qualidade de energia elétrica e impacto das energias...

Samira dos Santos Andrade

Qualidade de Energia Elétrica e Impactodas Energias Renováveis em Cabo Verde

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Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Dezembro de 2012

Tese de MestradoCiclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau deMestre em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Trabalho efetuado sob a orientação doProfessor Doutor João Luiz Afonso

Samira dos Santos Andrade

Qualidade de Energia Elétrica e Impactodas Energias Renováveis em Cabo Verde

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Ao meu marido Américo Andrade,

E aos meus filhos Thiago e Gabriel

Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde v Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Agradecimentos

A realização do trabalho aqui apresentado não teria sido possível sem o apoio e a

contribuição de algumas pessoas, às quais não poderia de destacar e transmito os meus

mais sinceros agradecimentos pelo esforço que fizeram no sentido de ajudar a

concretizar este trabalho.

Ao Professor Doutor João Luiz Afonso meu orientador neste trabalho de

dissertação, pelo encorajamento, apoio, dedicação e disponibilidade demostrada ao

longo deste trabalho.

Ao investigador do laboratório de Eletrónica de Potência da Universidade do

Minho, Vitor Monteiro pela disponibilidade e ajuda no decorrer desse trabalho.

Aos meus colegas de curso, Delfin Pinto, Nuno Manuel, Emanuel Gonçalves

Yazalde Manganhela, Martinho Fernandes, Nuno Teixeira e Nilton Lopes, pela amizade

e partilha de conhecimento que tivemos ao longo do curso.

Os meus agradecimentos as Instituições Cabo-verdianas, ARE (Agência de

Regulação Económica) e ELECTRA (Empresa de Energia e Água) pela

disponibilização dos dados necessários para o referido trabalho.

Aos meus irmãos, Nilza Maria, José Marcos, Eurico, Adelina, Ana Maria e Elida,

pelo encorajamento dada para que eu conseguisse superar mais uma etapa na minha

vida.

Aos meus filhos, Thiago e Gabriel, pela simples razão de serem meus filhos.

Ao meu marido, Américo Andrade, por estar sempre a meu lado e me ter dado

sempre apoio quando precisava.

Por fim, a todos que diretamente ou indiretamente contribuíram para a realização

deste trabalho.

Qualidade de Energia e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde vii Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Resumo

Atualmente, a qualidade de energia elétrica tem assumido um papel importante,

quer social, económico e ambiental. O aumento das cargas não lineares nas instalações

elétricas tem causado perturbações na rede elétrica, “poluindo” com harmónicos. Essas

perturbações podem originar em problemas graves, com custos elevados afetando

principalmente os consumidores em geral. Por essa razão a qualidade da energia elétrica

fornecida deve estar dentro dos padrões estipulados.

Dado à localização geográfico, Cabo Verde possui boas condições para o

aproveitamento das energias renováveis, no país de modo a reduzir a dependência

externa em matéria de energia. Com a integração das energias renováveis na rede

pública, podem ocorrer alguns problemas de qualidade de energia na tensão de

alimentação.

Este trabalho de dissertação tem como objetivo estudar a qualidade de energia e o

impacto das energias renováveis em Cabo Verde. Com base nisso foram feitos alguns

inquéritos, nomeadamente nas Ilhas de São Vicente e Santiago, em relação à qualidade

de energia elétrica e também foram realizadas algumas medições, registando a evolução

da tensão elétrica ao longo do dia em alguns consumidores. Nesse sentido foram

realizadas simulações computacionais, recorrendo ao software PSIM, desenvolveu-se o

modelo da rede de média tensão da Ilha do Maio, com cargas elétricas, nomeadamente

as lineares e as não lineares.

Palavras-Chave: Qualidade de Energia Elétrica, Consumos de Energia Elétrica,

Energias Renováveis, Redes Elétricas de Cabo Verde.

Qualidade de Energia Eléctrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde ix Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Abstract

Actually, electrical energy quality is taking an important role, wheter at a social,

economic or environmental point of view. The increasing of non-linear charges at the

electrical installations it's causing disturbances in the electrical network, causing

pollution with the harmonics. This disturbance can cause serious problems, with high

costs, affecting generally the costumers. Therefore, the electrical energy quality

provided must respect the standards as established.

Due to geographical position, Cape Verde possesses good conditions to take

advantage of the renewable energy, reducing the dependence of external energy.

Although, the integration of the renewable energy on the distribution can bring some

problems concerning the supply voltage.

The main objective of this dissertation is to study the impact of the renewable

energy in Cape Verde. Based on this, some inquires were made, namely in Santiago and

São Vicente islands, regarding the electrical energy quality and some measurements

about voltage evolution in some consumers house. Furthermore some computational

simulations have been made using the software PSIM, with which a model of Maio

Island low tension electrical network system has been developed with linear and not

linear electrical charge.

Keywords: Electrical Energy Quality, Electrical Energy Consumptions, Renewable

Energy, Electrical Network in Cape Verde.

Qualidade de Energia Eléctrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde xi Samira dos Santos Andrade – Universidade do Minho

Índice

Agradecimentos .......................................................................................................................................... v

Resumo ..................................................................................................................................................... vii

Abstract ..................................................................................................................................................... ix

Índice .......................................................................................................................................................... xi

Lista de Figuras ....................................................................................................................................... xiii

Lista de Tabelas ....................................................................................................................................... xv

Lista de Abreviaturas, Acrónimos, Siglas e Símbolos......................................................................... xvii

CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................................. 1

Introdução .................................................................................................................................................. 1

1.1 Informação sobre Cabo Verde ..................................................................................................... 1 1.2 Importância das Energias Renováveis ......................................................................................... 2 1.3 Importância da Qualidade de Energia Elétrica ............................................................................. 4 1.4 Motivação e Objetivos do Trabalho ............................................................................................. 5 1.5 Organização da Dissertação ......................................................................................................... 6

CAPÍTULO 2 ............................................................................................................................................. 9

Qualidade de Energia Elétrica e Energias Renováveis ........................................................................... 9

2.1 Introdução .................................................................................................................................... 9 2.2 Problemas da Qualidade de Energia Elétrica ............................................................................... 9

2.2.1. Sobretensão Transitórios ................................................................................................................... 10 2.2.2. Interrupção da Alimentação ............................................................................................................... 10 2.2.3. Cavas de Tensão ................................................................................................................................ 11 2.2.4. Sobretensão Momentânea .................................................................................................................. 12 2.2.5. Micro-Corte ....................................................................................................................................... 13 2.2.6. Harmónicos ....................................................................................................................................... 14 2.2.7. Flutuação de Tensão .......................................................................................................................... 15 2.2.8. Ruído ................................................................................................................................................. 16 2.2.9. Desequilíbrios das Tensões ............................................................................................................... 16 2.2.10. Fator de Potência ............................................................................................................................... 17 2.2.11. Variação da Frequência ..................................................................................................................... 18

2.3 Fontes de Energia Renovável ..................................................................................................... 18 2.3.1. Aproveitamento da Energia Solar Fotovoltaica ................................................................................. 19 2.3.2. Energia Eólica ................................................................................................................................... 20

2.4 Conclusão................................................................................................................................... 23

CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................................... 25

Caraterização do Setor Elétrico de Cabo Verde ................................................................................... 25

3.1 Introdução .................................................................................................................................. 25 3.2 Setor Elétrico de Cabo Verde ..................................................................................................... 25

3.2.1. Qualidade de Serviço ......................................................................................................................... 27 3.2.2. Energias Renováveis ......................................................................................................................... 28

3.3 Análise e Tratamento de Dados dos Inquéritos .......................................................................... 32 3.3.1. Inquéritos às Residências ................................................................................................................... 33 3.3.2. Inquérito às Empresas/Indústrias ....................................................................................................... 37

3.4 Análise das Medições ................................................................................................................ 41 3.4.1. Valor Eficaz da Tensão...................................................................................................................... 42 3.4.2. Variação da Tensão e Transitórios..................................................................................................... 43

3.5 Legislação de Cabo Verde ......................................................................................................... 46 3.6 Conclusão................................................................................................................................... 49

CAPÍTULO 4 ........................................................................................................................................... 51

Índice

xii Qualidade de Energia e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Simulação da Rede de Média Tensão da Ilha do Maio-Cabo Verde ................................................... 51

4.1 Introdução .................................................................................................................................. 51 4.2 Descrição do Modelo do Sistema de Distribuição ..................................................................... 52 4.3 Resultados das Simulações......................................................................................................... 56

4.3.1. Sistema Elétrico Com Cargas Elétricas Resistiva-Indutiva (RL) ....................................................... 57 4.3.2. Sistema Eléctrico Com Cargas Não Lineares Tipo Retificador Monofásico Com Filtro Capacitivo . 59 4.3.3. Sistema Elétrico Com Cargas Lineares Tipo Resistivas Puras ........................................................... 61 4.3.4. Sistema Elétrico com Cargas Lineares e não Lineares ....................................................................... 62

4.4 Conclusão ................................................................................................................................... 67

CAPÍTULO 5 ........................................................................................................................................... 69

Conclusões e Sugestões de Trabalho Futuro .......................................................................................... 69

5.1 Conclusões ................................................................................................................................. 69 5.2 Trabalho Futuro .......................................................................................................................... 70

Referências ................................................................................................................................................ 71

ANEXOS ................................................................................................................................................... 73

Anexo A- Questionário para as Residências .......................................................................................... 74 Anexo B- Questionário para as Empresas .............................................................................................. 76 Anexo C- Esquema Unifilar da Rede de Média Tensão da Ilha do Maio- Cabo Verde ......................... 78

Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde xiii Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Lista de Figuras

Figura 1.1 - Arquipélago de Cabo Verde. .................................................................................................... 1

Figura 1.2 - Consumo de combustíveis para produção de energia elétrica em Cabo Verde [3]................... 3

Figura 1.3 - Tensão e corrente num sistema eléctrico: (a) com carga linear, (b) com carga não

linear adaptado [6]. .............................................................................................................................. 4

Figura 2.1 - Exemplo do transitório oscilatório devido a comutação de banco de condensadores no

sistema elétrico. ................................................................................................................................. 10

Figura 2.2 - Interrupção breve da tensão de alimentação com duração de 2 ciclos da rede adaptado

[11]..................................................................................................................................................... 11

Figura 2.3 - Exemplo de uma cava de tensão devida a um curto-circuito na rede adaptado [11]. ............. 12

Figura 2.4 - Exemplo de sobretensão momentânea devido a manobras dos disjuntores nas linhas

adaptado [11]. .................................................................................................................................... 13

Figura 2.5 - Exemplo de uma Notches na tensão de alimentação de um conversor CA/CC adaptado

[11]..................................................................................................................................................... 13

Figura 2.6 - Exemplo de uma distorção harmónica na tensão de alimentação devida a uma carga

não linear adaptado [11]. ................................................................................................................... 14

Figura 2.7 - Exemplo de um ruído na tensão de alimentação sobreposta a uma frequência adaptado

[11]..................................................................................................................................................... 16

Figura 2.8 - Desequilíbrio de tensão nas três fases da tensão de alimentação, com amplitudes

diferente. ............................................................................................................................................ 17

Figura 2.9 - Tipos de tecnologias fotovoltaicos: (a) monocristalino, (b) policristalino e (c)

multicristalino. ................................................................................................................................... 20

Figura 2.10 - Turbina de eixo horizontal [19]. ........................................................................................... 22

Figura 3.1 - Velocidade do vento nas ilhas de Cabo Verde [20]................................................................ 30

Figura 3.2 - Atlas do potencial eólico em Cabo Verde [20]. ..................................................................... 31

Figura 3.3 - Atlas do potencial solar em Cabo Verde [20]. ....................................................................... 32

Figura 3.4 -Resposta a Inquérito: amostra e taxa de resposta .................................................................... 33

Figura 3.5 -Resposta a Inquérito: (a) instalação e (b) o tipo de protecção da residência. .......................... 34

Figura 3.6 - Resposta a inquéritos: (a) tipos de lâmpadas e (b) anomalias de funcionamento das

lâmpadas. ........................................................................................................................................... 35

Figura 3.7 - Resposta a inquéritos: (a) existe aviso prévio antes de interrupção de energia e (b)

número de interrupção de energia numa semana. .............................................................................. 36

Figura 3.8 - Resposta a inquéritos: causas da interrupção de energia elétrica. .......................................... 36

Figura 3.9 - Resposta a inquérito: melhorias na prestação de serviço. ...................................................... 37

Figura 3.10 - Resposta a inquéritos: ramo de atividade das empresas. ...................................................... 38

Figura 3.11 - Resposta a inquérito: Tipo de alimentação da empresa. ....................................................... 38

Figura 3.12 - Resposta a inquérito: número de interrupções de energia elétrica por mês. ......................... 39

Figura 3.13 - Resposta a inquérito: tipos de anomalias mais frequentes nos equipamentos elétricos........ 39

Figura 3.14 - Resposta a inquérito: fatores considerados na compra dos equipamentos eléctricos ........... 40

Lista de Figuras

xiv Qualidade de Energia Eléctrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Figura 3.15 - Resposta a inquérito: compensação da potência reativa. ...................................................... 40

Figura 3.16 - Resposta a inquérito: classificação de energia fornecida. ..................................................... 41

Figura 3.17 - Valor eficazes da tensão registados na residência. ............................................................... 42

Figura 3.18 - Valores eficazes da tensão registados na indústria de tintas. ................................................ 43

Figura 3.19 - Registo de uma cava de tensão na residência. ...................................................................... 43

Figura 3.20 - Registo de cavas de tensão e de sobretensões na indústria de tintas..................................... 44

Figura 3.21 - Registo de transitório na residência. ..................................................................................... 45

Figura 3.22 - Registo de transitório na indústria de tintas. ......................................................................... 45

Figura 3.23 - Registo de harmónicos na residência. ................................................................................... 46

Figura 3.24 - Registo de harmónicos na indústria de tintas. ...................................................................... 46

Figura 4.1 - Ambiente de interface do PSIM.............................................................................................. 52

Figura 4.2 - Circuito equivalente da rede de média tensão da Ilha do Maio .............................................. 54

Figura 4.3 - Formas onda das tensões e correntes no primário do transformador da subestação de

Torril. ................................................................................................................................................. 55

Figura 4.4 - Formas onda das tensões e correntes no secundário do transformador da subestação de

Torril. ................................................................................................................................................. 55

Figura 4.5 - Circuito de potência simulado no PSIM, referente a um dos “Braços”. ................................. 56

Figura 4.6 - Forma de onda da tensão e da corrente absorvida pela carga RL no posto de

transformação de nome Shell, do primeiro “Braço”. ......................................................................... 57

Figura 4.7 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida pela carga RL no posto de

transformação de nome Fontona, do primeiro “Braço”. ..................................................................... 58

Figura 4.8 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida pela carga não linear no posto de

transformação de nome Barreiro, referente ao segundo “Braço”. ...................................................... 59


transformação de nome Barreiro, referente ao segundo “Braço”. ...................................................... 60

Figura 4.10 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida por uma carga resistiva pura no

posto de transformação de nome Bela Vista referente ao terceiro “Braço”. ...................................... 61

Figura 4.11 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida pela carga resistiva no posto de

transformação de nome Pilão Cão, referente ao terceiro “Braço”. ..................................................... 61

Figura 4.12 - Formas de onda das tensões e corrente referente ao primário da subestação com uma

carga RL e retificador monofásico com filtro capacitivo. .................................................................. 63

Figura 4.13 - Formas de onda das tensões e corrente referente ao secundário da subestação com

uma RL e retificador monofásico com filtro capacitivo. .................................................................... 63

Figura 4.14 - Formas de onda da tensão e da corrente absorvida pela carga RL e o retificador

monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Shell, do primeiro

“Braço”. ............................................................................................................................................. 64


monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Fontona, do primeiro

“Braço”. ............................................................................................................................................. 65


monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Belavista, do último

“Braço”. ............................................................................................................................................. 66


monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome P.cão, do último

“Braço” .............................................................................................................................................. 66

Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde xv Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Lista de Tabelas

Tabela 2.1 - Classificação do vento a uma altura de 50 m [17]. ................................................................ 23

