projeto final de energia solar e eólica

PROJETO FINAL DA MASTER D

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Tiago Emanuel Sousa Rocha

Nº de Aluno 10015978


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Índice 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 2

2. MEMORIA DESCRITIVA .......................................................................................................... 2

2.1. Âmbito do projeto ......................................................................................................... 2

2.2. Proteção de pessoas...................................................................................................... 3

2.2.1. Proteção contra contatos indiretos .......................................................................... 3

2.2.2. Proteção contra contatos diretos ............................................................................. 3

3. CALCULOS .............................................................................................................................. 3

3.1. ANÁLISE DO CONSUMO ENERGETICO DIARIO .............................................................. 3

3.2. ENERGIA REAL CONSUMIDA ......................................................................................... 4

3.3. CÁLCULO DA CAPACIDADE UTIL DO ACUMULADOR ..................................................... 5

3.4. CÁLCULO DA CAPACIDADE NOMINAL ........................................................................... 6

3.5. CÁLCULO DO NUMERO DE BATERIAS ............................................................................ 6

3.6. CÁLCULO DO NUMERO DE PAINEIS............................................................................... 6

3.7. CÁLCULO DO NUMERO DE REGULADORES ................................................................... 8

3.8. CÁLCULO DA SECÇÃO DOS CABOS ................................................................................ 9

3.8.1. Circuito painéis – regulador ................................................................................ 10

3.8.2. Circuito regulador – acumulador ........................................................................ 11

3.8.3. Circuito regulador - caixa de distribuição............................................................ 11

3.8.4. Circuito caixa de distribuição - linha do medidor (sonda) .................................. 11

3.8.5. Circuito caixa de distribuição - radio/telefone .................................................... 12

4. ESQUEMAS .......................................................................................................................... 13

4.1. Esquema unifilar: ......................................................................................................... 13

4.2. Esquema multifilar ...................................................................................................... 14

5. ORÇAMENTO ....................................................................................................................... 15

6. SUBSÍDIOS E APOIOS ........................................................................................................... 15

6.1. Subsídios ...................................................................................................................... 15

6.2. Apoios .......................................................................................................................... 16

7. ANEXOS ............................................................................................................................... 17

8. CONCLUSÃO ........................................................................................................................ 22

9. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 23


2

1. INTRODUÇÃO

Refere-se o presente projeto à instalação de infraestruturas elétricas de um

sistema fotovoltaico para um medidor de água em rios no Distrito do Porto,

concelho de Penafiel, freguesia de S. Martinho de Recezinhos.

2. MEMORIA DESCRITIVA

Este projeto tem por objetivo fixar as condições técnicas gerais e

particulares a que deve obedecer a instalação, nomeadamente:

Definir a arquitetura da instalação;

Definir e caracterizar os cabos, os equipamentos e os materiais a

utilizar, bem como o seu dimensionamento:

Permitir a instalação dos cabos e equipamentos com clareza, para

não suscitar duvidas aos técnicos instaladores.

Será elaborado de acordo com o Regulamento de Segurança de

Instalações de Utilização de Energia Elétrica (RSIUEE) e as Normas

Portuguesas.

2.1. Âmbito do projeto

A instalação a projetar é constituída pelos seguintes elementos:

Uma sonda de nível;

Um telefone;

Um quadro principal;

Dois painéis solares fotovoltaicos;

Um regulador;

Uma bateria.


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2.2. Proteção de pessoas

A proteção de pessoas reveste-se de dois aspetos:

2.2.1. Proteção contra contatos indiretos

Como sistema de proteção das pessoas contra contatos indiretos foi

adotado o sistema de ligação das massas à terra e o emprego de aparelhos de

proteção de corte automático, sensíveis à corrente diferencial residual,

localizados seletivamente, de modo a reduzir as áreas postas fora de serviço

por atuação desses aparelhos nos casos de fugas à terra.

2.2.2. Proteção contra contatos diretos

A proteção das pessoas contra contactos diretos será assegurada pelo

isolamento das partes ativas da instalação e pelo cumprimento das prescrições

regulamentares.

3. CALCULOS

3.1. ANÁLISE DO CONSUMO ENERGETICO DIARIO

Potencia (W)

Tempo (h) Energia (W/h)

Sonda de nível 100 1 100 Chamada telefónica 25 0,17 4,25 Emissão de radio 40 0,5 20 Ptotal = 165 Etotal = 124,25

Concluímos que Et = 124,25 W/h


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3.2. ENERGIA REAL CONSUMIDA

Como nos mostra a tabela nas instalações para telecomunicações o

número mínimo de dias de autonomia são 10 deixando ao critério do projetista

o número máximo de dias de autonomia. Para esta instalação vamos escolher

10 dias. Logo N=10.

As características da bateria nas quais nos vamos focar são:

Boa eficiência de carregamento

Auto descarga: 3% por mês

Profundidade de descarga: 80%.

