menor porte com a finalidade de atender a pequenas centrais

domésticas (PEREIRA, 2006).

No sistema fotovoltaico conectado à rede, a energia elétrica gerada é injetada na

rede elétrica pública. Tem como características alta produtividade, e se desconectam

automaticamente quando ocorre uma falha na rede, evitando o efeito do ilhamento.

Quando a rede elétrica é estabelecida, automaticamente o sistema (Figura 3) volta

a operar normalmente. É composto basicamente por apenas dois equipamentos: o painel

fotovoltaico e o inversor. Visando atender os requisitos das concessionárias de energia

elétrica, devem ser instalados ainda, dispositivos de manobra e proteção, e um medidor

de energia bidirecional, que mede a energia elétrica injetada na rede pública, e também

a consumida (URBANETZ JUNIOR, 2013).

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Figura 3. Componente do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede

Fonte: Urbanetz Junior (2013)

O Sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica é baseado na interação de dois

agentes responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica a concessionária e o gerador

fotovoltaico. Havendo incidência solar sobre o painel fotovoltaico, há geração de

energia elétrica, e esta é disponibilizada diretamente na rede elétrica do próprio

consumidor onde estar localizado o gerador fotovoltaico. No caso da energia foto-

gerada ser superior a consumida na própria edificação, a mesma é enviada à rede

elétrica para ser consumida nas adjacências. Nos momentos de baixa ou nenhuma

incidência solar, a concessionária é quem supre o consumidor (URBANETZ Jret al,

2014).

Os Sistemas Fotovoltaicos conectados as redes são uma forma de geração

distribuída, pois contribuem com a disponibilidade de energia junto ao ponto de

consumo, minimizando as perdas com transmissão e distribuição, e dispensam o uso de

banco de baterias, pois a potência gerada é consumida diretamente pelas cargas locais e

o excedente é absorvido pela rede elétrica, que a disponibiliza para outros consumidores

permitindo a redução da geração pelas fontes convencionais de energia, no caso do

BRASIL, principalmente as usinas hidroelétricas e térmicas (URBANETZ JUNIOR et

al., 2014).

O desempenho de um sistema fotovoltaico é afetado por uma série de fatores

ligados à qualidade dos componentes, à configuração escolhida, às condições

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meteorológicas, à correta instalação e manutenção do sistema e às condições da rede

elétrica, que impõem uma série de perdas ao sistema. De uma maneira geral, essas

perdas provocam a redução da eficiência dos componentes dos sistemas fotovoltaicos,

afetando diretamente a produção de energia e os parâmetros de desempenho, sendo

importante conhecê-las a fim de evitá-las ao máximo (ALMEIDA, 2012).

É interessante notar também que os dispositivos desenvolvidos micro-

controladores fornecem informações que permitem ao usuário aumentar a eficiência da

geração de energia elétrica de painéis solares fotovoltaicos, pois com ele é possível

detectar, a melhor posição para a instalação do painel; ou seja, o local em que a máxima

radiação solar é captada e o ponto ótimo de operação (Tensão e Corrente) para a

máxima potência.

Além disso, é possível através da análise das curvas características detectarem

problemas de funcionamento do painel ou mesmo condições anormais que prejudiquem

seu desempenho como, por exemplo, um sombreamento parcial causado por alguma

sujeira ou objetos como folhas de árvores na superfície dos painéis.

5. Normas Técnicas para geração distribuidora

Geração Distribuída é a geração de energia elétrica realizada junto ou próxima

do(s) consumidores independente da potência, tecnologia e fonte de energia. As

tecnologias de geração distribuída têm evoluído para incluir potências cada vez

menores. Tem como vantagem economia no investimento de transmissão e redução das

perdas de energia no sistema. O sistema de geração distribuída conta com equipamentos

de medida, controle e comando que articulam a operação dos geradores e o eventual

controle de cargas.