Tabela 3.1 - Produção de energia elétrica em Cabo Verde por tipo de gerador (kWh) entre os anos

de 2006 e 2010 [3]. ............................................................................................................................ 26

Tabela 3.2 - Número e duração total das interrupções de energia ocorridas em 2010 em Cabo

Verde [3]. ........................................................................................................................................... 27

Tabela 3.3 - Potências associadas ao Zona de Desenvolvimento de Energias Renováveis em Cabo

Verde [20]. ......................................................................................................................................... 28

Tabela 4.1 - Valores da carga elétrica linear tipo RL obtidos por simulação. ........................................... 58

Tabela 4.2 - Valores da carga não linear tipo retificador monofásico com filtro capacitivo obtidos

por simulação. .................................................................................................................................... 60

Tabela 4.3 - Valores da carga elétrica linear tipo resistiva pura obtido por simulação. ............................. 62

Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde xvii Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Lista de Abreviaturas, Acrónimos, Siglas e Símbolos

º

Ω

A

AT

Graus

Ohm

Amperes

Alta Tensão

BT

BCV

Baixa Tensão

Banco de Cabo Verde

CA Corrente Alternada

CC

Cos

ELECTRA

GW

Hz

INE

kVA

kVAr

kW

kWh

kV

ms

m/s

Corrente Contínua

Desfasamento entre a tensão e a corrente

Empresa de Eletricidade e Água de Cabo Verde

Giga Watt

Hertz

Instituto Nacional de Estatística Cabo Verde

Quilovolt- amperes

Quilovolt- amperes Reativo

Quilo Watt

Quilo Watt-hora

Quilo Volt

Milisegundos

Metro por segundos

MT

MW

MWh

PC

Média Tensão

Mega Watt

Mega Watt-hora

Computador Pessoal

PLC

PIB

Controladores Lógicos Programáveis

Produto Interno Bruto

QEE Qualidade de Energia Elétrica

RMS Root Mean Square (Valor Eficaz)

RSU

s

THD

Resíduos Sólidos Urbanos

Segundos

Total Harmonics Distortion

V Volt

Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde 1 Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

CAPÍTULO 1

Introdução

1.1 Informação sobre Cabo Verde

Cabo Verde é composto por um conjunto de dez Ilhas, das quais nove são

habitadas. As Ilhas são de origens vulcânicas, formadas por acumulação de rochas,

situadas no Oceano Atlântico. O país apresenta uma superfície total de 4.033 ,

situa-se a 500 km da costa Senegalesa e 1.500 km a sul das Canárias. As Ilhas podem

ser agrupadas por dois grupos, consoante a posição das Ilhas em relação aos ventos

elísios predominantes do Nordeste: Barlavento, constituído pelas Ilhas de Santo Antão,

São Vicente, Santa Luzia, São Nicolau, Sal e Boa Vista e Sotavento, pelas ilhas de

Maio, Santiago, Fogo e Brava. A Figura 1.1 apresenta a localização geográfica do

arquipélago de Cabo Verde e a distribuição das Ilhas. Segundo fontes oficiais (BCV e

INE), em 2008, a população de Cabo Verde tinha cerca de 500.000 habitantes. De

acordo com o INE, o crescimento populacional de Cabo Verde é por volta de 1,87% ao

ano para o período 2000-2020. O INE prevê que em termos de desenvolvimento, nas

quatro Ilhas principais (São Vicente, Santiago, Sal e Boa Vista), a população crescerá

73% até 2027,enquanto que nas zonas rurais esse aumento não ultrapassará 1%. O

crescimento também é explicado pelas migrações internas, das zonas rurais para as

cidades onde existem melhores condições em termos de mercado de trabalho [1].

Figura 1.1 - Arquipélago de Cabo Verde.

Capítulo 1- Introdução

2 Qualidade de Energia Eléctrica e o Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

Na década de 90, iniciou-se um programa de reestruturação no setor económico

de Cabo Verde, para uma economia com maior participação do setor privado e com

investimentos externos. De 2002 até finais de 2006, a economia Cabo-verdiana

verificou uma fase de crescimento mais agressiva de que os anos transatos,

apresentando bons resultados económicos, sustentados por um crescimento do PIB em

torno de 6,5%, e uma inflação sob controlo. Os investimentos diretos do setor privado

(interno e externo) tiveram uma forte influência nesses indicadores económicos. O setor

industrial encontra-se em pleno desenvolvimento, no qual se pode destacar o turismo

como sendo a principal alavanca para o crescimento económico do país, com impacto

significativo no setor energético. Os recursos económicos dependem sobretudo da

agricultura e pecuária, mas apenas 10% das terras são cultiváveis devido à falta de água,

causada por secas prolongadas, condicionando assim a produção agrícola. O país é

dependente das importações, sendo que 90% dos bens de consumo e produtos

alimentares vem de exterior, e em contrapartida Cabo Verde conta com uma fraca taxa

de exportação [1].

1.2 Importância das Energias Renováveis

Na década de 80, o interesse pelas energias renováveis verificava-se somente no

setor privado, mas com a preocupação da subida dos preços dos combustíveis fósseis, e

com o problema do “Efeito de Estufa” por causa da poluição ambiental por causa da

libertação do dióxido de carbono, têm-se desenvolvido as tecnologias de energias

renováveis, “limpas” principalmente para a produção de eletricidade.

Em 1997, a demanda total de eletricidade mundial foi de 12 triliões de kWh e é

projetado para 2015 19 triliões de kWh. A maior parte dessa procura encontra-se

distribuída entre energias fósseis e nuclear, somente uma pequena parte é assegurada

pelas fontes de energias renováveis. Em 2008, 69% correspondia aos combustíveis

fósseis, o nuclear 13%, e as renováveis 18%, divididos em 15% para as hidroelétricas e

3% para as outras fontes renováveis. Nos últimos 10 anos a energia solar e a eólica têm-

se destacando como sendo as de maior crescimento com uma penetração de quase 35%

da potência instalada por ano [2].

Atualmente um dos principais problemas no Mundo é o consumo de energia,

sendo que o petróleo representa a fonte com a maior percentagem de utilização. Em

Cabo Verde também se destaca a predominância da utilização de combustíveis fósseis

como principais fontes de energia, com mais de 90% de participação na produção de

eletricidade, especialmente através do uso de Diesel em centrais térmicas. Uma vez que



Cabo Verde não possui esse tipo de combustível em seu território, nomeadamente o

petróleo, o país necessita importar todo o combustível utilizado para a produção de

energia elétrica, sendo esta uma fatura consideravelmente elevada nos gastos anuais do

país. Cabe referir que ao custo do petróleo importado há ainda que somar custos de

transporte entre as ilhas. A dependência do exterior para a obtenção de energia não é

uma base sustentada para o futuro, pois torna o país extremamente dependente de

conjeturas internacionais. A Figura 1.2 ilustra diferentes tipos de consumos dos

combustíveis fósseis para a produção de energia elétrica em Cabo Verde. De 2007 a

2010 observa-se uma diminuição no consumo do gasóleo de 32 milhões de litros para

24 milhões de litros. Já o Fuel Oil 180 aumentou de 24 milhões de litros para 41

milhões litros e o Fuel Oil 380 manteve-se nos 9 milhões de litros.

Figura 1.2 - Consumo de combustíveis para produção de energia elétrica em Cabo Verde [3].

Devido à localização geográfica, Cabo Verde possui condições favoráveis para o

aproveitamento das energias renováveis, nomeadamente a eólica e a solar fotovoltaica.

Durante o ano todo há presença do vento no arquipélago com velocidades de 5 m/s a

9,7 m/s, e com cerca de 3 mil horas de sol por ano. A integração das energias renováveis

nas redes elétricas trará muitos benefícios a Cabo Verde, nomeadamente [4]:

Redução dos custos e da dependência dos combustíveis fósseis para gerar

energia elétrica;

Melhoraria de gestão do risco ao diversificar as fontes de geração de

energia elétrica;

Criação de empregos e benefícios económicos;



Benefícios ambientais, reduzindo as emissões de dióxido de carbono.

1.3 Importância da Qualidade de Energia Elétrica

As empresas distribuidoras de energia elétrica sempre tiveram interesse na

qualidade de energia, no que diz respeito à produção, transporte, distribuição e aos

consumidores em geral (industrias e residências).

Anos atrás a qualidade de energia elétrica era geralmente adequada às

necessidades dos consumidores desde que não existisse interrupção de energia e a

amplitude de tensão e frequência se mantivesse dentro dos parâmetros aceitáveis. Isso

porque a natureza das cargas ligadas ao sistema elétrico tinha caraterísticas lineares e

dessa forma as correntes consumidas bem como as tensões da alimentação eram

sinusoidais e da mesma frequência. Podendo apenas encontrar-se desfasadas as

correntes relativamente à tensão, por necessitarem da potência reativa para o seu

funcionamento, como ilustra a Figura 1.3 (a). O interesse em usar energia de forma mais

racional, e com a proliferação da eletrónica de potência, surgiu um novo tipo de cargas,

as não lineares. Essas cargas são bastante sensíveis a perturbações que podem surgir no

sistema elétrico. A Figura 1.3 (b) apresenta as formas de ondas de tensão e corrente

numa das fases de uma carga não linear (retificador monofásico de onda completa, com

um filtro capacitivo). Contudo com a integração das cargas não lineares, o sistema

elétrico passou a ter melhor rendimento, controlabilidade e melhores custo, permitindo

ainda executar tarefas não possíveis anteriormente [5]. Entretanto as cargas não lineares

apresentam a desvantagem de consumirem correntes não sinusoidais, causando

perturbações na rede elétrica ao qual estão conectadas, “poluindo-a” com harmónicos.

Figura 1.3 - Tensão e corrente num sistema eléctrico: (a) com carga linear, (b) com carga não

linear adaptado [6].

A poluição harmónica provocada por essas cargas nas instalações pode causar

operação inadequada de outros equipamentos, levando a problemas, tais como, perdas

de dados, luzes que cintilam, aumento das perdas relacionadas com o transporte e

distribuição de energia, disparo de dispositivos de proteção, etc. Quando essas



perturbações são ignoradas podem levar a avaria dos equipamentos utilizados, aumento

dos custos com a energia devido as perdas nas instalações elétricas, e também à perda

de produção. Essas anomalias que podem surgir numa instalação fazem com que os

consumidores estejam mais conscientes em relação aos problemas relacionados com a

qualidade de energia elétrica, visto que os mesmos estão cada vez mais informados em

relação a problemas tais como interrupções, afundamentos de tensão ou cavas de tensão

e transitórios, exigindo os distribuidores de energia a melhorar a qualidade de energia

fornecida [7].

As redes de distribuição têm um forte impacto na qualidade de energia elétrica.

Na produção e transporte de energia a qualidade é quase sempre uniforme, de forma que

praticamente todas as perturbações sentidas pelos consumidores têm origem em

acidentes ou incidentes que ocorrem nas redes de distribuição. Muitos destes incidentes

têm origens em eventos imprevisíveis, como as descargas atmosféricas, curto-circuitos

provocadas por aves, entre muitas outras causas, e não há meios técnicos para evitar as

suas consequências [8].

Em Cabo Verde a demanda da energia elétrica aumentou exponencialmente nos

últimos anos, devido ao crescimento da população, do turismo e das indústrias. Com a

integração das fontes de energias renováveis à rede elétrica, principalmente a eólica,

podem ocorrer problemas de qualidade de energia devido à variabilidade da produção

de energia extraída do vento.

1.4 Motivação e Objetivos do Trabalho

Como já foi referido Cabo Verde é um arquipélago, pelo que existem bastantes

fragilidades decorrentes da descontinuidade relacionada com a sua natureza insular. No

entanto, devido à sua localização geográfica bastante privilegiada, Cabo Verde tem os

três grandes recursos para a produção de Energias Renováveis: Vento, Sol e Mar.

A população em Cabo Verde está distribuída por áreas urbanas, semi-urbanas e

rurais, sendo de realçar a existência de populações dispersas. Esta situação demográfica

traz enormes problemas à rede de distribuição de energia elétrica, principalmente por

este se tratar de um país com grau de desenvolvimento médio. O governo Cabo-

verdiano, em conjunto com as empresas do setor energético e com parceiros

internacionais, têm desenvolvido estudos que visam analisar a viabilidade do recurso à

utilização de fontes de energia renovável no país.



O foco deste trabalho de dissertação está em contribuir para ajudar a solucionar os

problemas da Qualidade de Energia Elétrica, bem como os impactos das Energias

renováveis em Cabo verde.

Este trabalho de Dissertação apresenta os seguintes objetivos principais:

Estudo sobre a Qualidade de Energia Elétrica em Cabo Verde, de modo a

caraterizar a situação atual e a apresentar algumas recomendações,

incluindo a realização de um inquérito a algumas empresas, indústrias e a

consumidores residenciais, com relação à Qualidade de Energia Elétrica.

Estudo do potencial de Cabo Verde (em algumas zonas) para a produção

de energia a partir de fontes renováveis, nomeadamente a eólica e a

fotovoltaica, uma vez que já têm sido feitos estudos relativos a estas fontes

de energia em Cabo Verde.

Pretende-se também realizar algumas medições para se registar a evolução

da tensão elétrica ao longo do dia em alguns consumidores. Com base

nesses dados adquiridos, e a partir de informações fornecidas por duas

entidades ligadas ao setor energético de Cabo Verde, a ARE (Agencia de

Regulação Económica) e a ELECTRA S.A, neste trabalho serão

modelados o sistema de distribuição de energia elétrica de média tensão da

Ilha do Maio.

1.5 Organização da Dissertação

Este trabalho está dividido em cinco capítulos. Para além do presente capitulo, de

introdução, são apresentados mais quatro capítulos, sendo cada um deles bem definido.

O primeiro capítulo dá uma visão às questões introdutórias, começando por

identificar o problema em geral, enquadramento do trabalho, motivações, os objetivos

específicos do trabalho e as contribuições relevantes do trabalho de modo a

proporcionar ao leitor uma boa interpretação do mesmo.

No capítulo 2, com o título “Qualidade de Energia Elétrica e Energias

Renováveis”, são apresentados os diversos problemas de qualidade de energia elétrica

que podem surgir nos sistemas elétricos. São ainda apresentadas as fontes de energias

renováveis sobre as quais o trabalho se debruça, em particular a energia solar

fotovoltaica e a energia eólica.

O capítulo 3 tem o título de “Caraterização do Setor Elétrico de Cabo Verde”.

Neste capítulo é efetuada uma comparação das análises e tratamento de dados dos



inquéritos feitos aos consumidores residenciais e industriais. Ainda é apresentada a

legislação do setor elétrico do país.

No capítulo 4 são apresentadas as análises de resultados sobre a qualidade de

energia elétrica do modelo da rede. Este capítulo deu-se o título de “ Simulação da Rede

de Média Tensão da Ilha do Maio-Cabo Verde.

No quinto capítulo, com o título de Conclusões e Sugestões de Trabalho Futuro”

são apresentadas as conclusões retiradas ao longo deste trabalho, são avaliadas as

opções e são sugeridos trabalhos futuros para a continuidade deste projeto.


CAPÍTULO 2

Qualidade de Energia Elétrica e Energias Renováveis

2.1 Introdução

Neste capítulo é feito um levantamento bibliográfico, apresentando algumas

definições dos problemas relacionados com a Qualidade de Energia Elétrica (QEE),

bem como as causas e consequências provocadas por essas perturbações. Ainda, neste

capítulo é apresentado o aproveitamento das Energias Renováveis com ênfase na

energia eólica e na energia solar fotovoltaica, que nos últimos anos têm sido as grandes

apostas dos países em via de desenvolvimento, nomeadamente Cabo Verde, com o

intuito de diminuir a importação dos combustíveis fósseis e a poluição, contribuindo

assim de modo sustentável para a produção energia elétrica “limpa” e estável no país.