A partir destes dados obtém-se o valor de ka:

Onde R é o fator global do rendimento (perdas) da instalação, sendo

obtido através de:

R= 1- [(1-kb-kc-kv)×ka× ]-kb-kc-kv

Para o resto dos coeficientes incluídos no fator global de rendimento da

instalação R, por haver falta de dados tomaremos os valores por defeito, ou

seja:

TIPO DE INSTALAÇÃO Nº MÍNIMO DIAS DE AUTONOMIA Nº MÁXIMO DIAS DE AUTONOMIA

Eletrificação de habitação de uso permanente

5 10

Instalação para telecomunicações

10 Ao critério do projetista

Instalações de iluminação em exteriores

5 10

Instalações agrícolas e agropecuárias

5 10

Instalação para sinalização 10 Ao critério do projetista


5

Coeficientes do circuito

kb Coeficiente de perdas na bateria 0,05

kc Coeficiente de perdas no conversor 0 kv Coeficiente de outras perdas 0,15 ka Coeficiente de auto descarga da bateria 0,03/31 Pd Coeficiente de descarga da bateria 80% N Numero mínimo de dias de autonomia 10

R =1- [(1-0,05-0-0,15)×0,0009×

]-0,05-0-0,15= 0,791

Então:

3.3. CÁLCULO DA CAPACIDADE UTIL DO ACUMULADOR

Para calcular a capacidade útil do acumulador usamos a seguinte

fórmula:

Cu = E×N [Wh]

Então:

Cu = 157,08×10=1570,8 [W/h]

Para sabermos a capacidade em amperes/hora, basta dividirmos pela tensão

de serviço.

Cu=

[Ah]


6

3.4. CÁLCULO DA CAPACIDADE NOMINAL

A capacidade nominal (C) do acumulador e calculado por: C=Cu/Pd [Ah] Então:

C =

[Ah]

3.5. CÁLCULO DO NUMERO DE BATERIAS

O cálculo das baterias (Nbat) é calculado por:

Nbat= C/Cbat

Nbat=

3.6. CÁLCULO DO NUMERO DE PAINEIS

O cálculo do número de painéis (NPAINEIS) é calculado por:

N painéis=


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Onde:

Ep - Energia do painel Rr -Rendimento do regulador

HSP- Horas Sol a Pico H -Mês mais desfavorável

Pp -Potencia do painel escolhido K -Correspondente ao pior mês

0,9 - Perdas devido ao desgaste do

material

Hc = H 1,05 (zona limpa)

Sabendo que a instalação se vai situar em Penafiel, distrito do Porto

onde a latitude é de 41 graus e a longitude é de 9 graus, iremos calcular o

HSP:

No Porto teremos o valor de H=5,6;

H corrigido= H × 1,05 = 5,6 × 1,05 = 5,88 MJ/ ;

K Dezembro=1,42.

HSP= 0,2778×k×Hcorrigido

HSP=0,2778×1,42×5,88= 2,31 W/h

A quantidade diária de energia (Ep) que os painéis terão de fornecer,

será:

Então:

Ep=

174,6 [Wh]


8

Chegados a este ponto já podemos calcular o número de painéis a

instalar. Escolhi o modelo LC50-12M da Lorentz.

Características do painel LC50-12M

Tensão nominal - 12 V

Potência máxima, Pmax – 50 W

Corrente máxima, Imax – 2,9 A

Tensão máxima,Vmax – 17,2 V

Corrente em curto-circuito, Isc – 3,2 A

Tensão em circuito aberto, Voc – 21,6V

3.7. CÁLCULO DO NUMERO DE REGULADORES

O cálculo dos reguladores (Nreguladores) é calculado por:

Iscmax= 2×Isc painel=2×3,2=6,4 A×1,25=8 A

A corrente consumida pela instalação quando se encontra em

funcionamento será:


9

O regulador é modelo PR3030 da família STECA PR Profissional já que

suporta uma corrente de módulos máxima de 20 A e uma corrente de carga

máxima de 20 A, pelo que o vou escolher para este tipo de instalação, já que é

resiste às correntes nas linhas de geração e consumo.

3.8. CÁLCULO DA SECÇÃO DOS CABOS

Para condutores de cobre, a secção dos cabos para corrente continua e

alternada monofásica é calculada com a seguinte expressão:

Onde:

S: secção em .

L: comprimento em m.

I: corrente em ampere.

1/56: a condutividade do cobre.

: queda de tensão máxima em volt

A seguir, vamos calcular as secções de cablagem dos vários circuitos

elétricos da nossa instalação. Os cumprimentos dos circuitos são:


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1. Circuito entre os painéis fotovoltaicos e a caixa onde se encontra

o regulador -20m

2. Circuito entre o regulador e o acumulador- 2m

3. Circuito entre o regulador e a caixa de distribuição- 10m

4. Circuito entre a caixa de distribuição e a linha do medidor- 2,5m

5. Circuito entre a caixa de distribuição e ao radio/telefone- 5m

Secções standard de cablagem para os circuitos:

Secções Standard

1,5mm²

2,5mm²

4mm²

6mm²

10mm²

16mm²

25mm²

35mm²

3.8.1. Circuito painéis – regulador

Queda de tensão máxima 3%.

A secção comercial para este circuito será 16 .