A geração elétrica perto do consumidor chegou a ser a regra na primeira metade

do século, quando a energia industrial era praticamente toda gerada localmente. A partir

da década de 40, no entanto, a geração em centrais de grande porte ficou mais barata,

reduzindo o interesse dos consumidores pela geração distribuída e, como consequência,

o desenvolvimento tecnológico para incentivar esse tipo de geração também parou

(INEE, 2008).

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A Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL estabeleceu dia 17 de abril de

2012 uma nova resolução normativa de número 382 (ANEEL, 2016), que estabelece

condições gerais para mini e micro geração de energia elétrica:

Microgeração distribuída: potência instalada menor ou igual a 75 kW;

Minigeração distribuída: potência instalada superior a 75 kW e menor ou igual a

1MW.

Com a possibilidade da instalação de um sistema fotovoltaico para a geração de

energia elétrica alcançar uma viabilidade considerada satisfatória, surgiu a necessidade

de elaboração de normas para garantir assim a qualidade e compatibilidade dos

equipamentos além da segurança dos sistemas. Algumas regulamentações também

foram elaboradas para estimular os investimentos principalmente em energias

renováveis.

A seguir se apresenta algumas normas regulamentadoras da Associação Brasileira

de norma Técnicas (ABNT) sobre os sistemas fotovoltaicos de geração de energia

conectados à rede elétrica, segundo Toyama (2014):

ABNT NBR 11704/2008 – Sistemas Fotovoltaicos – Classificação: Esta norma

classifica os sistemas de conversão fotovoltaica de energia solar em elétrica.

ABNT NBR 11876 – Módulos Fotovoltaicos – Especificação: Esta norma

especifica os requisitos exigíveis e os critérios para aceitação de módulos

fotovoltaicos para uso terrestre, de construção plana e sem concentradores, que

utilizem dispositivos fotovoltaicos como componentes ativos para converter

diretamente a energia solar radiante em elétrica.

Resolução Normativa 482/2012 da ANEEL estabelece as condições gerais para

acesso de microgeração e minigeração distribuídas aos sistemas de distribuição

de energia elétrica e o sistema de compensação de energia elétrica.

Norma Técnica - NT-31.020 – Trata de conexão de microgeração distribuída ao

sistema de distribuição de baixa tensão da concessionária paraense.

6. Geração de energia ideal para sistema fotovoltaico conectado à rede

A compensação é realizada a partir da energia ativa injetada pelo micro ou

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minigerador, a qual gera créditos de energia equivalentes para serem consumidos em

um período de até 36 meses. Ainda, de acordo com o art. 2º, é possível que o crédito

gerado seja utilizado por outra unidade consumidora, desde que esta esteja relacionada

ao mesmo CPF (Cadastro de pessoa Física) ou CNPJ (Cadastro de Pessoa Jurídica) da

unidade consumidora responsável pela geração dos créditos.

De acordo com o Sistema de Compensação proposto pela resolução em questão,

deverá ser cobrado, no mínimo, o custo de disponibilidade para consumidores do grupo

B ou a demanda contratada para consumidores do grupo A (ANEEL, 2016).

Importante ressaltar que, para unidades consumidoras conectadas em baixa tensão

(grupo B), ainda que a energia injetada na rede seja superior ao consumo, será devido o

pagamento referente ao custo de disponibilidade (ANEEL, 2016). O que equivale à: 30

kWh para consumidores com conexões monofásicas, 50 kWh para bifásicas e 100 kWh

para trifásicos.

Para calcular a geração economicamente mais eficaz para um sistema fotovoltaico

de uma unidade consumidora do grupo B faz-se necessário verificar o comportamento

do histórico de consumo da unidade consumidora de forma a definir o consumo

referência do imóvel, geralmente a moda estatística é a medida matemática mais

adequada para essa representação, e diminuir deste o custo referente à disponibilidade

do sistema (QUARESMA, 2017).

Vale ressaltar que outros elementos podem influenciar na geração ideal

economicamente de uma determinada unidade consumidora, como: potência e tipos de

módulos disponíveis no mercado, custo de aquisição dos materiais e equipamentos para

instalação do sistema, restrição de espaço para instalação do sistema fotovoltaico,

sazonalidade da carga e Horas de sol pleno (HSP) da região (QUARESMA, 2017).