2.2 Problemas da Qualidade de Energia Elétrica

A Qualidade da Energia Elétrica (QEE), conhecida na literatura inglesa por

Electrical Power Quality, pode ser definida como sendo um conjunto de alterações que

ocorre num sistema elétrico, deformando a forma de onda de tensão sinusoidal. Estas

alterações surgem na frequência ou amplitude do sinal elétrico, através de ruídos,

interrupções, distúrbios e frequências diferentes da fundamental (normalmente 50 Hz ou

60 Hz). Já a referência [7] define QEE como sendo qualquer problema manifestado na

tensão ou corrente, ou variação de frequência, resultando em falha ou mau

funcionamento em equipamentos do utilizador. Na perspetiva do consumidor e dos

sistemas de distribuição, a qualidade de energia é a qualidade e continuidade de tensão

que recebem, sendo que a corrente absorvida depende da carga das instalações [9].

Normalmente uma energia de qualidade requer que os parâmetros de tensão e de

corrente sejam praticamente sinusoidais. Em regime estacionário as tensões têm uma

tolerância de amplitude ± 10 % do valor nominal.

A seguir são apresentados os diferentes tipos de perturbações que podem surgir

num sistema elétrico. Essas perturbações são definidas de acordo com a norma Europeia

Capítulo 2- Qualidade de Energia Elétrica e Energias Renováveis

10 Qualidade de Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

EN 50160 (tradução Portuguesa NP EN 50160), em que descreve as caraterísticas

principais, no ponto de entrega ao cliente, da tensão de alimentação por uma rede de

distribuição pública em baixa ou média tensão, em condições normais de exploração.

2.2.1. Sobretensão Transitórios

Este tipo de perturbação, oscilatória ou não, ocorre quando há uma variação

rápida nos sinais elétricos (tensão e corrente), caraterizado por uma descontinuidade na

forma de onda sinusoidal com uma duração inferior a 1 milissegundo. Este tipo de

perturbação geralmente é devido a descargas atmosféricas, a manobras de rede

(comutação de grandes cargas ou bancos e condensadores) ou à fusão de fusíveis [10].

A Figura 2.1 ilustra um exemplo da forma de onda de tensão de um transitório causado

por comutação de bancos de condensadores.

Uma vez que as sobretensões transitórias não são fenómenos periódicos, as

consequências nos equipamentos eletrónicos são diversos e por vezes difíceis de detetar

a causa.

Figura 2.1 - Exemplo do transitório oscilatório devido a comutação de banco de condensadores

no sistema elétrico.

2.2.2. Interrupção da Alimentação

A interrupção consiste numa redução do valor da tensão de alimentação para

valores inferiores a 0,1 p.u. (10% do valor nominal). Segundo a norma NP EN 50160,

as interrupções podem ser classificadas como:

Capítulo 2 – Qualidade de Energia Eléctrica e Energias Renováveis Capítulo 2- Qualidade de Energia Elétrica e Energias Renováveis Capítulo 2 –


Interrupção prevista, quando há realização de trabalhos programadas na

rede, quando existe um aviso prévio ao cliente;

Interrupção acidental, provocada por defeitos ou seja quando há um curto-

circuito, avaria ou mesmo na ocorrência de interferências externas por

exemplo quando acontece uma descarga atmosférica. As interrupções

acidentais podem ser classificadas de acordo com a sua duração:

Interrupção longa, quando há um defeito permanente com tempo superior

a 3 min,

Interrupção breve, quando provocada por um defeito transitório com

tempo inferior a 3 min.

No entanto uma interrupção da alimentação, mesmo sendo breve pode causar

grandes prejuízos financeiros, com consequências graves para o sistema elétrico. A

Figura 2.2 ilustra um exemplo de uma interrupção breve com duração de 2 ciclos da

rede.

Figura 2.2 - Interrupção breve da tensão de alimentação com duração de 2 ciclos da rede

adaptado [11].

2.2.3. Cavas de Tensão

De acordo com a norma NP EN 50160, uma cava consiste numa redução brusca

da tensão de alimentação, com valor situado entre 90% e 1% do valor nominal ou seja

da tensão declarada, com uma duração de meio ciclo da rede a 1 min. A norma ainda

estabelece que em condições normais de exploração, por ano, o número provável de

cavas de tensão pode ir de algumas dezenas a um milhão por ano. A maior parte das

cavas de tensão dura menos de 1 s e com uma amplitude de 60% [10].



As cavas de tensão normalmente surgem quando ocorrem curto-circuitos nas

instalações elétricas, ou provocadas pelo arranque de cargas com potência muito

elevada, ou também quando surgem anomalias nas instalações elétricas. Este tipo de

perturbação é um dos mais sujeitos a reclamações pelos clientes industriais e de

serviços, porque quase todos os equipamentos são sensíveis a este tipo de problema,

como por exemplo, os computadores, as maquinas elétricas síncronas ou assíncronas, as

lâmpadas, entre outros. A Figura 2.3 representa uma cava de tensão provocada por um

curto-circuito na rede elétrica.

Figura 2.3 - Exemplo de uma cava de tensão devida a um curto-circuito na rede adaptado [11].

2.2.4. Sobretensão Momentânea

As sobretensões momentâneas ou Swells, como são conhecidas na literatura

inglesa, consistem num aumento do valor eficaz da tensão nominal entre 110% e os

180% (1,1 a 1,8% p.u.), considerando-se a frequência do sistema, que pode durar de 0,5

ciclo da rede a 1 min. Este tipo de perturbação é uma das mais frequentes nas avarias

dos equipamentos eletrónicos. Geralmente umas das causas são devidas a manobras dos

disjuntores ou defeitos na rede elétrica, como por exemplo à saída de grandes cargas ou

ao desligar os bancos de condensadores [10]. A Figura 2.4 ilustra uma sobretensão

momentânea, que poderia ser causada por manobra de um disjuntor de linha.



Figura 2.4 - Exemplo de sobretensão momentânea devido a manobras dos disjuntores nas linhas

adaptado [11].

2.2.5. Micro-Corte

Os micro-cortes designados na literatura inglesa de Notches são perturbação na

forma de onda da tensão, causados pela operação normal de equipamentos de eletrónica

de potência, por exemplo os semicondutores. Ocorre quando a corrente é comutada de

uma fase para outra, dando origens a curto-circuitos momentâneo entre as duas fases,

provocando uma queda de tensão [7]. A Figura 2.5 apresenta o efeito das Notches na

tensão de alimentação de um conversor CA/CC.

Figura 2.5 - Exemplo de uma Notches na tensão de alimentação de um conversor CA/CC

adaptado [11].

Este tipo de perturbação poderia ser considerada como um problema de transitório

não oscilatório, contudo os Notches são periódicos a cada meio ciclo, por isso são

considerados como um problema de distorção da forma de onda da tensão.



2.2.6. Harmónicos

Os harmónicos correspondem a soma das ondas periódicas de tensão e corrente

com frequências múltiplas da frequência fundamental (50 Hz), caraterizados pelo

número de ordem e sequência (amplitude e fase). Os harmónicos distorcem a forma de

onda de tensão e corrente, causadas por cargas não lineares consumindo correntes não

sinusoidais (que por sua vez não é proporcional a tensão) e fazem com que a tensão se

transforme em não sinusoidal devido a queda de tensão nas impedâncias das linhas

(constituído pela indutância (L) e resistência (R)) do sistema elétrico. A Figura 2.6

ilustra o efeito da distorção harmónica na tensão devido a uma carga não linear.

Figura 2.6 - Exemplo de uma distorção harmónica na tensão de alimentação devida a uma carga

não linear adaptado [11].

A distorção harmónica de tensão ou corrente pode ser calcula com base no estudo

das ondas não sinusoidais pelo Teorema de Fourier. O Teorema diz que toda a função

periódica não sinusoidal pode ser decomposta em soma das expressões matemáticas

trigonométricas de senos e cossenos, com frequências múltiplas da frequência

fundamental. Em relação a frequência fundamental são considerados harmónicos até 50

ordem, a partir dessa ordem as frequências são desprezadas e o quinto harmónico é

considerado o mais crítico para as redes de distribuição, por causa das perdas que

provoca num sistema elétrico.

O conteúdo harmónico de sinal é designado por Distorção Harmónica Total

(THD) que relaciona os valores eficazes de todas as correntes ou tensões harmónicas

com o valor da corrente ou tensão total em percentagem. Através da equação (2.1),

pode-se calcular o THD total da tensão de alimentação, inclui harmónicas até ordem 40.

Nas condições normais de exploração em baixa tensão, os harmónicos de tensão,



durante o período de uma semana, não deve ultrapassar 8% em 95% dos valores

eficazes num período de 10 min [10].

40

2

2

h

hUTHD

(2.1)

As distorções harmónicas numa instalação podem causar problemas graves para a

própria instalação das redes de distribuição, bem como o processo produtivo [12][13]:

Aumento das perdas e aquecimento nos condutores, transformadores e

motores;

Aumento do ruído e interferência nos sistemas de comunicação;

Funcionamento incorreto dos sistemas de proteção, disjuntores e fusíveis;

Erros de leituras nos equipamentos de medida;

Aparecimento de ressonância nos bancos de condensador para correção do

fator de potência;

Degradação do rendimento de máquinas elétricas e redução da vida útil

dos equipamentos em geral, levando a custos de manutenção.

2.2.7. Flutuação de Tensão

Esta perturbação consiste na variação intermitente do valor eficaz de tensão ou

seja numa variação rápida de amplitude da tensão, com valores compreendidos entre

0,95 a 1,1 p.u.. Normalmente, esta perturbação não prejudica o funcionamento dos

equipamentos eletrónicos. No entanto, consoante a variação de amplitude e frequência,

pode provocar variações de iluminação, percetível ao olho humano, com frequência

entre 1 a 15 Hz, causando incómodo visual. Geralmente as flutuações de tensão são

causadas por aparelhos domésticos ou cargas indústrias. Nos aparelhos domésticos os

seus efeitos são locais e limitados a alimentação de baixa tensão. Já as cargas indústrias

são as principais fontes geradoras de flutuação de tensão, originando variações rápidas

de corrente. Exemplos destas cargas são os fornos, máquinas de soldadura e elevadores.

A norma NP EN 50160 estabelece que para qualquer período de uma semana, a

severidade de longa duração deve ser ≤ 1 durante 95% do tempo.



2.2.8. Ruído

O ruído é definido como sendo qualquer sinal elétrico indesejado, com

frequências inferiores a 200 kHz, que se sobrepõem aos sinais de tensão, que circulam

pelos condutores de fase ou neutro duma instalação elétrica.

É normalmente causado por comutação de semicondutores de potência presente

em fontes comutadas, sistemas de controlo, entre outras, afetando em primeira instância

o funcionamento dos equipamentos sensíveis. A Figura 2.7 ilustra um exemplo do ruído

que pode manifestar na tensão de alimentação sobreposta a uma frequência de 5 kHz.

Figura 2.7 - Exemplo de um ruído na tensão de alimentação sobreposta a uma frequência

adaptado [11].

2.2.9. Desequilíbrios das Tensões

O desequilíbrio das tensões é definido como sendo alterações que podem surgir

num sistema trifásico, no qual os valores eficazes das tensões das fases do sistema

elétrico, não são iguais. Também pode ser definido em função dos componentes

simétricos do sistema, com sequência positiva, negativa ou zero. Portanto a desfasagem

entre a tensão e corrente diferente de 120º provoca desequilíbrio de tensão no sistema

elétrico. O cálculo do desequilíbrio das tensões (em percentagem) pode ser obtido

através da equação (2.2):

100%

c

c

VmédiaTensão

VtensãodamáximoDesviorioDesequilíb

(2.2)

O desequilíbrio das tensões é muito comum nos circuitos trifásicos de sistemas de

distribuição, onde possuem cargas monofásicas distribuídas inadequadamente nas redes

de baixa tensão. Originando tensões de sequência negativas, por exemplo podem

queimar os fusíveis, em uma das fases de um banco de condensadores trifásicos.



Também, uma simples abertura de um condutor e correção inadequada do fator de

potência podem causar desequilíbrio de tensão, num sistema elétrico [14]. A Figura 2.8

ilustra um desequilibro de tensão na forma de tensão das três fases da alimentação do

sistema elétrico, alterando a amplitude destas. Em condições normais de exploração a

norma NP EN 50160, estabelece que para cada período de uma semana 95% dos valores

eficazes médios de 10 min da componente inversa das tensões, não devem ultrapassar os

2% da correspondente componente direta.

Figura 2.8 - Desequilíbrio de tensão nas três fases da tensão de alimentação, com amplitudes

diferente.

2.2.10. Fator de Potência

A potência é o trabalho realizado por unidade de tempo, com valores positivos,

negativos ou nulos, dependendo do instante em que a carga associada é considerada. A

potência é positiva quando há transferência de energia da fonte para a carga, negativa

quando a transferência de energia é no sentido contrário ou seja da carga para a fonte. A

potência consumida por uma carga e que produz trabalho é classificada de potência

ativa (P) e encontra-se em fase com a tensão de alimentação. A potência que não é

consumida pela carga e não produz trabalho mas, que circula nos condutores de

alimentação é considerada de potência reativa (Q) e encontra-se desfasada 90º da

tensão. A soma vectorial das duas potências designa-se por potência aparente (S).

O fator de potência é a relação entre a potência ativa e a potência aparente, com o

ângulo desfasado entre a tensão e corrente consumida por uma onda sinusoidal. Os

valores do fator de potência devem situar-se o mais próximo de uma unidade e com o

componente reativo nulo. A equação (2.3) apresenta a relação entre as potências e o co-

seno do ângulo.



cosS

PFP

(2.3)

O valor mínimo do fator de potência é estabelecido por cada país de forma que o

sistema seja mais rentável possível, para que haja melhor aproveitamento. Os baixo

valores do fator de potência podem originar consequências graves para o sistema

elétrico, tais como:

Desperdício de energia;

Redução da vida útil dos equipamentos, provocados por sobrecarga;

Aumento das perdas nas linhas de distribuição que pode levar a atuação

dos dispositivos de proteção;

Aumento da seção dos condutores;

Quedas de tensão nas linhas de distribuição.

2.2.11. Variação da Frequência

As variações da frequência são definidas como sendo o desvio no valor da

frequência da tensão de alimentação. Em Cabo Verde, a frequência fundamental é de

50 Hz. A frequência no sistema elétrico está diretamente relacionada com velocidade de

rotação dos geradores conectados ao sistema elétrico. Isso faz com que a desconexão

dos grupos de geradores seja uma das causas, mais frequentes da variação de

frequência. O limite máximo que deve ser tolerado na variação de frequência do sistema

elétrico é ± 5 Hz em locais isoladas [15].

2.3 Fontes de Energia Renovável

Atualmente uma das grandes preocupações no Mundo é a questão energética. O

aproveitamento das energias renováveis ainda não atingiu a maturidade, visto que a

maior parte da energia utilizada pelo homem é de origem não renovável.

As energias renováveis são produzidas através de recursos naturais repostos

naturalmente. Apesar de serem inesgotáveis, são limitadas em termos da quantidade de

energia que é possível extrair. As principais formas de produção de energia a partir de

fontes renováveis são:

Energia Hídrica;

Energia Eólica;

Energia Solar;

Energia Geotérmica;



Biomassa.

Apesar das fontes de energias renováveis não serem poluidoras, isto é, não

liberem substâncias tóxicas para a atmosfera e de estarem disponíveis localmente,

podem apresentar algum inconveniente, pelo facto de algumas causarem problemas

ambientais, como o caso das hidroelétricas que podem interferir na fauna criando

barreiras para a migração dos peixes; das turbinas eólicas que podem ser perigosas para

alguns pássaros, e do facto das biomassas normalmente requerem grandes áreas de

florestação.

Nessa seção pretende-se abordar alguns aspetos relacionados com dois tipos

específicos de energias renováveis: a energia eólica e a energia solar (especificamente a

solar fotovoltaica). A abordagem fundamenta-se sobre os conceitos de cada uma delas,

bem como o aproveitamento para a produção de energia elétrica.

2.3.1. Aproveitamento da Energia Solar Fotovoltaica

A radiação solar que atinge a Terra por ano é cerca de 1,74x kWh, sendo

quase constante na superfície exterior da Terra. Do total da energia recebida apenas

19% é absorvida pela atmosfera e 35% é refletida pelas nuvens. A radiação solar pode

ser definida como sendo a energia sob a forma de luz e calor proveniente do Sol,

variando de acordo com as condições atmosféricas (como nuvens, poluição e

humidade), latitude e com a estação do ano [16].

