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Dimensionamento de Sistemas PV

ANLISE DO CUSTO DE INSTALAO DE SISTEMAS PV ISOLADOS2012ARIEL HENNIG NEUENFELDTT: 229 Eletrnica CTISM/UFSM27/11/2012

Aparelhos EltricosQTPot.no (w)UsoDirio (h)Consumo Dirio/(Wh)

SalaLmpada 1406240

CozinhaLmpada2603360

Quarto 1Lmpada140140

Quarto 2Lmpada140140

Banheiro suteLmpada140280

BanheiroLmpada140280

QuartosVentilador2408320

SalaTv digital1906540

SalaAp. Som1254100

Notebook1258200

CozinhaGeladeira 2 portas120061200

Cozinhafreezer11306780

Carregador Celular12,512,5

rea serv.Lava roupa16001600

CorredorLmpada125125

CozinhaMicro-ondas16000,5300

SalaConversor Sat1406240

1 - Total do Consumo por dia= 5.147,5 Wh/diaOBS: O sistema devera gerar um mnimo de 5.147,5 Watts por dia para aplicao.

2 - Potencia Total Instalada = 2.097,5 WOBS: Considerando 6 horas de insolao, vem: 5.147,5 / 6h = 857,91 Wh.

3- Nveis de radiao solar da localidadeUm dado indispensvel conhecer os ndices de incidncia da radiao solar na localidade onde o sistema ser implantado.Pelo banco de dados do CEPEL obtemos os ndices de radiao para duas localidades.

Encruzilhada Do Sul - RS ( latitude 31 24 19 S, longitude 52 20 34 W) Santa Vitria Do Palmar RS (latitude 37 24 19 S, longitude 58 20 34 W).

A tabela mostra os valores da radiao para o plano inclinado a 31em relao horizontal e apontado em direo Ao norte geogrfico para maximizar a mdia do ms de menor insolao. Nesse caso, adotamos para Encruzilhada Do Sul - 3,59 KWh/m2 ms de junho e para Santa Vitria Do Palmar, ngulo igual latitude de 37 N como sendo 4,11 KW/m2 ms de junho.OBS: o valor de 3,59KW/m2 de radiao diria produzido por 3,59 horas de potncia incidente constante e igual a 1KW/m2 (como sendo a condio padro).

4 - Dimensionamento do arranjo PVO clculo da capacidade mnima de gerao dos mdulos PV determinado por meio da energia solar acumulada durante o dia, na localidade onde o sistema ser instalado.

Para a localidade de Encruzilhada Do Sul vem: nmero de horas de sol pleno (HSP)HSP = 3,59 KW/m2 / 1KW/m2, HSP = 3,59 hPara a localidade de Santa Vitria Do Palmar vem: HSP = 4,11 hpotncia mnima do gerador para Encruzilhada Do Sul: Pmnima = 5.147,5 Wh / 3,59 h = 1.433,84 W. Potncia mnima do gerador para Santa Vitria Do Palmar: Pmnima = 5.147,5Wh / 4,11 h = 1.252,43 W.

Potncia mnima corrigida considerando as perdas no sistema.OBS: Valor padro de eficincia sugerido pelo manual de engenharia para sistemas PV, CEPEL - CRESESBPmin Corr= 1.433,84 W / (1 - 0,06) . (1 - 0,05). (1 0,15). (1 0,10) = 2.099,32 W - Encruzilhada Do SulPmin Corr = 1.252,43 W / 0.683 = 1.833,71 W - Santa Vitria Do Palmar

Os parmetros para o dimensionamento do sistema PV. Encruzilhada Do SulSanta Vitria Do Palmar

Carga instalada2.097,5 W2.097,5 W

Consumo dirio energia5.147,5Wh/dia5.147,5Wh/dia

Radiao diria 3,59 KW/m24,11 KW/m2

Tenso de operao do sistema220 V (CA)220 V (CA)