O ponto de partida para a construção de um sistema fotovoltaico conectado à rede

é definir a energia média a ser produzida pela fonte fotovoltaica, a qual pode se

mensurada a partir da potência do gerador solar (painel) através da seguinte equação

apresentada por Quaresma (2017):

Equação 1

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Em que:

• Eg: Energia gerada;

• HSP: Horas de Sol Pleno;

• dias: tempo em dias, geralmente um mês (30);

• Pot SFV: Potência do sistema fotovoltaico;

• 0,8: Perda considerada do sistema fotovoltaico (perda do gerador, inversor e nos

cabos).

Vale ressaltar que horas de sol pleno (HSP) equivale ao ganho diário por radiação

solar a qual incide no plano do arranjo fotovoltaico (MARINOSKI, 2004).

6.1 - Dimensionamento do inversor

O dimensionamento do inversor depende da geração do sistema fotovoltaico, ele é

diretamente proporcional a potência nominal do sistema. A potência do inversor deve

ficar no intervalo conforme equação 2 apresentada por Marinoski (2004):

Equação 2

Em que:

• Pot Inversor: Potência do inversor.

A eficiência dos inversores varia normalmente na faixa de 50 a 95 %, podendo

diminuir quando estão funcionando acima da sua potência nominal. Assim recomenda-

se que o inversor seja dimensionado, sempre que possível, com potência abaixo de

potência nominal do arranjo fotovoltaico (MARINOSKI, 2004).

7. Estudo de caso

O estudo em questão é em uma residência na Cidade de Ananindeua do Estado do

Pará, através da média de consumo obtido dos últimos dozes meses e levando em

consideração a utilização de mais 50 kwh de custo de disponibilidade para efeito de

cálculo por se tratar de um padrão bifásico. Para tanto, foi apresentado uma proposta de

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um sistema de geração de energia solar fotovoltaico para atender uma demanda de até

363 kwh, projetado para uma unidade consumidora residencial, com uma redução na

conta de energia estimada em 3 a 4 anos.

Simulação do sistema Fotovoltaico

7.1 - Simulação do sistema Fotovoltaico

Foi utilizada a plataforma do site www.aldo.com.br/centrium (Aldo componentes

eletrônicos), para realizar a simulação do sistema fotovoltaico demandado da residência:

Tabela 1. Características da potencia do Sistema

Potência do Sistema

Potência Pico do Sistema: 3.25k Wp Número de Módulos: 10

Potência dos Módulos: 325 W Número de Inversores: 1 unidade(s)

Estrutura do sistema

Área estimada 22.10 m² Média HSP Anual: 5,58Peso estimado 18 kg/m² kWh/m2/diaFonte: Autores

É muito importante destacar as características técnicas dos componentes do

projeto do sistema Fotovoltaico, com vista a familiarizar os consumidores residenciais,

a partir de alguns conhecimentos elementares.

Painéis Solares

Potência 325 W

Garantia (defeito de fábrica): 10 anos

Garantia (80% eficiência): 25 anos

Marca: Canadian Solar

Peso Kg: 22,4 kg

Inversor

- Modelo: Primo 3.0 kw

- Fabricante: Fronius

- Sistema de Monitoramento: wireless

- Tensão de Funcionamento: mono. 220 V

- Potência Máx. Nominal AC: 3.000 W

Estrutura de Fixação

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- Tipo de Superfície: Telhado de Shingle

- Garantia: 1 ano

- Material: Alumínio

- Peso Total Estimado: 331.50Kg

7. 2 - Informações básicas do sistema em estudo

Os consumidores residenciais precisam estar cientes dos principais procedimentos

e de alguns aspectos elementares para o bom funcionamento do sistema, dos quais se

destacam os seguintes:

- A estimativa de geração média apresentada foi calculada em um cenário ideal. Por se

tratar de uma fonte intermitente e sensível a fatores externos, a geração pode sofrer

variações positivas ou negativas em decorrência das características físicas do telhado,

sombreamento e/ou posicionamento dos módulos.