Na energia solar fotovoltaica a radiação solar é convertida em diferença de

potencial elétrico recorrendo a materiais semicondutores (como por exemplo uma célula

de silício) do painel solar. Atualmente a utilização dos sistemas fotovoltaicos vêm

crescendo de dia para dia, e vem tornando-se numa das tecnologias mais auspiciosas

para geração de energia eléctrica. Isso faz com que surja a necessidade de novas

tecnologias fotovoltaicas baseadas em diferentes matérias para produção de energia

elétrica. Esses materiais podem ser agrupados em três tipos de gerações [17][18]. A

primeira geração é composta por células de silício cristalino (monocristalino,

policristalino e multicristalino), com custos muito altos de produção das matérias, mas

muito eficiente na conversão energética, com rendimento acima dos 20%, dominando o

mercado aproximadamente a 90% na produção comercial atual. A segunda geração

utiliza as tecnologias de filmes finos (ou películas finas), possuindo baixo custo de

produção em relação as tecnologias de primeira geração, mas sendo menos eficientes,

com um rendimento de aproximadamente 7%. Já a terceira geração ainda está em fase

de investigação, e utilizam matérias a partir de nano tecnologias. Possuem baixo custo



de produção, apresentando matérias muito maleáveis e leves. A Figura 2.9 ilustra os

diferentes tipos de células fotovoltaicos, correspondentes à primeira geração.

Figura 2.9 - Tipos de tecnologias fotovoltaicos: (a) monocristalino, (b) policristalino e (c)

multicristalino.

Dependendo da tecnologia as centrais de energia solar fotovoltaica só podem

gerar eletricidade em dias claros, sendo ainda que durante a noite não gera eletricidade.

Os sistemas solares fotovoltaicos isolados da rede elétrica possuem um sistema de

armazenamento de energia (baterias), para que nos dias com menos radiação solar ou à

noite possam fornecer energia.

A energia solar fotovoltaica possui a vantagem de, para além de não poluir na sua

utilização, ser ideal na sua utilização em locais isoladas ou de difícil acesso, e em países

em vias de desenvolvimento, como é o caso de Cabo Verde, que ainda não possui uma

cobertura energética sobre todo o território. Há localidades distantes situadas no interior

do país em que os habitantes ainda não têm eletricidade para satisfazer as necessidades

mais básicas, devido à fraca extensão das redes e também ao custo elevado para o seu

desenvolvimento. Contudo umas das inconveniências dessa fonte de energia é preço

elevado em comparação com as outras fontes de energia, e também o fato de que a

energia produzida varia muito com as condições atmosféricas.

2.3.2. Energia Eólica

Antigamente, no século X, na Pérsia já se utilizava o vento como fonte de energia

para bombear água, para o transporte em barcos à vela, e na moagem de grãos. Mais

tarde, o vento foi aproveitado para a produção de energia elétrica. A energia eólica

tornou-se numa das fontes de energia com maior taxa de crescimento, principalmente na

Europa e nos EUA. Na década de 80, do século XX, foram instalados os primeiros

geradores eólicos comercias, na Dinamarca e na Califórnia, EUA, com potências entre

os 50 kW a 100 kW. Nos finais de 2008, à potência instalada no mundo era estimada em



120 GW, mas há uma previsão de que em 2012 a potência instalada terá atingido

240 GW [16].

A energia eólica é a energia cinética que depende da velocidade do vento, gerada

pelas diferenças de temperaturas duma determinada região. O vento atravessa as pás do

rotor, gerando energia cinética, que é convertida em energia mecânica, onde através de

um gerador (síncrono ou assíncrono) acoplado à turbina, a energia é convertida em

energia elétrica. Normalmente os dados do vento são fornecidas por uma estação

metrológica ou através dos atlas dos ventos desse lugar. A potência extraída do vento

numa determina direção pode ser expressa pela seguinte equação:

(2.4)

Como a energia cinética de um corpo é proporcional ao quadrado da velocidade

da massa:

(2.5)

Substituindo a equação (2.5) em (2.4),

(2.6)

Mas sabe-se que,

(2.7)

Substituindo a equação (2.7) em (2.6), obtêm-se o seguinte resultado final,

(2.8)

Legenda:

- Potência extraída do vento;

- Energia cinética;

- Densidade do ar;

- Área da seção transversal das pás da turbina;

- Velocidade do vento;

- Tempo.

A equação (2.8) mostra que a potência é proporcional ao cubo da velocidade do

vento e à densidade do ar. Mas a energia, não é totalmente extraída pelo aerogerador,

pelo facto de haver escoamento de ar pela turbina. Segundo a Lei de Betz, uma turbina

eólica só pode extrair no máximo 59,3% da energia cinética do vento. O que quer dizer

que 40,7% da energia não é aproveitada, devido as caraterísticas aerodinâmicas da



turbina [17]. O rendimento que é extraído do rotor de uma turbina eólica depende da

velocidade do vento e é dado por:

(2.9)

Em que é a potencia mecânica do veio da turbina.

Existem diversas configurações de turbinas eólicas, os quais variam desde a altura

da torre, número de pás, diâmetro e tipo de rotor (vertical ou horizontal). As turbinas

mais recentes são as de eixo horizontal de três pás acopladas a geradores síncronos,

ilustradas na Figura 2.10. Essas turbinas possuem perfis aerodinâmicos eficientes,

acionando geradores elétricos que funcionam a velocidades variáveis, de modo a

garantir melhor eficiência da conversão para grande faixa de variação do vento.

Normalmente são colocadas em zonas desabitadas, normalmente nos topos dos

montes onde o vento é mais forte, e são ligadas por cabos subterrâneos a uma

subestação, onde é feita a ligação à rede elétrica.

Figura 2.10 - Turbina de eixo horizontal [19].

A energia eólica é uma das fontes de energia mais competitiva com outras fontes

convencionais como o carvão e o gás natural, sendo mais económica que todas as outras

fontes de energia renováveis como a energia solar, a energia hídrica, a energia

geotérmica. Uma das inconveniências dessa fonte renovável é a imprevisibilidade na

produção de energia, ou seja, a intensidade do vento não é uma certeza.

A Tabela 2.1 apresenta a classificação do vento a uma altura de 50 metros. Uma

turbina eólica com uma potência de 1,5 MW, num local com uma velocidade do vento

de 5,5 m/s pode gerar cerca de 1000 MWh de energia por ano. Essa mesma turbina



agora com uma velocidade de 8,5 m/s pode gerar cerca de 4,500 MWh de energia por

ano [17].

Tabela 2.1 - Classificação do vento a uma altura de 50 m.

Classe Densidade (W/ ) Velocidade (m/s)

1 200 5,6

2 300 6,4

3 400 7,1

4 500 7,6

5 600 8,1

6 800 8,9

7 2000 12,1

Esses valores mostram que as turbinas ao serem instaladas numa determinada

região para produção da energia elétrica, tem de levar em conta as caraterísticas e a

direção favoráveis do vento nesse local, de modo a identificar os lugares bastante

ventosos, visto que a velocidade do vento depende muito da altura em que se encontram

as turbinas [16]. A velocidade do vento usada numa turbina eólica para produção de

energia situa-se entre 5 m/s e 15 m/s.

2.4 Conclusão

Neste capítulo foi feito um estudo sobre as perturbações da qualidade de energia

elétrica que podem surgir numa instalação elétrica, deformando a tensão de alimentação

de alguns equipamentos elétricos. Muitas dessas perturbações quando não se enquadram

dentro dos limites aceitáveis, para além de afetarem o funcionamento dos equipamentos

elétricos, podem levar à interrupção do processo de fabrico. As mais comuns dessas

perturbações são as sobretensões, as subtensões, os harmónicos, os transitórios e os

desequilíbrios de tensão.

Foi também feito um estudo do aproveitamento das energias renováveis com

enfâse na energia eólica e na energia solar fotovoltaica. A solar fotovoltaica têm tido

sucesso nas suas utilizações, principalmente em sistemas autómatos. Comparando com

as centrais térmicas ou as hidroelétricas, o rendimento dos sistemas fotovoltaicos é

muito baixo e o custo por kWh é muito elevado, apesar de terem baixo custo de

manutenção, visto que não consomem combustível, mas também só conseguem atingir a

sua potência máxima em dias muito claros e com os painéis corretamente orientados

para o Sol. A energia eólica, para além de contribuir para diminuição dos gases pelo

efeito de estufa, também diferencia das outras convencionais pelos dois aspetos



importantes: pela sua caraterística aleatória da fonte de energia, o vento e pela sua

tecnologia usada na sua produção.

Qualidade da Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde 25 Samira dos Santos Andrade - Universidade do Minho

CAPÍTULO 3

Caraterização do Setor Elétrico de Cabo Verde

3.1 Introdução

O presente capítulo descreve o setor eléctrico de Cabo Verde, destacando-se os

projetos de restruturação e os investimentos feitos para a geração de energia através de

fontes renováveis, distinguindo-se duas fontes prioritárias: a energia eólica e a energia

solar fotovoltaica, às quais, em algumas Ilhas já se encontram em funcionamento. Será

também apresentada a análise dos dados aos inquéritos feitos a habitações e a empresas

indústrias, e será ainda feita a análise das medições de parâmetros da qualidade de

energia nas Ilhas de São Vicente e Santiago. Por último será apresentada a legislação do

setor elétrico de Cabo Verde.

3.2 Setor Elétrico de Cabo Verde

Na década de 80 foi criada a ELECTRA - Empresa da Eletricidade e Água. Opera

nos sistemas de produção, transporte e distribuição de energia, sendo também

responsável pela dessalinização da água do mar. A empresa tem tido grandes

dificuldades em acompanhar o ritmo elevado do crescimento da demanda de

eletricidade, devido aos elevados custos de produção de energia elétrica em Cabo

Verde. Segundo o relatório de contas de 2010, as ações previstas para 2011 consistiam

em investimentos de grande volume, tendo como impacto a satisfação da demanda, da

qualidade de serviço e a redução dos custos de produção, distribuição e comercialização

de eletricidade [3].

Com os investimentos a ELECTRA pretende reforçar e aumentar a produção da

energia elétrica com dois grupos de geradores de 11 MW cada, a Fuel, e aumentar a

capacidade de armazenamento com a construção e montagem de um reservatório de

combustíveis tratados (Fuel-Oil) de 400 na central do Palmarejo, na Ilha de

Santiago. Prevê aumentar a produção de energia na Ilha do Fogo, em São Filipe para

1250 kVA (1000 kW), e em Mosteiros para 750 kVA (600 kW), assim como instalar

Capítulo 3- Caraterização do Setor Elétrico de Cabo Verde

26 Qualidade da Energia Elétrica e Impacto das Energias Renováveis em Cabo Verde Samira dos Santos Andrade- Universidade do Minho

quatro parques eólicos em cinco Ilhas, com parceria público-privada. Pretende ainda

reforçar as manutenções preventivas e corretivas dos grupos de geradores. Em termos

de distribuição de energia pretende aumentar as redes de distribuição em MT/BT nas

Ilhas de São Vicente, Sal, Santo Antão, São Nicolau e Santiago.

As redes de distribuição em Cabo Verde englobam dois níveis de tensão: média

tensão (MT) e baixa tensão (BT). Em média tensão predominam as tensões entre 6 kV e

20 kV, mas atualmente as linhas já foram uniformizadas para 20 kV. Em baixa tensão as

tensões declaradas são de 220 V entre fase e neutro (tensão simples) e de 380 V entre

fases (tensão composta). Até ao momento presente, em Cabo Verde, não foi

implementado o transporte de energia em alta tensão (AT) devido à sua situação

geográfica, mas em 2010 deu-se início à construção de uma central única em Santiago,

na cidade da Praia. Esta central passará a transportar energia em alta tensão (60 kV).

Este projeto tem como objetivo interligar as redes isoladas, permitindo a redução das

perdas não técnicas no trânsito de energia, aumentar a robustez do sistema elétrico e

reduzir o número de centrais de produção. A Tabela 3.1 apresenta a produção de energia

pelo tipo de gerador, onde se nota que a partir de 2009 não houve produção de energia

através de geradores a vapor [3].

Tabela 3.1 - Produção de energia elétrica em Cabo Verde por tipo de gerador (kWh) entre

os anos de 2006 e 2010.

Gerador 2006 2007 2008 2009 2010

Diesel 241.709 260.465 279.645 290.273 314.315

Solar 0 0 0 0 2.105

Eólico 7.441 6.869 5.510 4.661 1.992

Vapor 1.772 1.185 640 0 0

Total 250.921 268.518 285.795 294.934 318.413

Até ao final da década 90, havia algumas freguesias em que a distribuição de

energia era gerida pelos municípios. Essas redes de distribuição eram extensas e velhas,

e por vezes eram mal dimensionadas afetando negativamente a eficiência do sistema

elétrico. As perdas técnicas eram muito elevadas nas centrais e nas redes de

distribuição. Nos municípios esses valores rondavam os 33%, valor superior aos geridos

pela ELECTRA.



3.2.1. Qualidade de Serviço

Devido à procura de energia elétrica em Cabo Verde, a empresa fornecedora nem

sempre consegue satisfazer a população no seu todo, e uma vez que a produção de

energia é igual ao consumo, isto faz com que várias vezes haja problemas nos grupos de

geradores, por não poderem suportar essa exigência, levando à interrupção do

fornecimento de energia elétrica. Essas interrupções de energia elétrica podem ser

programadas ou não programadas. Normalmente as interrupções programadas são feitas

nas horas mais criticas, ou seja, nas horas de ponta onde o consumo é máximo, das seis

às dez horas de manhã, e das dezoito às vinte e duas horas à noite. Essas interrupções

são iguais para todas as zonas, mas quando há paragem do grupo de geradores devido a

sobrecargas, optam pelas zonas onde existe mais perdas não técnicas de energias

As interrupções não programadas são devido a avarias provocadas por terceiros,

em que na maioria das vezes ocorrem por causa de cabos subterrâneos destruídos, em

que nem sempre se consegue identificar o local onde ocorreu o problema com rapidez, o

que faz com que às vezes demorem horas ou até dias para se solucionar o problema. A

Tabela 3.2 mostra o número de interrupção de energia registados em 2010, onde se pode

observar a Ilha de Santiago como sendo a Ilha com mais apagões. Esses apagões estão

distribuídos pelas cidades da Praia, Tarrafal, Santa Catarina e Santa Cruz, mas apesar da

cidade da Praia ser a maior, houve somente 27 apagões com duração total de 1.384

minutos [3]. A Ilha de Boa Vista não registou nenhum apagão durante o ano de 2010.

De acordo com o relatório de contas esses apagões são devidos a defeitos nas redes de

distribuição de MT, e a falhas e avarias nos grupos de geradores.

Tabela 3.2 - Número e duração total das interrupções de energia ocorridas em 2010 em

Cabo Verde.

Ilhas Quantidade Duração Total

(minuto)

Santo Antão 55 4.434

São Vicente 9 165

São Nicolau 29 811

Sal 30 2.405

Boa Vista 0 0

Maio 77 1.658

Santiago 258 29.597

Fogo 29 1.265

Brava 31 3.303



Normalmente as manutenções dos geradores são feitas por número de horas de

funcionamento do gerador, mas em Cabo Verde só se faz a manutenção corretiva, ou

seja, apenas quando acontece uma avaria. Tal acontece porque não se possui peças de

reserva, ferramentas necessárias e mão-de-obra suficiente, em termos de quantidade e

qualidade.

3.2.2. Energias Renováveis

Devido à sua localização geográfica e climática, Cabo Verde apresenta grande

potencial em energias renováveis, particularmente eólica e solar. Em Cabo Verde, o

sistema de produção de energia elétrica baseia-se essencialmente em geradores

síncronos, utilizando como combustível o gasóleo e muito recentemente o Fuel-Oil 180

e o 380. O setor energético é caraterizado pelo consumo de combustíveis fósseis,

apoiado por energias renováveis, como a energia eólica, energia solar e a biomassa,

nomeadamente a lenha. A biomassa é utilizada nas zonas rurais e arredores das cidades

na exploração, através de redes isoladas, e para confeção de alimentos. A energia eólica

é utilizada para produção de energia elétrica, e a solar para bombagem de água e

recentemente na produção de energia elétrica.