Eficincia da fiao94 %94 %

Eficincia do banco de bateria90 %90 %

Eficincia inversor85 %85 %

Perdas p/desajuste10 %10 %

Devido s variaes climticas, necessrio que as baterias armazenem energia suficiente, no s para o perodo noturno, mas tambm para os perodos de radiao abaixo da media (dias de chuvas ou nublados).De acordo com a resoluo normativa n 83 de 20 de setembro de 2004 da ANEEL, determina que os equipamentos devam funcionar no mnimo 2 dias sem qualquer incidncia luz solar e deve voltar de uma condio de mxima descarga, para uma condio de carga total em 3 dias normais de sol. Desta forma, a potncia mnima para uma autonomia de 2 dias corrigida por:Potncia mnima para uma autonomia de 2 dias.(potncia por um dia + pot. extra para carregamento)Pautonomia = 2.099,32. (1 + 2/3) = 3.498,86W - Encruzilhada Do Sul Pautonomia= 1.833,71 . (1 + 2/3) = 3.056,18 W- Santa Vitria Do PalmarPotencia mnima para uma autonomia de 4 dias:Pautonomia = 4.898,41 W Encruzilhada Do Sul Pautonomia = 4.278,65 W Santa Vitria Do Palmar

Calculo pela potencia do sistema para 2 dias de autonomia.Encruzilhada Do Sul -Pautonomia = 3.498,86W N de painis = 3.498,86W / 135 W = 25,91 26 painis.Santa Vitria Do Palmar -Pautonomia= 3.056,18 W N de painis = 3.056,18 W / 135 W = 22,63 23 painis.Clculo pela potencia do sistema para 4 dias de autonomia.Encruzilhada Do Sul , Pautonomia = 4.898,41 W N de painis = 4.898,41 W / 135 W = 36.28 37 painis.Santa Vitria Do Palmar, Pautonomia = 4.278,65 W N de painis = 4.278,65 W / 135 W = 31,69 32 painis.5 - A escolha do controlador de cargaO controlador de carga definido pela tenso de trabalho do sistema e pela maior corrente exigida. A capacidade do controlador deve superar a corrente dos painis ou as de consumo, naquele que for maior o valor.Se o sistema funciona em 12 V para uma autonomia de 2 dias, temos:Encruzilhada Do Sul , Pautonomia = 3.498,86W / 12 V = 291,57 ASanta Vitria Do Palmar, Pautonomia= 3.056,18 W / 12 V = 254,68 A Obs: para o dimensionamento do controlador de carga verificar quais so as correntes mximas que dever suportar tanto do lado dos mdulos quanto do lado das cargas. Adotar o maior valor encontrado.Lado da carga Icontrolador = 2.097,5 W x 1,1 / 12 V = 192,27 A(Onde 1,1 uma folga de segurana).Para o clculo da corrente de carga no lado dos mdulos, usar a corrente de CC total do arranjo de mdulos utilizados.Icontrolador = Icc de cada mdulo x N de mdulos em paralelo x 1,1Icontrolador = 8,37 A x 26 mdulos x 1,1 = 239,38 A nmero de controladores de 40 A cada. 239,38 / 40 A = 5,986 controladores em paralelo.Para (Santa Vitria Do Palmar) Icontrolador = 211,76A 211,76A / 40 A = 5,296 controladores

Para 4 dias de autonomia Icontrolador= 340,65 A Encruzilhada Do Sul , 340,65 A / 40 A = 8,519controladoresIcontrolador = 294,62 A Santa Vitria Do Palmar, 294,62 A / 40 A = 7,36 8 controladores

6 - Dimensionamento do inversorA energia proveniente dos painis e baterias em CC e os equipamentos e os equipamentos que estamos utilizando so fabricados para CA. Os inversores modificam esta tenso de entrada de 12 V (nosso caso) em tenses de sada senoidal de 110 ou 220 v. o inversor tambm definido pela tenso de trabalho na entrada dos painis solares e pela tenso de sada em 110 ou 220 V. A capacidade do inversor deve superar a potncia em Watts do maior consumo dos equipamentos.OBS: motores exigem uma carga adicional muito superior no incio da operao, antes de entrar em regime de trabalho.Dmxima = Fd x Pot instalada = 0,75 x 2.097,5 = 1.573,12 W. O inversor dever possuir uma potencia real mnima de 1.573,12 W,uma entrada em CC de 12 V e uma sada senoidal de 220 V em CA.Obs: casas e apartamentos 1 P (KVA) 2 Fator de demanda = 0,75 - Fonte: Light/Recon 2007.Clculo da carga relativa do inversor quando operando a plena carga.Putilizao = Dmxima / pot. inv(W) x 100 =2.097,5 W / 2000 W x 100 = 104,8 %N de inversores = Pot nominal das cargas do sistema / Pot do inversor.N de Inversores = 2.097,5 W / 2000 W = 1,04 1 inversor