- A produção de energia do seu sistema está relacionada à radiação solar mensal da

localidade assim como sobre a inclinação, sombreamento posicionamento do local de

instalação dos módulos. Como há variação da radiação solar durante os meses do ano, a

geração pode variar.

- kW Pico é a medida utilizada para definir a máxima potência instantânea em corrente

contínua gerada pelo Sistema Fotovoltaico a 1000 W/m² disponíveis de radiação solar.

- kWh é a soma da energia total gerada em um dado período de tempo.

- Os valores apresentados são estimativos e se baseiam nos históricos dos anos passados

fornecidas por bancos de dados do CRESESB, NASA e PV Syst. As informações destas

fontes variam de acordo com o mês do ano em que se mede a produção, bem como de

fatores meteorológicos específicos de cada ano, quando já consideradas as perdas de

inversão e fiação.

- A economia financeira estimada mensalmente é calculada admitindo-se que 60% do

consumo elétrico mensal serão compensados através de crédito energético e 40% será

compensado concomitantemente à geração, de acordo com Nota Técnica nº 0056/2017 -

SRD/ANEEL.

7.3 - Formalidades para adesão do sistema proposto

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Neste caso, tanto usuários, como a distribuidora de energia deve formalizar

responsabilidades favoráveis (direitos-deveres) para a garantia do funcionamento do

sistema, segundo as seguintes necessidades:

Requisitos para solicitação de acesso para os consumidores residenciais:

- Formulário de Acesso;

- Projeto;

- Memorial Técnico;

- ART;

- Dados do Inversor (dados técnicos e relatório de ensaio);

- Tabela de Compensação;

- Conta Contrato;

- CPF E RG do titular responsável da residência; e

- Adquirir e instalar o gerador de energia (Prazo Maximo de 120 dias).

Responsabilidades da distribuidora:

- Emitir Parecer de Acesso (Prazo Maximo de 15 dias)

- Fazer a vistoria e ligação no caso aprovado (Prazo Maximo de 7 dias)

- Tendo pendência técnica na vistoria, a Distribuidora emite relatório de vistoria no

prazo máximo de 7 dias e o consumidor após regularizar eventuais aspectos técnicos

solicita a aprovação do ponto de conexão e finalmente a distribuidora aprova e efetiva a

conexão no prazo (Max de 7 dias).

Desta forma, foi mostrado no estudo que o sistema é viável, formalizando a

adesão do mesmo junto a concessionária de energia local e com uma pequena parcela de

contribuição com o meio ambiente e aumento da matriz energética do país.

8. Indicadores econômicos de retorno do sistema Fotovoltaico

O projeto de geração de energia elétrica pelo sistema Fotovoltaico significa

vantagens financeiras para os usuários residências. Estima-se que o sistema solar

fotovoltaico proposto neste relatório, de 3.25 kwp é capaz de gerar em média na cidade

de Ananindeua- PA (Tabela 2).

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Tabela 2. Geração do Sistema Fotovoltaico do estudo

Energia gerada/mês: 448,5 kw/h Economia estimada: R$ 385,28/mêsEconomia estimada: R$ 4.623,36/ano Retorno do seu investimento: 3 a 4 anos.

Fonte: Autores

Outro indicador que pode mensurar as vantagens da geração de energia do sistema

Fotovoltaico é o tempo de retorno do investimento. O valor do investimento é de R$

15.119,00. O tempo de retorno do investimento (Tabela 3) está relacionado à economia

do ano mais o suposto aumento de tarifa anual de 0,08% acrescido a cada ano, desta

forma deduz-se o tempo de retorno do investimento.