Estudos feitos revelaram que Cabo Verde tem um potencial de 3 GW de energias

renováveis, associada a Zonas de Desenvolvimento de Energias Renováveis (ZDER). A

Tabela 3.3 apresenta as potências associadas aos projetos prioritários, identificando as

tecnologias utilizadas em cada Ilha [20].

Tabela 3.3 - Potências associadas ao Zona de Desenvolvimento de Energias Renováveis

em Cabo Verde.

Projetos Santiago São Vicente Sal S. Antão Fogo Total

Eólicos 67,2 MW 20,4 MW 38,3 MW 34,9 MW 19,6 MW 180,4 MW

Solares 237,0 MW 7,5 MW 32,5 MW − 4,0 MW 281,0 MW

Bombagem 60,0 MW 10,0 MW − − − 70,0 MW

RSU 5,0 MW 2,5 MW − − − 7,5 MW

Geotermia − − − − 3,0 MW 3,0 MW

Ondas − 3,5 MW 3,5 MW 3,5 MW − 10,5 MW

Total 369,2 MW 43,9 MW 74,3 MW 38,4 MW 26,6 MW 552MW

A capacidade total desses projetos é seis vezes superior à atual potência instalada,

que é de 93 MW. Os projetos eólicos vão ser os mais utilizados nas Ilhas, apesar de os



projetos solares possuírem uma potência superior. A geotermia vai ser explorada

somente na Ilha do Fogo, por se tratar de uma ilha com maior potencial nessa fonte de

energia inesgotável. O Governo tem como objetivo maximizar a penetração das energias

renováveis, sem colocar em risco a sustentabilidade do sistema energético e a

competitividade da economia do país.

Para o desenvolvimento desses projetos foram estudados três tipos de cenários: o

cenário mercado, o cenário económico e o cenário 50% energias renováveis, com

previsão possíveis até 2020.

O cenário mercado tem como intuito o aumento das energias renováveis

contribuído, para a redução de pelo menos 5% dos custos totais, financiado pelo privado

e com uma taxa de retorno exigido próximo de 12%. Em termos técnicos o limite de

excesso das energias renováveis corresponde a 20% nas Ilhas de Santiago, Sal e São

Vicente e 10% nas outras Ilhas.

O cenário económico consiste em minimizar os custos de geração de energia

financiada por uma linha de crédito e concessão da exploração/operação e com taxa de

retorno próxima a 2%. Em termos técnicos o limite de excesso é igual ao do critério

mercado.

O cenário 50% energias renováveis tem por objetivo, até 2020, que o país consiga

uma penetração de 50% de energias renováveis, com um melhor equilíbrio entre os

custos e a diversificação das fontes renováveis. Em termos de financiamento e critérios

técnicos é idêntico aos do cenário económico.

Em termos de recursos, Cabo Verde possui condições bastante favoráveis ao

aproveitamento da energia eólica. Os ventos predominantes do Atlântico Norte atribuem

ao país recursos eólicos incomparáveis, com velocidade média do vento superior a

7 m/s, com valores da densidade de potência, alta variando entre 300 W/ a

370 W/ em todo o limite do arquipélago. Esses valores são sensivelmente superiores

a 200 W/ da Europa Continental. A Figura 3.1 apresenta as velocidades do vento em

quatro Ilhas de Cabo Verde, na qual a Ilha de São Vicente foi destacada com o melhor

regime do vento, com uma percentagem de 44%. As outras Ilhas foram menos

estudadas, apresentando um potencial razoável dessa fonte de energia renovável

somente em algumas localidades.

Em Cabo Verde a produção de energia elétrica vem sendo produzida

exclusivamente a partir de Centrais Diesel. Nos finais de 1994, tal situação modificou-

se drasticamente com a entrada em funcionamento dos parques eólicos nas Ilhas de São

Vicente, Sal e Santiago. Os parques resultam da 1ª fase de um projeto, denominado



STEP 1, realizado pela ELECTRA, com o apoio financeiro e técnico da Dinamarca.

Foram instalados oito aerogeradores Nordtank de 300 kW, três nas Ilhas de São Vicente

e Santiago (cidade da Praia) e dois na Ilha do Sal.

Figura 3.1 - Velocidade do vento nas ilhas de Cabo Verde [20].

Cada aerogerador dispõe de bancos de condensadores de 100 kVAr para

compensação individual de energia reativa, sendo a compensação total para o grupo em

vazio. Esses parques contribuíram com cerca de 15% de energia consumida no país

[21]. Após dois anos os aerogeradores atingiram um máximo de 8,999 MWh, dez anos

depois esses aerogeradores produziram apenas 6,400 MWh, o que corresponde a 3%

total da energia elétrica produzida pela ELECTRA. Dezasseis anos depois dois desses

parques foram desativados, exceto o da Ilha de São Vicente.

Uma segunda fase do projeto, dominado STEP 2 da Cabo-Eólica no ano

2010/2011 consiste em instalar quatro parques eólicos com capacidade de 28 MW, nas

Ilhas de São Vicente, Sal, Santiago e Boa Vista. O Governo pretende com este projeto

uma taxa de penetração de 25% de energia renovável na rede elétrica, reduzindo assim

no país a dependência do petróleo. Em Novembro de 2010, iniciaram as obras na Ilha de

Santiago (cidade da Praia) com onze aerogeradores, cada um com capacidade de

10 MW. Após a implementação desses parques eólicos o Governo pretende expandir os

parques em todas as Ilhas de Cabo Verde [20]. A Figura 3.2 apresenta o Atlas do

potencial eólico em algumas Ilhas, onde é possível observar as localidades identificadas,

com as respetivas potências. Estudos feitos nessas Ilhas revelaram um potencial de

256 MW no aproveitamento da energia eólica.



Figura 3.2 - Atlas do potencial eólico em Cabo Verde [20].

Neste momento, Cabo Verde possui duas das maiores centrais de produção de

energia fotovoltaica na África Ocidental. Os parques das centrais fotovoltaicas irão

contribuir com 4% do consumo total de energia por ano, evitando a emissão de 13 mil

toneladas de dióxido de carbono para a atmosfera por ano. O primeiro parque foi

instalado na Ilha do Sal, com 9,75 hectares e potência instalada de 2,5 MW, e por ano

tem a capacidade de produzir 3960 MWh de energia. O segundo parque foi instalado na

Ilha de Santiago na localidade do Palmarejo, com cerca de 13 hectares e potência

instalada de 5 MW, tem uma capacidade de produzir cerca de 8120 MWh por ano [20].

A Figura 3.3 apresenta o potencial solar em diferentes localidades das Ilhas, apesar da

homogeneidade da radiação solar, evitaram-se as zonas com muita nebulosidade.

Estudos feitos nessas Ilhas revelaram um potencial de 349 MW de energia solar.



Figura 3.3 - Atlas do potencial solar em Cabo Verde [20].

A aplicação da tecnologia fotovoltaica destina-se à iluminação pública, geração de

energia, eletrificação rural, bombagem de água, telecomunicação, etc. O solar térmico é

usado para aquecer água nos sectores residências e do turismo.

3.3 Análise e Tratamento de Dados dos Inquéritos

No âmbito deste trabalho foram elaborados dois tipos de questionários, um para

os consumidores residências e outro para as indústrias (empresas). As respostas do

questionário, foram, na sua maioria, elaboradas do tipo fechado, ou seja escolha

múltipla, de modo a facilitar ao inquirido selecionar a opção mais adequada à sua

opinião, de forma rápida e simples. Os questionários foram todos respondidos

individualmente. Aos consumidores industriais, os questionários foram acompanhados

de uma carta, no qual se explicavam os objetivos da investigação. Cada questionário foi

elaborado em duas seções: a primeira seção (Parte I) refere-se à caraterização, da

residência ou da empresa, consoante o caso, e a segunda seção (Parte II) refere-se à

satisfação em relação ao serviço prestado e à qualidade de serviço. Os dados foram

analisados através do programa Microsoft Office Excel. Essa análise, assim como os

principais resultados obtidos, será apresentada nesta seção.



3.3.1. Inquéritos às Residências

A. Caraterização da amostra e da estrutura do inquérito

De acordo com o Censo 2010, a eletrificação em Cabo Verde tem aumentado nos

últimos anos. Cerca de 87% da população tem acesso à eletricidade e espera-se que até

2015 se tenha atingido os 99%.

Às residências foram feitos 130 inquéritos, dos quais apenas 86 foram

considerados válidos para o tratamento estatístico. Da população total de Cabo Verde

escolheu-se as três principais cidades: Mindelo (São Vicente), Praia e Assomada

(Santiago), apresentando respetivamente em termos de habitantes 74 mil, 150 mil e

60 mil. Conforme se pode constatar pelo gráfico da Figura 3.4, dos 86 inquéritos

aplicados, 30% foram em São Vicentes (26 inquéritos) e 70% em Santiago (60

inquéritos).

Figura 3.4 -Resposta a Inquérito: amostra e taxa de resposta

Em termos de estrutura o inquérito está dividido em grupos de dois, englobando

aspetos de caraterização da residência e qualidade de serviço. Os inquéritos foram

distribuídos em várias zonas com níveis de vida diferentes. Nessa primeira parte do

inquérito tentou obter-se a caraterização da residência, englobando aspetos como: tipo

de instalação; tipo de proteção; tipos de eletrodomésticos; tipos e anomalias das

lâmpadas; cuidados em poupança de energia e existência de fonte de energia renovável.

B. Análise dos resultados

A seguir será apresentada a análise dos dados em gráficos, mas realça-se que

foram apresentados somente os gráficos que se considera mais importantes, sendo para

os outros dados apresentados somente os resultados.

A Figura 3.5 apresenta os gráficos referentes ao tipo de instalação e proteção da

residência.

30%

70%

São Vicente

Santiago



Figura 3.5 -Resposta a Inquérito: (a) instalação e (b) o tipo de protecção da residência.

De acordo com os dados do inquérito, conclui-se que cerca de 91% das

instalações são monofásicas e que essas instalações não têm grandes consumos,

podendo observar-se em Cabo Verde há pouca existência de residências em que a

instalação é trifásica. Há alguns anos a maior parte das residências tinham como

proteção os fusíveis, mas com o decorrer dos anos foram substituídas pelos disjuntores.

Todas as residências em que foram feitas o inquérito possuem proteção, destacando-se

os disjuntores diferenciais, com uma percentagem de 62%, e os fusíveis com 8%, mas

frisando que as residências que ainda possuem como proteção os fusíveis são as mais

antigas, e algumas foram encontradas no centro da cidade. Todas as residências

possuem os eletrodomésticos básicos, como a televisão e o frigorífico, com uma

percentagem de 22%, computador com 17%, micro-ondas com 16%, máquina de lavar

roupas com 15%. Os menos utilizados são os cilindros, ar condicionado e fogão elétrico

com percentagens entre 3% e 2%.

Em 2009, o Governo lançou uma campanha para incentivar a população a usar

energia de forma eficiente e racional, distribuindo gratuitamente lâmpadas de baixo

consumo, mediante a apresentação das lâmpadas incandescentes para troca. Quanto à

pergunta “que tipo de lâmpadas é usada na residência”, as fluorescentes compactas

correspondem a uma percentagem de 36%, apesar de muitas dessas residências ainda

usarem lâmpadas incandescentes (normalmente em sítios com menos uso), e as

lâmpadas a leds são as menos usadas, com uma percentagem de 3%. Em termos de

anomalias no funcionamento das lâmpadas, cerca de 35% dos inqueridos já notaram

tremulação no brilho, e 25% nunca notaram anomalias nas lâmpadas. As tremulações

são mais suscetíveis nas residências onde ainda se usam as lâmpadas incandescentes. A

Figura 3.6 ilustra os diferentes tipos de lâmpadas e os tipos de anomalias mais

frequentes.



Figura 3.6 - Resposta a inquéritos: (a) tipos de lâmpadas e (b) anomalias de funcionamento das

lâmpadas.

Referente à pergunta “se tem cuidado em poupar energia”, cerca de 81%

responderam que sim, tanto nas ilhas de São Vicente como de Santiago, usando energia

de forma eficiente e racional, desligando os equipamentos e apagando as luzes quando

não estão em uso.

Dos inquéritos feitos nas ilhas de São Vicente e Santiago, apenas 3% possuem

fontes de energias renováveis. O tipo de energia renovável utilizado é a energia solar

térmica para aquecer as águas sanitárias. Essas residências situam-se nas zonas onde há

um nível de vida médio.

Na segunda seção ou seja, a segunda parte do inquérito, em que é referida a

satisfação do consumidor em relação ao serviço prestado, tentou-se aferir, por exemplo:

equipamentos elétricos avariados, durante o retorno da energia elétrica; aviso prévio

antes duma interrupção de energia; interrupção de energia numa semana; período entre

duas interrupções sucessivas; razão para as causas das interrupções; e o que o

fornecedor deve fazer para melhorar o serviço. A análise de alguns desses dados será

apresentada nos gráficos que se seguem.

Em relação a haver um aviso prévio antes de uma interrupção de energia, dos

dados analisados conclui-se que metade dos inqueridos responderam que raramente

existe um aviso prévio antes de uma interrupção de energia, e 2% responderam que

sempre são avisados acerca interrupções de energia (Figura 3.7 (a)). Sabe-se que em

Cabo Verde o número das interrupções de energia depende muito da época do ano, e

também da constante subida dos preços dos combustíveis. Quando foi perguntado

“quantas vezes há interrupção de energia numa semana”, 47% responderam entre 1 a 3

vezes, mas a maior parte dessas respostas foi obtida na Ilha de Santiago, onde o número

de interrupções de energia elétrica é mais elevado. Os 7% que responderam nenhuma,

corresponde somente à Ilha de São Vicente (Figura 3.7 (b)). Referentes ao período entre

duas interrupções de energia sucessiva, 46% respondera que em menos de 24 horas e

12% que entre 48 a 72 horas costuma haver duas interrupções sucessivas de energia.



Figura 3.7 - Resposta a inquéritos: (a) existe aviso prévio antes de interrupção de energia e (b)

número de interrupção de energia numa semana.

Em relação à causa das interrupções de energia, cerca de 38% responderam que as

causas são devido aos furtos de energia, ou seja a perdas não técnicas, e 9%

responderam que há demasiados equipamentos ligados à rede elétrica. Referente a esta

questão havia uma outra opção de resposta que foi elaborada de forma aberta, de modo

a obter outras opiniões. Na opção “outras” 79% referiram que as causas são devido a

avarias e manutenção nos grupos de geradores. A Figura 3.8 ilustra as causas das

interrupções de energia.

Figura 3.8 - Resposta a inquéritos: causas da interrupção de energia elétrica.

Referentemente à questão “o que o fornecedor deve fazer para melhorar a

prestação de serviço”, esta foi elaborada de forma aberta de modo a deixar os inqueridos

se expressarem livremente sem a opinião de terceiros, sendo ilustrada na Figura 3.9. Os

21% correspondentes à remodelação da rede elétrica apelam a que seja reestruturada a

rede de distribuição de energia, porque em algumas zonas ainda existem redes bastante

obsoletas. Os 16% referentes à fiscalização e controlo são por causa das ligações

fraudulentas, e exigem que a ELECTRA seja rigorosa em relação aos furtos de energia.

Essa percentagem corresponde à Ilha de Santiago, onde por exemplo para cada 2 kWh

de consumo referente ao setor doméstico, somente 1 kWh é pago. Os 15% relacionados

com a formação dos técnicos justifica-se pela existência ainda de profissionais que não

têm formação própria na área de distribuição ou produção de energia eléctrica. Os 9%

38%

29%

24%

9% Furtos de energia

Baixa potência

Instalação inadequadas

Demasiado equipamentos



apelam a que a empresa deve investir nas energias renováveis, como a energia eólica ou

solar fotovoltaica, de modo a conseguir satisfazer a demanda de energia elétrica.

Figura 3.9 - Resposta a inquérito: melhorias na prestação de serviço.