11

3.8.2. Circuito regulador – acumulador


0,12V

A secção comercial disponível é de 16 mm².

3.8.3. Circuito regulador - caixa de distribuição


A secção comercial disponível é de .

3.8.4. Circuito caixa de distribuição - linha do medidor (sonda)



12

A secção comercial disponível é de .

3.8.5. Circuito caixa de distribuição - radio/telefone


A secção comercial disponível é de


13

4. ESQUEMAS

4.1. Esquema unifilar:


14

4.2. Esquema multifilar


15

5. ORÇAMENTO

6. SUBSÍDIOS E APOIOS

6.1. Subsídios

Embora a rendibilidade do projeto seja garantida pela tarifa bonificada,

os custos iniciais de um sistema PV continuam a ser bastante elevados. A

dinamização de um mercado de microgeração requer que soluções estejam

disponíveis para que qualquer consumidor doméstico interessado possa

ultrapassar esse problema. Assim, o governo pode e deve negociar com os

bancos (a CGD será talvez a opção mais viável) e com as utilities (sobretudo a

EDP, mas também qualquer outro interessado) a criação de novos produtos

QUANTIDADE

DESCRIÇÃO DO MATERIAL

UNIDADE (€)

TOTAL (€)

2

Painéis LC50 - 12M 50 W

112.50

225.00

1

Bateria Autosil Serie E – 195

294.00

294.00

1

Regulador Steca PR 2020 - 20A com LCD

113.00

113.00

1

Suporte móvel Lorentz ETATRACK Active 600

937.50

937.50

44

Metros de cabo de cobre flexível de 16mm2

126.10

126.10

20


87.75

87.75

15


10.72

10.72

Elaboração do projeto, dimensionamento, Deslocação e material diverso

350.00

350.00

Subtotal

2144.07

IVA (23%)

493,20

Total 2637.27


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financeiros que venham suprir as necessidades deste tipo de aplicações. Estes

pacotes de financiamento deverão ter condições pré-negociadas para os

pequenos sistemas certificados, para que se mantenha a simplicidade de todo

o processo.

Nem os equipamentos de utilização de energias renováveis escaparão à

atualização das taxas do IVA. Segundo o Orçamento de Estado para 2012,

estes equipamentos verão a taxa do IVA aumentada para 23%, o que, de

acordo com o jornal Climatização, agravará em 10% o preço para o cliente

final, “o que deverá desincentivar ainda mais o investimento nas tecnologias”.

Até aqui, os equipamentos de captação e aproveitamentos de energias

renováveis, em particular energia solar, eólica e geotérmica, eram taxados à

taxa reduzida intermédia – 13%.

No pacote dos produtos que verão o seu IVA aumentar para 23%

incluem-se os sistemas solares térmicos, solares fotovoltaicos e bombas de

calor.

6.2. Apoios

Embora Portugal seja um dos países da Europa com maior incidência de

radiação solar – cerca de 3 mil horas de sol por ano em algumas regiões –

verifica-se que o mercado nacional de coletores solares térmicos tem uma

dimensão muito inferior a de outros países e que o aproveitamento deste

recurso renovável para o aquecimento de água esta longe de atingir o seu

potencial, estimado em 2,8 milhões de metros quadrados de coletores solares

térmicos (fórum energias renováveis em Portugal, 2001).

Uma das barreiras mais frequentes citadas como inibidora da expansão

do mercado da energia solar térmica é o elevado custo de investimento dos

sistemas solares. No entanto, os custos de exploração são consideravelmente

mais baixos que os dos sistemas convencionais, o que faz com que o

investimento inicial seja facilmente recuperado através da poupança de energia

resultante da introdução do sistema solar.


17

7. ANEXOS


18


19


20


21

Preço dos paineis LC50 – 12M – 50W

Preço do regulador steca PR 2020 20 A com LCD

Preço da bateria Autosil – Serie E_ E12 - 195


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8. CONCLUSÃO

Este projeto teve como finalidade o cálculo, o dimensionamento e o projeto

de alimentação por energia solar para um medidor de nível de água nos rios.

Depois de executados todos os parâmetros exigidos anteriormente e de

escolhido o material adequado conclui que os objetivos foram atingidos com

sucesso.

O projeto elaborado mostra-nos que o material escolhido é suficiente para a

instalação funcionar de modo autónomo, capaz de fazer a medição e ao

mesmo tempo a chamada para relatar os dados recolhidos e uma emissão de

radio por razões de segurança.


23

9. BIBLIOGRAFIA

http://www.ffsolar.com/products/FF_lista_PVP.pd

http://www.ffsolar.com/index.php?lang=PT&page=produtos

http://www.casadaslampadas.com/uploads/documentos/ficheiros/d

ocumento_1331116036_1348.pdf

http://www.eurocabos.pt/

http://www.dre.pt/pdf1s/2007/05/10500/36303638.pdf

http://www.dgeg.pt/

http://www.energiasrenovaveis.com/

http://www.troquedeenergia.com/

http://www.eficiencia-energetica.com/

http://www.copsolar.com/

http://www.ffsolar.com/products/FF_lista_PVP.pd

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projeto final de energia solar e eólica

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