7 - Dimensionamento do banco de bateriasA energia solar muito varivel e depende das condies atmosfricas. Armazenar em baterias esta energia para que garanta o fornecimento carga durante a noite ou em perodos com dficit de sol fundamental. O banco de baterias junto com o arranjo PV so os componentes de maior custo. As baterias necessitam de manuteno peridica e possuem vida til bem menor dos que os painis PV. importante a escolha dos mtodos de a carga e descarga das baterias a fim de garantir uma maior vida til das baterias.Num projeto de banco de baterias, devemos considerar dois parmetros importantes; a autonomia do sistema e a profundidade de descarga aceita para as baterias.- autonomia do sistema- corresponde ao numero de dias nos quais a energia armazenada no banco de baterias suficiente para suprir a demanda sem nenhuma reposio de energia pelos painis PV.Consumo dirio de corrente da carga.Idia = 5.147,5 Wh / 12 = 428,95 AhConsumo de corrente corrigido considerando as perdas.IdiaCorr = 428,95 /(0,94 . 0,90 . 0,85 . 0.90) = 662.78 AhO consumo de corrente total do banco de baterias fica:Obs: vamos considerar uma profundidade de descarga de 30%.Itotal= Consumo (Ah) x Autonomia (dias) / profundidade de descarga = Itotal = 662.78 Ah x 2dias / 0,3 = 4.418,53 Ah 4.418,53 Ah /240 Ah = 18,41 19 baterias.Para 4 dias de autonomia fica: Itotal= 662.78 x 4 / 0,3 = 8 .837,06 Ah 8 .837,06 Ah / 240 Ah = 36,82 37 baterias.OBS: se usarmos baterias de grande profundidade vem:Para uma profundidade de descarga de 30 % pode se escolher que 662.78 Ah seja equivale a 80 % da capacidade total, de forma a garantir que o sistema de armazenamento de energia funcione como esperado por um perodo maior que 3 anos.Itotal = 662.78 Ah x 2 dias / 0,8 = 1.656,95 Ah 1.656,95 Ah /240 Ah = 6,90 7 baterias.Itotal = 662.78 Ah x 4 dias / 0,8 = 3.313,9 Ah 3.313,9 Ah / 240 Ah = 13,8 14 baterias.

OBS: A vida til das baterias inferior vida til dos mdulos devero ser substitudas ao longo da vida til do sistema. Considerando a vida til do sistema como sendo de 20 anos e que as baterias duraro em mdia 5 anos , elas devero ser substitudas trs vezes.

8 - Custo Total do Sistema PV para 2 e 4 dias de autonomia.Valores individuais - Controlador R$ = 595,00 cada um- Inversor R$ = 1871,00 - Bateria R$ = 920,00- Painel PV R$ = 980,00- Montagem e balano 15%- Inspeo anual 10%

Custos totais dos componentes do sistema PV para 2 dias de autonomiaCapital Inicial Encruzilhada Do SulValor (R$)Percentual doCusto total (%)

Arranjo PV25.480,0037,95

Baterias (80%)6.440,009,59

Montagem e Balano5.604,158,34

Controladores3.570,005,31

Inversores1.871,002,78

A Subtotal(Equipamento e Instalao)42.965,1564,00

Operao e ManutenoValor% no custo total

B SubtotalInspeo Anual4.296,516,40

ReposioValor% no custo total

Banco de baterias 3 x reposio19.320,0028,78

Manuteno do Inversor187,100,27

Controlador357,000,53

C Subtotal19.864,1029,59

Custo Total do Sistema67.125,66100

Capital Inicial - Santa Vitria Do PalmarValor (R$)Percentual doCusto total (%)

Arranjo PV22.540,0035,54

Baterias (80%)6.440,0010,15








Banco de Bateria 3 x reposio19.320,0030,47



C - Subtotal19.864,0031,32


Custos totais dos componentes do sistema PV para 4 dias de autonomiaCapital Inicial Encruzilhada Do SulValor (R$)Percentual doCusto total (%)

Arranjo PV36.260,0033,15

Baterias (80%)12.880,0011,56

Montagem8.454,907,67







Banco de Baterias 3 x reposio38.640,0034,6



C - Subtotal39.362,6035,32


Capital Inicial Santa Vitria Do PalmarValor (R$)Percentual doCusto total (%)

Arranjo PV31.360,0030,25

Baterias (80%)12.880,0012,42








Banco de Baterias 3 x reposio38.640,0037,27



C - Subtotal39.303,1037,91


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