3.3.2. Inquérito às Empresas/Indústrias

A. Caraterização da amostra e da estrutura do inquérito

A semelhança da escolha efetuada para a amostra de residências, para as empresas

privilegiou-se as principais Ilhas São Vicente e Santiago, devido ao grau de

concentração de empresas nessas respetivas Ilhas. Foram enviadas cerca de 40 inquérito

as empresas escolhidas, dos quais 27 foram efetivamente respondidas, representando

uma taxa de resposta de 68%. Das empresas que responderam 13 foram em São Vicente

sendo 12 do ramo indústria e 1 do ramo comercial, 14 em Santiago sendo 8 do ramo

indústria e 6 do ramo comercial.

Em termos da estrutura do inquérito, o mesmo está dividido em dois grupos: um

englobando aspetos de caraterização das empresas e outro a qualidade de serviço.

A primeira parte do questionário refere-se a informações técnicas da

empresa/indústria, aferindo aspetos como: ramo de atividade; pessoas especializadas na

área de eletrónica/eletricidade e suas habilitações literárias; tipo de alimentação elétrica

que possui a empresa e se possuem gerador de emergência. Esses dados são analisados a

seguir.

B. Análise dos resultados

De acordo com os dados conclui-se que em termos de ramo de atividade, 81% dos

inquéritos foram feitos em indústrias, distribuídas em indústrias têxtil, de calçados, de

bebidas, entre outras. A Figura 3.10 apresenta o ramo de atividade das empresas.

6% 16%

21%

9% 15%

15%

18%

Manutenção/avarias

Fiscalização/controlo

Remodelação da rede

elétricaFontes renovaveis

Formação dos técnicos

Novos equipamentos

Sem opinião



Figura 3.10 - Resposta a inquéritos: ramo de atividade das empresas.

A maioria dessas empresas é de pequenas dimensões, com número de empregados

reduzido. Cerca de 74% possuem pessoas especializadas na área de

eletricidade/eletrónica e 67% possuem formação técnica nessa área. Apesar das

empresas possuírem pessoas formadas, estas subcontratam outras empresas para tratar

da parte das instalações elétricas, com uma percentagem de 56%. A Figura 3.11 ilustra o

tipo de alimentação das empresas, onde a maioria delas são alimentadas em média

tensão, com uma percentagem de 81%, e com potência que varia dos 60 kVA aos

4500 kVA.

Figura 3.11 - Resposta a inquérito: Tipo de alimentação da empresa.

Nesta segunda seção são abordados os conceitos de qualidade de serviços em

termos técnicos, abordando aspetos como: número de interrupções de energia por mês;

anomalias mais frequentes nos equipamentos elétricos; fatores que levam em conta na

compra dos equipamentos; se possuem equipamentos que medem as grandezas

elétricas; se fazem compensação da potência reativa e a tecnologia usada; se

preocupam-se com os harmónicos, e como classificam a energia. A análise de alguns

desses dados é apresentada nos gráficos a seguir.

Referente a questão “ ao número de ocorrência em média, de interrupção de

energia elétrica por mês, dos dados analisados conclui-se que em 50% dos casos

ocorrem entre 2 a 4 interrupções de energia por mês (Figura 3.12). Mas a maior parte

dessa percentagem corresponde à Ilha de Santiago, mais propiamente na cidade da

Praia, onde o número de interrupção de energia é maior que na Ilha de São Vicente.

19%

81%

Comercial

Industriais

81%

19%

Media tensão

Baixa tensão



Figura 3.12 - Resposta a inquérito: número de interrupções de energia elétrica por mês.

Referentes à pergunta se “os equipamentos funcionam mal ou deixam de

funcionar quando outros entram em funcionamento”, 70% responderão que não. As

anomalias mais frequentes nos equipamentos elétricos são os disparos dos disjuntores

com uma percentagem entre 35% e 15%, correspondente a falhas nos motores ou a

funcionamento incorreto destes, mas é de salientar que houve uma única empresa que

nunca teve anomalias nos equipamentos elétricos, e que fica perto da central de

produção energia elétrica. Essa empresa é uma reparação naval, que se situa na Ilha de

São Vicente, com nove pessoas especializadas na área de eletricidade/eletrónica e é

alimentada em média tensão com uma potência de 4500 kVA, possuindo ainda quatro

postos de transformação. Raramente ocorre uma interrupção de energia elétrica nessa

empresa, e quando isso acontece, ocorre não mais do que três vezes por ano. A Figura

3.13 apresenta os tipos de anomalias mais frequentes nos equipamentos elétricos.

Figura 3.13 - Resposta a inquérito: tipos de anomalias mais frequentes nos equipamentos

elétricos.

Os fatores que as empresas/indústrias tem em conta na compra dos equipamentos

são: eficiência, com uma percentagem de 26%; consumo de energia desses

35%

50%

15% Uma vez

Entre 2 a 4 vezes

Mais de 5 vezes

35%

6% 9% 13%

15%

9%

13%

Disparo dos disjuntores

Perda de dados

Aquecimento dos cabos

Anomalia na Iluminação

Falha nos motores

Aquecimento nos motores e

transformadoresInterferência na comunicação



equipamentos, com uma percentagem de 19%; e custos dos equipamentos com uma

percentagem de 18% (Figura 3.14).

Figura 3.14 - Resposta a inquérito: fatores considerados na compra dos equipamentos eléctricos

Mais de metade dos inquiridos respondeu que possuem equipamentos que medem

as grandezas elétricas, com uma percentagem de 58%. Esses equipamentos são o

multímetro, sendo a maioria analógicos. Referente à questão sobre compensação da

potência reativa, somente 30% respondeu que sim, mas essa percentagem corresponde a

empresas de grande dimensão, e essas empresas utilizam a tecnologia dos bancos de

condensadores para compensação da potência reativa. A Figura 3.15 ilustra os

resultados dos dados da compensação da potência reativa. Somente a empresa de

reparação naval, que forneceu o dado do fator de potência de 0,9, apresenta um valor

aceitável. Entre aquelas que responderam não fazer compensação da potência reativa há

algumas que já têm conhecimento da potência reativa, onde já estão em fase de

instalação de contadores para medir a potência reativa. Estas últimas reclamaram por

estarem a ser penalizadas pela ELECTRA.

Figura 3.15 - Resposta a inquérito: compensação da potência reativa.

Referente à questão “como se classifica a qualidade de energia fornecida”, 52%

responderam razoável, mas a maioria foi respondida na Ilha de São Vicente, e os 18%

referentes a bom também foram obtidos na Ilha de São Vicente, exceto uma empresa na

19%

12%

16% 9%

26%

18%

Consumo de energia

Interligação com outros

equipuipamentos

Marca

Inovação

Eficiência

Custos

30%

61%

9%

Sim

Não

Sem conhecimento



Ilha de Santiago. Porém os 30% referentes a péssimo foram respondidos todos na Ilha

de Santiago. Os 0% corresponde a excelente, muito bom e sem opinião. A Figura 3.16

apresenta os dados analisados da classificação da energia fornecida.

Figura 3.16 - Resposta a inquérito: classificação de energia fornecida.

3.4 Análise das Medições

Esta seção descreve as análises das medições feitas a nível residencial e a

indústrias. O objetivo foi o de realizar algumas medições de modo a registar a evolução

da tensão ao longo do dia em alguns consumidores.

As medições foram feitas com o aparelho VLog da LEM, disponibilizado pelo

Grupo de Eletrónica de Potência e Energia (GEPE) da universidade do Minho. Este

aparelho destina-se a determinar os parâmetros da qualidade de energia elétrica de

acordo com a norma NP EN 50160, que estabelece que os níveis de tensão não devem

exceder os ±10% do valor nominal (220 V- em Cabo Verde para tensões Fase-Neutro).

O VLog divide-se em dois grupos, o VLog R e o VLog Q. O VLog R regista os máximos,

mínimos e valor médio RMS de tensão até meio ciclo, mias é uma versão mais antiga.

O VLog Q é uma versão actual do equipamento, faz o registo dos parâmetros da

qualidade de energia incluindo harmónicos até a 32ª ordem e transitórios (usado nesse

trabalho).

O princípio de funcionamento do aparelho é muito simples. É introduzido na

tomada da rede elétrica, com os parâmetros e intervalos de tempo definidos, onde serão

registadas as medições da rede. Depois é conectado a um computador pessoal que

contém o software PQLog. A seguir é feito o download das medições encontradas na

rede elétrica. O software PQLog possui duas configurações “PQLog Setup e a PQLog

View”. O PQLog Setup possui um relógio interno onde serão registados os períodos e

intervalos com valores dos resultados. O PQLog View apresenta os dados dos

0% 0%

18%

52%

30%

0%

Excelente

Muito Bom

Bom

Razoável

Péssimo

Sem opinião



parâmetros fundamentais da qualidade de energia elétrica, registados através de gráficos

com máximo e mínimos valores eficazes (RMS) da tensão, harmónicos, THD e os

transitórios.

O aparelho foi colocado numa residência e numa empresa na Ilha de Santiago. A

empresa escolhida, SITA-Sociedade Industrial de Tintas, SA, é uma empresa que

dedica-se a produção e comercialização de tintas, vernizes, diluentes e produtos afins.

Situada na zona industrial de Tira-Chapéu, cidade da Praia. A seguir serão apresentadas

os resultados das medições feitas na instalação da residência e da empresa.

3.4.1. Valor Eficaz da Tensão

Como já tinha sido referido na secção anterior, o valor eficaz de tensão em Cabo

Verde corresponde à 220 V. Foi estabelecido um tempo de 5 em 5 minutos para que o

aparelho registasse as medições que ocorriam na rede elétrica de baixa tensão. O gráfico

da Figura 3.17 apresenta o resultado do valor eficaz da residência na Ilha de Santiago

num período de 5 dias, em que se pode observar que o valor eficaz mínimo corresponde

a 173,6 V e o máximo a 224,5 V. O aparelho registou três eventos de interrupção de

energia, que ocorreram no mesmo dia. O primeiro teve uma duração de 7 h 2 m e 44 s, o

segundo com duração de 14 s e o terceiro com duração de 2 m e 6 s.

A Figura 3.18 apresenta os valores eficazes da indústria de tintas, registados num

período de 14 dias. O valor eficaz mínimo corresponde a 178,3 V e o máximo a

249,5 V. A VLog registou quatro eventos de interrupção breve de energia, duas com

duração de 20 s e as outras duas com duração de 5 s.

Figura 3.17 - Valor eficazes da tensão registados na residência.

12-2 12h12-2 0h11-2 12h11-2 0h

Ch

an

ne

l 1

(V

)

220

210

200

190

180 174,25

07:02:44 0m:14s2m:6s 02:44:33

12-2 12h12-2 0h11-2 12h11-2 0h

Ch

an

ne

l 2

(V

)

220

210

200

190

180174,125



Figura 3.18 - Valores eficazes da tensão registados na indústria de tintas.

3.4.2. Variação da Tensão e Transitórios

Os níveis de tensão são estabelecidos de acordo com a norma NP EN 50160, em

que os ±10% de variação da tensão nominal corresponde a 198 V e 242 V. O aparelho

foi configurado com esses valores de modo a registar as ocorrências das medições na

rede elétrica. Na Figura 3.19 pode-se observar que houve um registo de duas cavas de

tensão, com tensão entre 161 V a 194 V e com intervalo de tempo com duração entre 1 s

a 3 s ocorridos na residência. Mas não houve registo de nenhum evento de sobretensão

na instalação doméstica.

Figura 3.19 - Registo de uma cava de tensão na residência.

A Figura 3.20 ilustra as cavas de tensão e as sobretensões ocorridas na instalação

da indústria de tintas. Houve registo de dezanove cavas de tensão, sendo que quinze

6-25-24-23-22-21-231-130-129-1

Chan

ne

l 1 (

V)

235

230

225

220

215

210

205

200

195

190

191,375

0m:5s

6-25-24-23-22-21-231-130-129-1

Chan

nel

2 (

V)

235

230

225

220

215

210

205

200

195

190

191,25

0m:5s

t < 100 ms

100ms < t < 0.5s

0.5s < t < 1s

1s < t < 3s

3s < t < 20s

20s < t < 60s

Voltage range

[1000,460][345,276]

[207,195][161,92][92,2]

[2,0]

Num

ber

of events

2

1

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0

00

00

0

2

00

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0



delas com intervalos de tensão entre 195 V a 207 V e com duração inferior à 100 ms;

duas delas com intervalos de tensão entre 161 V a 194 V e com duração entre 100 ms a

0,5 s e as outras duas também com o intervalo de tensão entre 161 V a 194 V, mas com

duração inferior a 100 ms. Ocorreram cinco eventos de sobretensão na rede elétrica com

intervalos de tensão entre 253 V a 276 V, sendo que duas com duração entre 100 ms a

0,5 s, e três com duração inferior a 100 ms.

Figura 3.20 - Registo de cavas de tensão e de sobretensões na indústria de tintas.

A Figura 3.21 e a Figura 3.22 apresenta o registo da sobretensão transitória na

residência e da indústria, onde pode observar-se a descontinuidade na forma de onda de

tensão. O canal 1 refere-se a fase-neutro e o canal 2 refere-se a fase-terra. A folha de

cálculo do VLog mostra somente o número de eventos registados. Na residência

sucederam-se 155 eventos e na indústria 51 eventos. A frequência manteve-se dentro

dos limites variando valores entre ± 0,05 Hz de 50 Hz.

t < 100 ms

100ms < t < 0.5s

0.5s < t < 1s

1s < t < 3s

3s < t < 20s

20s < t < 60s

Voltage range

[1000,460][345,276]

[207,195][161,92]

[92,2] [2,0]

Num

ber

of events 18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

00

0

3

15

2

00

0

00

02

02

00

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0

00

00

00

00

0



Figura 3.21 - Registo de transitório na residência.

Figura 3.22 - Registo de transitório na indústria de tintas.

Os harmónicos da tensão registados na residência e na indústria de tintas são

apresentados na Figura 3.23 e na Figura 3.24. A residência registou um THD da tensão

de 3,5%, sendo o quinto e o terceiro harmónicos com uma percentagem de cerca de

2,5% e o sétimo harmónico com 0,9%. Na indústria de tintas houve um registo do THD

da tensão de 1,6%, sendo o terceiro harmónico com uma percentagem de 0,2%, o quinto

com 1,38% e o sétimo harmónico com 0,64%.

Channel 1

Channel 2

10-02-2011 20:07:25 970

msec

3530252015105

Vol

ts

250

200

150

100

50

0

-50

-100

-150

-200

-250

Channel 1

Channel 2

28-01-2011 15:08:27 0

msec

3530252015105

Volts

300

250

200

150

100

50

0

-50

-100

-150

-200

-250

-300



Figura 3.23 - Registo de harmónicos na residência.

Figura 3.24 - Registo de harmónicos na indústria de tintas.

3.5 Legislação de Cabo Verde

De acordo com a legislação Cabo-Verdiana, serão apresentadas algumas normas

do setor elétrico referentes ao transporte, produção e distribuição de energia elétrica,

energias renováveis e qualidade de serviço.

O Decreto-Lei nº 66/98 de 8 de Junho e o nº 72/98 transforma a ELECTRA, E.P

em sociedade anónima com a denominação ELECTRA, SARL e privatização do

mesmo. Anúncio BO nº 12/ 2005 de 1 Abril, o estado de cabo Verde e a ELECTRA,

SARL estabelece o contrato específico e geral com permissão de transporte e

Harmonic Order

THD 3 5 7

% o

f fu

ndam

enta

l

5,5

5

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

Harmonic Order

THD 3 5 7

% o

f fu

ndam

enta

l

2,8

2,6

2,4

2,2

2

1,8

1,6

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0



distribuição de energia elétrica e água e de recolha e tratamento das águas residuais para

reutilização.