Tabela 3. Retorno financeiro do sistema Fotovoltaico

Períodos

(Ano)Economia

(Ano)Economia acumulado(com 8% de reajuste) Valor do investimento

1º R$ 4.623,36 R$ 4.623,36 R$ 15.119,002º R$ 4.993,23 R$ 9.616,59 R$ 15.119,003º R$ 5.392,69 R$ 15.009,28 R$ 15.119,004º R$ 5.824,10 R$ 20.833,38 R$ 15.119,005º R$ 6.290,03 R$ 27.123,41 R$ 15.119,006º R$ 6.793,23 R$ 33.916,64 R$ 15.119,007º R$ 7.336,69 R$ 41.253,33 R$ 15.119,008º R$ 7.923,63 R$ 49.176,96 R$ 15.119,009º R$ 8.557,52 R$ 57.734,48 R$ 15.119,0010º R$ 9.242,12 R$ 66.976,59 R$ 15.119,0011º R$ 9.981,49 R$ 76.958,08 R$ 15.119,0012º R$ 10.780,01 R$ 87.738,09 R$ 15.119,00

Média R$ 7.311,50 R$ 40.913,32 R$ 15.119,00

Fonte: Autores

O retorno estimado é de 3 a 4 anos aproximadamente. Essa estimativa foi

calculada sobre o valor do kwh de R$ 0,85 cobrado pela concessionária de energia e

com uma projeção de reajuste anual de tarifa de 0,8%, deduzidos dessa forma os valores

encontrados na tabela 2 (retorno financeiro).

Considerações Finais

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Neste estudo foi proposto um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica em

uma residência na cidade de Ananindeua, estado do Pará, em que o procedimento

significou o levantamento da média mensal do consumo de energia elétrica, definição

da viabilidade através do playback do sistema, o qual indicou o tempo de retorno do

investimento realizado, entre outros aspectos relevantes.

O sistema foi composto por dez módulos fotovoltaico de 325 w e 1 inversor de 3.0

kw. Neste foi considerado a média mensal de consumo de 363 kw/h, mais 50 kw/h para

o atendimento de consumo de padrão bifásico, com possibilidades de aumento de

consumo futuro, para uma potência de geração de 448,5 kw/h e que representa um

sistema fotovoltaico de 3,25 kwp, necessário para atender a demanda da residência.

O investimento que feito com a implementação do gerador fotovoltaico foi de R$

15.119,00 e um tempo de retorno de 3 a 4 anos, indicando possibilidades de condições

financeiras de se pagar com a própria economia mensal que o consumidor pagaria para a

concessionária através da conta de energia elétrica. Cabe ressaltar, contudo, que nesses

tipos de cálculo com matemática financeira não são considerados os ganhos ambientais

e sociais que essa forma de produção de energia limpa e renovável proporciona.

Estes indicativos revelam que o sistema fotovoltaico é tecnicamente viável, dado

o tempo de retorno do investimento no gerador fotovoltaico (3 a 4 anos), ainda que seu

custo inicial seja elevado, dada a baixa eficiência da conversão de energia dos painéis

fotovoltaicos.

Para aumentar a eficiência da conversão de energia solar e reduzir o problema de

oscilação de potência no sistema fotovoltaico recomenda-se maiores investimentos em

pesquisas para melhorar a qualidade técnica dos materiais dos painéis fotovoltaicos, de

modo a estabilizar e maximizar a extração de radiação solar e de temperatura,

potencializando assim a carga da unidade consumidora, reduzindo o custo inicial da sua

implantação, o que possibilita maior acesso de consumidores residenciais.

Que os resultados desta pesquisa sirvam de orientação para os governos, no

sentido de conceder incentivos fiscais para as empresas que operam com materiais do

sistema fotovoltaico, cuja diminuição da carga tributária se traduza em maior acesso dos

consumidores residenciais nesta fonte de energia limpa, renovável e sustentável.

Ainda que a pesquisa tenha se realizado em Ananindeua, Pará, os resultados deste

estudo podem servir de referência para outros Municípios da Amazônia, pois em toda

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esta região predomina seu principal insumo – o sol – de modo a compensar o elevado

custo da energia tradicional, em função da grande distância dessas localidades até a

fonte fornecedora.

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Esta pesquisa foi realizada em fevereiro de 2018 no Município de Ananindeua, estado do Para,Brasil, como exigência do Instituto de Pós-Graduação & Graduação (IPOG) para a obtenção do

Titulo de Especialização em MBA de Projeto, Execução e Controle de Engenharia Elétrica.