O Decreto-Lei nº 54/99 de 30 Agosto com a redação dada em 14/2006 de 20

Fevereiro estabelece as bases do sistema elétrico referente à produção de energia

elétrica bem como à capacidade da rede pública tendo com objetivos principais no

artigo nº 9 “ Princípios do Sistema Elétrico e da Regulação “:

1. O Sistema Elétrico e a Prestação de Serviços Regulados têm como base os

seguintes princípios:

a) Desenvolvimento Económico e Bem-estar Social dos Indivíduos e Comunidades: o

fornecimento dos serviços regulados será efetuado como uma atividade de utilidade

pública.

b) Universalidade: de acordo com a lei, regulamentos, e os termos dos contratos de

concessão ou das licenças, todos os consumidores dentro da área de concessão ou

licenças serão servidos nos termos dos planos de expansão com tarifas adequadas à

qualidade do serviço prestado;

c) Igualdade e Solidariedade: o fornecimento dos serviços não será indevidamente

discriminatório entre consumidores. Contudo, o regime de tarifas terá em

consideração a necessidade de consumidores de baixo rendimento, eletrificação

rural e outros casos especiais;

d) Qualidade de Serviço, Eficiência e Fiabilidade: o fornecimento dos serviços

regulados obedecerá às normas de qualidade apropriadas, de eficiência e outras

regras em vigor;

e) Transparência: a prestação de serviço por entidades reguladas e o controlo de

serviço fornecidos pelos serviços públicos e pela Agencia de Regulação serão

efetuados mediante regras e procedimentos abertos e suportados em regulamentos e

diretivas acessíveis aos interessados;

f) Preços Razoáveis e Justos: a entidade prestadora dos serviços só prestara serviços de

acordo com termos adequados e condições prevista neste diploma e subsequentes,

para que o seu equilíbrio económico-financeiro seja salvaguardado no âmbito dos

contratos de concessão ou licença;

g) Proteção Ambiental: a preservação de recursos naturais e o uso de fontes renováveis

guiará coerentemente a gestão, desenvolvimento e expansão do sistema elétrico;

h) Concorrência: tanto quanto possível e economicamente viável, o sistema elétrico

devera promover a competição no fornecimento de energia elétrica e serviços

relacionados;



i) Equilíbrio de Interesses: o sistema elétrico devera assegurar um equilíbrio entre

interesses dos consumidores e fornecedores de serviços, de forma coerente com os

objetivos e condições socioeconómico do país.

2. A Regulação deverá nomeadamente promover:

j) O fornecimento seguro e fiável de energia elétrica compatível com as necessidades

do consumidor e desenvolvimento económico do país, conforme o programa

nacional de energia e demais políticas do Governo;

k) O fornecimento de energia elétrica a preços justos, razoáveis e não discriminatórias;

l) A eficiência na produção, transporte, distribuição e uso de energia elétrica se for

necessário através de incentivos apropriados e efetivos;

i. Ambiente cativante onde entidades bem geridas têm a oportunidade de

obter resultados financeiros positivos;

ii. O uso eficiente e favorável do ambiente e dos recursos naturais do país.

m) No artigo 94 detalha os critérios de Qualidade de Serviço estabelecido pela Agência

reguladora pormenorizando os critérios mínimos para a prestação de serviço

elétricos, realçando os mais importantes nomeadamente:

i) Número e duração de quebras de tensão toleradas sem penalização;

ii) Período dentro do qual o pedido de serviço é recebido de um consumidor

que se encontra dentro de uma área de concessão ou licença deve ser

satisfeito;

iii) Direitos e obrigações dos clientes;

iv) Promoção do uso eficiente de energia;

v) Disponibilidade de serviço;

vi) Segurança e fiabilidade do serviço.

O Decreto-Lei nº 30/2006 de 12 de Junho, alterado pelo Decreto-Lei nº 61/2010

de 20 de Dezembro, estabelece o acesso de licenciamento e exploração das atividades

de produção de energia elétrica, incluindo a produção independente e auto produção.

Nas instalações de produção de energia com potências inferiores a 7,5 kVA são

destinadas a auto produção, desde que não são ligadas à rede pública.

O Decreto-Lei nº 1/2011 de 3 Janeiro, determina as disposições relativas à

promoção ao incentivo e ao acesso, licenciamento e exploração inerentes ao exercício

da atividade de produção independente e de auto produção. Com base específico em

fontes de energias renováveis, com seguintes objetivos:

1. Ao nível do planeamento energético e territorial é criado o Plano Diretor de

Energias Renováveis estabelecendo objetivos de política energética em termos de



energias renováveis, as metas e a capacidade máxima em cada zona, por fonte de

energia;

2. Em termos fiscais é prevista a isenção aduaneira e sobre uma redução dos

impostos sobre o rendimento das empresas produtoras de energias renováveis. É ainda

estabelecido um regime especial para a micro produção, com direito a vender ao mesmo

preço de compra da energia. E um Fundo de Fomento à Eletrificação Rural

descentralizada;

3. Licenciamento ambiental revê o regime de Avaliação do Impacto Ambiental

(AIA), comparando-o ao modelo de alguns países europeus, mas apenas alguns projetos

renováveis com maior dimensão estão sujeitos a AIA. Optou-se também por isentar de

AIA os projetos renováveis em áreas sensíveis, criando um regime de Avaliação de

Incidências Ambientais, semelhante ao nível europeu para projetos de menor dimensão

em zonas de rede Natura;

4. Tendo em consideração as limitações existentes ao nível dos sistemas elétricos e

a possibilidade de existência de vários contra-interessados para o desenvolvimento dos

projetos renováveis. Cria-se um regime concursal simplificado para atribuição da

capacidade de receção prevista no Plano Diretor das Energias Renováveis, cujo

principal critério de seleção será o desconto à tarifa;

5. Ao nível do micro produção cria-se um regime de autorização simplificado

mediante registo prévio. Ao nível de produção rural descentralizada é criado um regime

de licenciamento simplificado por zonas/região e não por instalação.

O Decreto-Lei nº 7/2011 de 24 Janeiro regula o acesso aos Postos de

Transformação (PT), dos privados e a manutenção do mesmo, aplicadas as instalações

elétricas de serviços particulares, como forma de prevenir que possíveis distúrbios

nestes PT ponham em causa a qualidade da prestação do serviço público prestada pela

distribuidora. Visto que o sistema elétrico possui uma rede obsoleta, enfrentando

bastante dificuldade, como o furto dos cabos nos centros urbanos e rurais, distúrbios na

rede elétrica. Normalmente causadas por problemas nos postos de Transformação (PT),

isto porque ainda Cabo Verde não possui meios legais que regulam as atividades nas

instalações elétricas, bem como estado de operacionalidade dos equipamentos.

3.6 Conclusão

Neste capítulo foram apresentadas as características do setor elétrico em Cabo

Verde, bem como os projetos das fontes de energias renováveis que se pretende



implementar até 2012. Além disso, foram ainda apresentados os dados das amostras de

inquéritos, algumas medições de parâmetros de QEE e a legislação do setor eléctrico em

vigor em Cabo Verde. De acordo com os dados dos inquéritos feitos às residências,

nota-se que a população está insatisfeita com o número excessivo de cortes de energia.

Constatou-se ainda que em Cabo Verde existe um número bastante reduzido de pessoas

que utilizam as fontes de energia renováveis para o consumo próprio. Referente às

empresas, nota-se que muita delas desconhece os distúrbios da qualidade de energia.

Referente a legislação constata-se que ainda, não existe uma norma específica que

define os parâmetros da QEE, realçando somente as quedas de tensão que podem

ocorrer na rede elétrica.


CAPÍTULO 4

Simulação da Rede de Média Tensão da Ilha do Maio-

Cabo Verde

4.1 Introdução

Depois de ter sido feita a caraterização do setor elétrico de Cabo Verde, no

capítulo anterior, neste capítulo são apresentadas as simulações da rede elétrica de

média tensão da Ilha do Maio. A Ilha do Maio situa-se a 23 Km da Ilha de Santiago e

tem uma superfície de 265 . De acordo com os dados do INE a Ilha do Maio tem

cerca de 7 mil habitantes.

Nessa rede são analisados os parâmetros da qualidade de energia, com diferentes

tipos de cargas, assim como o comportamento da rede. O presente capítulo visa também

averiguar qual é a influência dessas cargas conectadas na rede de baixa tensão.

O PSIM versão 9.0 foi a ferramenta escolhida para realizar as simulações de

diferentes tipos de cargas para os problemas da qualidade de energia elétrica. É um

software de simulação de sistemas electrónicos desenvolvido pela empresa norte-

americana Powersim Inc. Este software é especificamente concebido como simulador

para análise e controlo de circuitos de eletrónica de potência. Apesar de haver outras

ferramentas de simulação semelhantes, como o Matlab/Simulink e o PSCAD, a escolha

do PSIM foi pelo fato de possuir um ambiente de trabalho bem mais simples e agradável

(Figura 4.1), com um processamento rápido das simulações, permitindo a visualização

através da interface gráfica das formas de onda de tensão e de corrente, e ainda

permitindo o estudo no domínio da frequência [23].

Capítulo 4- Simulação da Rede de Média Tensão da Ilha do Maio - Cabo Verde


Figura 4.1 - Ambiente de interface do PSIM.

4.2 Descrição do Modelo do Sistema de Distribuição

Na Figura 4.2 é apresentado o circuito elétrico equivalente da rede de média

tensão da Ilha do Maio, (baseado no esquema unifilar apresentado no Anexo C). Na

figura podem ser observados os blocos que compõem este sistema equivalente

simplificado. Para simplificar o circuito elétrico foram criados três subcircuitos, com o

nome de “Braços” de modo a corresponder aos barramentos com os respetivos postos de

transformação. O esquema unifilar da Ilha do Maio possui três geradores, mas na

simulação foi considerado somente um gerador com potência nominal de 860 kVA,

constituído por três fontes de tensão sinusoidal trifásica, equilibradas, com 400 V,

50 Hz de frequência. No gerador considerou-se uma reatância síncrona de 0,1117 Ω,

mas a resistência foi desprezado por ser um valor muito baixo.

A subestação de Torril possui dois transformadores com potência nominal total de

1260 kVA, com a função de elevar a tensão dos 400 V para os 20 kV, mas frisando que

na Ilha do Maio somente um transformador que está em pelo funcionamento, e o outro

está em reserva e para a simulação também foi considerado somente um transformador

de 630 kVA.

O transformador da subestação e os respetivos postos de transformação foram

modelados considerando uma impedância de curto-circuito de 5%, onde foi possível

calcular as indutâncias de dispersão dos enrolamentos e as resistências dos respetivos

Capítulo 4- Simulação da Rede de Média Tensão da Ilha do Maio – Cabo Verde


primários e secundários. Para a indutância de magnetização considerou-se uma

indutância ideal para todos os postos de transformação, incluindo o transformador da

subestação de Torril. As impedâncias equivalentes das linhas foram obtidas através dos

dados fornecidos pela ELECTRA (empresa responsável pela distribuição de energia

elétrica em Cabo Verde).



Figura 4.2 - Circuito equivalente da rede de média tensão da Ilha do Maio



Figura 4.3 e a Figura 4.4 apresentam as formas de onda das tensões e correntes

referentes ao primário e ao secundário do transformador da subestação do Torril, obtida

para operação com cargas puramente resistivas e equilibradas. No primário do

transformador a corrente foi de 900 A, e no secundário a corrente foi de 17,9 A, sendo

que ambas possuem THD da corrente e da tensão desprezável.

Figura 4.3 - Formas onda das tensões e correntes no primário do transformador da subestação de

Torril.

Figura 4.4 - Formas onda das tensões e correntes no secundário do transformador da subestação

de Torril.



4.3 Resultados das Simulações

As simulações apresentadas nesta seção foram efetuadas com o objetivo de apurar

a resposta do sistema elétrico em regime permanente, ao alimentar diferentes tipos de

cargas. As cargas elétricas foram distribuídas em monofásicas e trifásicas equilibradas,

e a potência nominal que cada uma delas consome, estas foram de acordo com as

respetivas potências:

De cada posto de transformação ao alimentar uma determinada zona;

Em função da potência nominal do transformador da subestação de Torril.

Assim, foram considerados três tipos de cargas, nomeadamente: cargas RL,

retificadores monofásicos com filtro capacitivo, e cargas puramente resistivas.

Para cada carga são apresentadas as tensões, correntes, potências, fator de

potência e o THD da corrente e tensão (somente para cargas não lineares). Como são

vários postos de transformação, optou-se por apresentar os valores das cargas dos

respetivos postos de transformação em tabelas (somente para o caso em que cada posto

de transformação alimenta uma determinada zona). Assim, os resultados obtidos para os

diferentes tipos de cargas são apresentadas nas subseções seguintes. A Figura 4.5

apresenta o circuito de potência simulado no PSIM referente a um dos “Braços”, com os

respetivos postos de transformação e com as respetivas cargas elétricas.

Figura 4.5 - Circuito de potência simulado no PSIM, referente a um dos “Braços”.



4.3.1. Sistema Elétrico Com Cargas Elétricas Resistiva-Indutiva (RL)

Este tipo de carga consome uma corrente sinusoidal (desde que a tensão seja

sinusoidal) atrasada da tensão e embora sejam as menos perturbadoras da QEE, têm

vindo, ao longo das últimas décadas, a perder peso face à quantidade de cargas não

lineares. Nas simulações efetuadas foi considerado um fator de potência de 0,80

indutivo, e quanto à potência aparente consumida pela carga, considerou-se 60% da

potência ( ) de cada posto de transformação que alimenta uma

determinada zona. A Figura 4.6 e a Figura 4.7 ilustram a forma de onda da tensão

aplicada à carga e a forma de onda da corrente absorvida pela carga do primeiro posto

de transformação e do último posto de transformação, referente ao primeiro “Braço”.

Como o sistema é equilibrado, é apresentada somente a tensão e a corrente numa das

linhas. Tratando-se de uma carga resistiva–indutiva, a forma de onda da corrente

absorvida é também sinusoidal, mas em atraso, neste caso, 36,8º em relação à tensão da

alimentação.

Figura 4.6 - Forma de onda da tensão e da corrente absorvida pela carga RL no posto de

transformação de nome Shell, do primeiro “Braço”.



Figura 4.7 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida pela carga RL no posto de

transformação de nome Fontona, do primeiro “Braço”.

A Tabela 4.1 apresenta os dados dos valores para a carga elétrica do tipo RL

obtidos por simulação, referentes à tensão da rede, corrente consumida pela carga,

potência ativa, potência reativa e fator de potência. O fator de potência obtido é próximo

de 0,80 indutivo, e a distorção harmónica de corrente e tensão é praticamente nula o que

se deve às caraterísticas lineares da carga.

Tabela 4.1 - Valores da carga elétrica linear tipo RL obtidos por simulação.

Nome dos PT (V) I (A) P (W) Q (VAr) FP (ind)

C.F.Professor 231,0 5 2659 3313 0,80

Shell 230,7 87,0 48319 60280 0,799

Cemitério 231,1 18,0 10031 12492 0,80

Estela Maris 230,8 9 4949 6157 0,80

Farol 230,3 114 63103 78677 0,80

Fontona 230,8 60,1 33474 41659 0,80

Barreiro 231,0 11,4 6346 7905 0,80

Fig. Horta 230,8 10,2 5680 7077 0,80

Fig. Seca 231,0 6 3311 4124 0,80

Bela Vista 230,8 18,0 9911 7442 0,80

Morro 230,7 10 5338 6648 0,80

Calheta 230,2 40 21566 26882 0,80

Zootécnico 230,0 54.3 30071 37500 0,80

Morrinho 230,0 11,3 6301 7854 0,80

Cascabulho 230,4 8 4317 5382 0,80

P. Vaz

Praia Gonçalo

230,5

0

21

0

11625

0

14491

0

0,80

0

Pilão Cão 233,6 10,3 5807 7240 0,80



4.3.2. Sistema Eléctrico Com Cargas Não Lineares Tipo Retificador Monofásico

Com Filtro Capacitivo

Ao contrário das cargas lineares, a corrente que as cargas não lineares consomem

não é sinusoidal, mesmo quando a tensão é sinusoidal. As cargas não lineares são

constituídas por elementos semicondutores passivos ou ativos, e por elementos R-L-C

passivos. Este dispositivo eletrónico representa a grande parte dos equipamentos

domésticos, comerciais e industriais, sendo muito comuns nas fontes de alimentação dos

equipamentos eletrónicos. Atualmente a maioria dos equipamentos electrónicos é

alimentada em corrente continua e este circuito faz a conversão da tensão CA (corrente

alternada) para CC (corrente contínua). Ao contrário do caso anterior, em que a carga

consumia 60% da potência aparente dos PTs, esta carga consome 40% da potência

( ) aparente de cada posto de transformação que alimenta uma determinada

zona.

A Figura 4.8 e a Figura 4.9 ilustram a forma de onda da tensão aplicada as cargas

elétricas e a forma de onda da corrente absorvida pelas cargas elétricas do primeiro

posto de transformação e do último posto transformação referente ao segundo “Braço”.

Pode-se observar-se que a corrente nessas cargas está longe de ser sinusoidal, ou seja,

há uma distorção harmónica elevada na corrente consumida pelas cargas.


transformação de nome Barreiro, referente ao segundo “Braço”.




transformação de nome Barreiro, referente ao segundo “Braço”.

Na Tabela 4.2 se encontram os dados dos valores referentes as cargas eléctricas,

não lineares do tipo retificador monofásico com filtro capacitivo, obtidos por simulação

de cada postos de transformação, alimentando uma determinada zona. È possível

observar a taxa de distorção harmónica da corrente ( ) ao longo da linha.

Tabela 4.2 - Valores da carga não linear tipo retificador monofásico com filtro

capacitivo obtidos por simulação.

Nome dos PT (V) I (A) S (VA) (%)

C.F. Professor 231 6,5 2065 39,4

Shell 230 117 37383 39,2

Cemitério 231 24,2 7719 39,7

Estela Maris 231 12 3792 39,5

Farol 229 151,3 48374 39,7

Fontona 230 82 25731 39,3

Barreiro 230 15,4 4933 39,5

Fig. Horta 230 14 4914 39,4

Fig. Seca 231 8 2577 39,6

Bela Vista 230 24,3 7700 39,6

Morro 230 15,5 5210 39,2

Calheta 229 62 20562 39,1

Zootécnico 228 86 28516 38,5

Morrinho 229 15 4809 39,01

Cascabulho 229 12,4 4115 38,9

P. Vaz 229 33,4 11093 39,07

Praia Gonçalo 0 0 0 0

Pilão Cão 238 18,4 6087 40



4.3.3. Sistema Elétrico Com Cargas Lineares Tipo Resistivas Puras

As cargas resistivas puras são lineares, portanto as suas carateristicas já foram

descritas no item anterior. Nas simulações efetuadas foi considerado um fator de

potência unitário, e quanto a potência consumida pela carga considerou-se 100% da

potência aparente de cada posto de transformação que alimenta uma determinada zona.

Os resultados das simulações são apresentados a seguir.

A Figura 4.10 e a Figura 4.11 ilustram a forma de onda da tensão aplicada à carga

e a forma de onda da corrente absorvida pela carga do primeiro posto de transformação

e do último posto transformação, referente ao terceiro “Braço”. Tratando-se de uma

carga resistiva pura a forma de onda da corrente absorvida é também sinusoidal, e em

fase com a tensão de alimentação.

Figura 4.10 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida por uma carga resistiva pura no

posto de transformação de nome Bela Vista referente ao terceiro “Braço”.

Figura 4.11 - Formas de onda da tensão e de corrente absorvida pela carga resistiva no posto de

transformação de nome Pilão Cão, referente ao terceiro “Braço”.



A Tabela 4.3 encontra os valores referentes à carga linear do tipo puramente

resistiva obtidas por simulação de cada posto de transformação. O fator de potência

obtido é próximo da unidade. Como já tinha referido na seção anterior, devido as

caraterísticas lineares da carga, o THD da tensão e corrente é nula.

Tabela 4.3 - Valores da carga elétrica linear tipo resistiva pura obtido por simulação.

Nome dos PT (V) I (A) P (W) FP

C.F. Professor 231 8 5542 0,99

Shell 230 151 104389 0,99

Cemitério 231 30,2 20909 0,99

Estela Maris 231 15 10307 0,99

Farol 229 19,1 13198 0,99

Fontona 230 100,4 69493 0,99

Barreiro 230 19,2 13262 0,99

Fig. Horta 230 17 11787 0,99

Fig. Seca 231 10 6890 0,99

Bela Vista 230 30,2 20909 0,99

Morro 230 14,4 9973 0,99

Calheta 229 65 44776 0,99

Zootécnico 228 90,1 62498 0,99

Morrinho 229 18,8 12962 0,99

Cascabulho 229 13 8957 0,99

P. Vaz 229 35 24093 0,99

Praia Gonçalo 0 0 0 0

Pilão Cão 238 17 11698 0,99

4.3.4. Sistema Elétrico com Cargas Lineares e não Lineares

Nesta subseção será analisada o sistema elétrico, com carga nominal composta por

cargas lineares e não lineares. Nas simulações efetuadas foi considerado um fator de

potência de 0,86 indutivo, e quanto à potência aparente consumida pela carga foi em

função da potência aparente nominal do transformador da subestação de Torril. Para

cargas RL 60% e para carga retificador monofásico com filtro capacitivo 40%. Nesta

subseção não foi apresentada a tabela, porque todos os postos de transformação

possuem os mesmos valores para as cargas elétricas. A seguir é apresentado as formas

de onda de tensões e correntes, do transformador da subestação de Torril de dois dos

três “Braços” e também é analisada o THD da tensão e da corrente.

A Figura 4.12 e a Figura 4.13 apresentam as formas de ondas das tensões e das

correntes referentes ao primário e ao secundário do transformador da subestação de

Torril, obtida para operação de uma carga RL e um retificador monofásico com filtro

capacitivo. O primário do transformador apresenta o THD da tensão de 6,5% e o THD



da corrente de 17,2% e o secundário do transformador apresenta elevado conteúdo

harmónico da tensão, resultando numa THD de 18,3% e o THD de corrente é 6,54%.

Figura 4.12 - Formas de onda das tensões e corrente referente ao primário da subestação com

uma carga RL e retificador monofásico com filtro capacitivo.

Figura 4.13 - Formas de onda das tensões e corrente referente ao secundário da subestação com

uma RL e retificador monofásico com filtro capacitivo.



A Figura 4.14 e a Figura 4.15 apresenta as formas de onda das tensões e correntes

absorvidas pela carga RL e retificador monofásico com filtro capacitivo, do primeiro e

do último posto de transformação referente ao primeiro “Braço”. Ambos os postos de

transformação apresentam os mesmos conteúdos harmónicos da tensão, resultando

numa THD de 18,2%. Relativo ao conteúdo harmónico da corrente, o posto de

transformação de nome Shell apresenta o THD da corrente de 26,5% e o posto de

transformação de nome Fontona apresenta o THD da corrente de 26,8%.


monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Shell, do primeiro

“Braço”.




monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Fontona, do primeiro

“Braço”.

A Figura 4.16 e a Figura 4.17 apresenta as formas de onda das tensões e correntes

absorvidas pela carga RL e retificador monofásico com filtro capacitivo. O posto de

transformação de nome Bela Vista apresenta o THD da tensão de 18,3% e o THD da

corrente de 26,5%. Relativo ao posto de transformação de nome Pilão Cão apresenta o

THD da tensão de 18,7 e o THD da corrente de 29,1




monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Belavista, do último

“Braço”.


monofásico com filtro capacitivo no posto de transformação de nome Pilão Cão, do último

“Braço”.



4.4 Conclusão

Neste capítulo foram apresentadas as simulações computacionais da rede elétrica

de média tensão da Ilha do Maio, com diferentes tipos de cargas, para o estudo da

qualidade de energia elétrica. Quanto às cargas elétricas, foram simuladas dois tipos de

cargas: as lineares e não lineares. As cargas lineares, em termos de qualidade de energia

são as menos perturbadoras da rede elétrica, e numa rede elétrica de baixa tensão podem

representar um frigorífico ou lâmpadas fluorescentes (sem balastro eletrónico) e

incandescentes. As cargas não lineares simuladas representam muitos dos equipamentos

alimentados na baixa tensão, como os televisores, leitor de CD/DVD ou computadores.

As simulações realizadas foram em função de cada posto de transformação ao

alimentar uma determinada zona (com potências diferentes nas cargas) e em função da

potência nominal do transformador da subestação de Torril (cargas com as mesmas

potências). Dos resultados conclui-se que ao aumentar as cargas para valores próximo

da potência nominal (630 kVA) da subestação de Torril a tensão no gerador fica

bastante distorcida, e ao longo da linha apresenta uma taxa de distorção harmónica quer

da tensão ou da corrente bastante elevada.


CAPÍTULO 5

Conclusões e Sugestões de Trabalho Futuro

5.1 Conclusões

O presente capítulo pretende de uma forma resumida destacar os pontos mais

relevantes deste trabalho. Qualquer trabalho de investigação tem por objetivo estudar e

tentar aproximar-se ao máximo possível de uma solução plausível que beneficie uma

determina causa e sendo assim, este não fugiu a esta regra. Contudo é importante realçar

que nem sempre o objetivo é alcançado, e que nem sempre o resultado final satisfaz a

causa em questão.

Inicialmente foi feito um estudo bibliográfico sobre os vários problemas de

qualidade de energia elétrica, causas e consequências que os próprios podem introduzir

no sistema elétrico, afetando os consumidores em geral. Este estudo foi feito com base

na norma Europeia NP EN 5016. Foi feito também um estudo sobre as energias

renováveis, nomeadamente a energia eólica e a solar fotovoltaico, apresentando as

tecnologias para o seu aproveitamento.

Em seguida foi feita a caraterização de setor elétrico de Cabo Verde. Começou

por se descrever o setor elétrico de Cabo Verde, apresentando os tipos de geradores para

produção de energia elétrica, deixando claro que o país é dependente da importação de

combustíveis fósseis para a produção de energia elétrica. Foi feita a caraterização do

potencial energético do país, especificando os projetos de energias renováveis,

nomeadamente a energia eólica e a energia solar fotovoltaica, em que o Governo de

Cabo Verde tem apostado. Há perspectivas de que até 2020, 50% das necessidades

energéticas do país venham a ser supridas com fontes de energias renováveis.

Seguidamente foram apresentadas as análises referentes aos inquéritos da qualidade de

energia elétrica realizados no âmbito do trabalho de mestrado, feitos nas Ilhas de

Santiago e de São Vicente, e bem como das medições de qualidade de energia elétrica

realizadas. Verificou-se que os consumidores em geral estão insatisfeitos com o número

excessivos de cortes de energia, e que existe um número bastante reduzido de pessoas

que utilizam as fontes de energia renováveis para o consumo próprio. Quanto às

Capítulo 5- Conclusões e Sugestões de Trabalho Futuro


empresas, nota-se que muita delas desconhece os distúrbios da qualidade de energia

elétrica, que podem surgir numa instalação.

Com as simulações realizadas com a PSIM (versão 9.0), analisou-se o

comportamento do sistema elétrico da rede de média tensão da Ilha do Maio para

diferentes tipos de cargas elétricas. Os resultados obtidos para rede elétrica ao alimentar

diferentes tipos de cargas elétricas foram satisfatórios. Reafirmo a conclusão anterior de

que da análise feita desses resultados, a tensão no gerador fica bastante distorcida, e ao

longo da linha apresenta uma taxa de distorção harmónica quer da tensão ou da corrente

bastante elevada, com o aumento das cargas para valores próximo da subestação de

Torril.

Como análise global do trabalho realizado, pode-se concluir que alguns objetivos

foram atingidos, contudo alguns objetivos considerados importantes não o foram, sendo

estes apresentados como sugestões de trabalho futuro.

5.2 Trabalho Futuro

Como sugestão futuro, seria interessante:

Desenvolver modelos de cargas elétricas que provoquem problemas da

qualidade de energia elétrica na tensão do sistema elétrico, nomeadamente,

cavas de tensão, sobretensão e interrupção de energia, de modo a ver o

comportamento da rede elétrica.

Desenvolver modelos de simulação que permitem estudar o impacto das

energias renováveis, nomeadamente a eólica, simulando a rede elétrica de

média tensão, com alguns geradores eólicos. Como a ligação das eólicas à

rede pode causar alguns problemas de qualidade de energia elétrica,

devido a inconstância do vento, com este estudo poderia se verificar

algumas perturbações que podem surgir no sistema elétrico.

Desenvolver modelo dos geradores a Diesel, para permitir a variação da

frequência da rede eléctrica.


Referências

[1] InfraCo e ELECTRA, “Estudo da Demanda de Energia – Cabo Verde”,

Março de 2008.

[2] M. R. Pantel, Ph. D., P. E.,”Wind and Solar Power System”, CRC Press

LLC, 1999.

[3] ELECTRA, SA, “Relatório e Contas” 2010, consultado em 01 de Julho de

2011: http://www.electra.cv.

[4] J. P. Fonseca, “Integração das Fontes de Energias Renovável em Ilhas e

Regiões Remotas”, Edições Uni-CV, 2007.

[5] J. L. Afonso, J. S. Martins, “Qualidade de Energia Elétrica na Industria”,

Dpto Eletrónica Industrial da Universidade do Minho, 2003.

[6] A. Nogueira, Dissertação de Mestrado “ Desenvolvimento de um UPQC

Monofásico com Transformador no Condicionador Série, Universidade do

Minho, Novembro 2010.

[7] R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, S. Santoso, H. Wayne Beaty, “Electric

Power Systems Quality, New York McGraw-Hill, 2002.

[8] Baptista Morais, Antonio Moura, Paulo Amaral, Ricardo Costa,

Monitirização Digital de Parametros Assosciados à Qualiddae de Energia

Eletrica, Dpto de Engenharia da Univ. de Tras-os Montes e Alto Douro,

Dpto Eng. Electronica e Computadores da Univ. do Porto.

[9] J. L. Pinto de Sá, Qualidade de Energia e Filosofia de Protecções em

Redes de Distribuição, ELAB´96, Comunicação Nº 82.

[10] Norma NP EN 50160, “ Caraterisicas da tensão fornecida pelas redes de

distribuição pública de energia elétrica”, Novembro de 1999.

[11] N. Manuel, Dissertação de Mestrado “ Desenvolvimento de TSC e de

Cargas Elétricas para o Estudo de Problemas de Qualidade de Energia

Elétrica”, Universidade do Minho, Novembro de 2011.

[12] Joseph S. Jr, John S. Mcquilkin, “Harmonics- Causes, Effects,

Measurements, an Analysis: An Update, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol 26,

Nº 6, Novembro/Dezembro 1990.

[13] EDP, “Manual da Qualidade da Energia Eléctrica” Dezembro de 2005.

[14] E. Martinho, “Disturbios da Energia Eléctrica”, Editora Érica Ltda, 2009.

[15] A. Glosh, G. Ledwich,”Power Quality Enhancement Using Custom Power

Devices”, Kluwer Academic Publishers, 2002.

Referências


[16] Bent Sorensen, “Renewable Energy Focus Handbook”, Academic Press,

2009.

[17] Aldo V. da Rosa, “Fundaments of Renewable Energy Processes”, 2nd

Edition, 2009.

[18] Rui Castro, “ Uma Introdução às Energias Renováveis: Eólica,

Fotovoltaica e Mini-Hídrica”, Instituto Superior Técnico da Universidade

Técnica de Lisboa, 1ª Edição, 2011.

[19] Simposium Latino Americano dela Energia 2012, consultado em Outubro

de 2012: http://www.renewableenergymexico.com.

[20] Direção Geral de Energia em Cabo Verde, “Plano Energético 2010-2020”,

Novembro 2010.

[21] J. A. Lopes, J. L. da Silva, M. H. Vasconcelos, Relátorio Preliminar dos

Estudos de Análise da Rede Eléctrica da Ilha São Vicente da Republica de

Cabo Verde, UNESCO- PORTO, Março de 1997.

[22] V. Nelson, “Wind Energy: Renawable Energy and the Evironment”,

Taylor and Francis Group, 2009.

[23] PowerSim, “Psim User´s Guide”, 2003.


ANEXOS


Anexo A- Questionário para as Residências

Anexos



Anexo B- Questionário para as Empresas

Anexos



Anexo C- Esquema Unifilar da Rede de Média Tensão da Ilha do

Maio- Cabo Verde

qualidade de energia elétrica e impacto das energias...

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