UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA F ILHO” - UNESP

ILHA SOLTEIRA

ENGENHARIA ELÉTRICA

Celso Berton Sanches

LABORATÓRIO DE FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA

"USINA ECOELÉTRICA"

Ilha Solteira, 2015

RESUMO

O projeto consiste na utilização de fontes de energias renováveis, basicamente a energia

solar, onde por meio de dois sistemas de geração sustenta-se uma casa e injeta energia na rede.

Coleta-se, armazena-se e analisam-se os dados da geração obtidos através dos softwares

dos inversores e dados de consumo dos equipamentos da casa. Com tais valores pode-se obter

métodos para o equilíbrio entre o consumo sustentável de energia, conforto e segurança.

Os resultados das pesquisas são divulgados na pagina do laboratório além de publicações

para conscientização em relação ao consumo de energia.

Palavras-chave: Usina. Ecoelétrica. Energias. Renováveis. Solar. Eólica. Micro redes.

SUMÁRIO

1. Introdução 1

2. Objetivo 2

3. Projeto Usina Ecoelétrica 3

4. Referencias Bibliográficas 9

1. Introdução

A energia solar fotovoltaica é uma fonte de energia que produz Eletricidade de origem renovável, obtida diretamente a partir da radiação solar mediante um dispositivo semicondutor denominado célula fotovoltaica.

Graças aos avanços tecnológicos, a sofisticação e a economia de escala, o custo da energia solar fotovoltaica reduziu-se de forma constante desde que fabricaram-se as primeiras células solares comerciais, aumentando a sua eficiência e conseguindo que seu custo médio de geração elétrica seja competitivo com as fontes de energia convencionais num crescente número de regiões geográficas.

Uma planta solar fotovoltaica conta com diferentes elementos que permitem seu funcionamento, como os painéis fotovoltaicos para a captação da radiação solar, e os inversores para a transformação da corrente contínua em corrente alternada.

Geralmente, um módulo ou painel fotovoltaico consiste numa associação de células, encapsulada em duas capas de EVA (etileno-vinilo-acetato), entre uma lâmina frontal de vidro e uma capa posterior de um polímero termoplástico, muito freqüentemente este conjunto é enquadrado numa estrutura de alumínio anodizado com o objetivo de aumentar a resistência mecânica do conjunto e facilitar a ancoragem do módulo às estruturas de suporte.

As células empregadas mais comuns nos painéis fotovoltaicos são de silício, e pode-se dividir em três subcategorias:

• As células de silício monocristalino estão constituídas por um único cristal de silício, este tipo de células apresenta uma cor azul escuro uniforme.

• As células de silício policristalino (também chamado multicristalino) estão constituídas por um conjunto de cristais de silício, o que explica que seu rendimento seja algo inferior ao das células monocristalinas. Caracterizam-se por uma cor azul mais intenso.

• As células de silício amorfo. São menos eficientes que as células de silício cristalino mas também menos caras. Este tipo de células é, por exemplo, o que se emprega em aplicativos solares como relógios ou calculadoras.

2. Objetivo

A etapa atual do projeto usina eco elétrica teve como objetivo além da manutenção dos sistemas de fontes renováveis de energia elétrica, painéis fotovoltaicos e turbina eólica, a instalação de um novo sistema fotovoltaico e a reformulação e atualização da pagina online com material didático e dados da geração de energia solar.

3. Projeto Usina Ecoelétrica

3.1. Cronograma

As atividades previstas foram desenvolvidas em um período de 10 meses (Março/2015 – Dezembro/2015) de acordo com o cronograma a seguir.

Figura 1 – Cronograma de atividades de 2015

MÊS Mar Abr Mai Jun Jul Ago Out Set Out Nov Dez

ATIVIDADE

I I II II II III III III III III III IV IV IV IV V V VI

I. Organização dos materiais e do local II. Instalação do sistema fotovoltaico grid tied III. Coleta de dados do sistema fotovoltaico IV. Atualização do site e divulgação V. Listagem para compra de novos materiais VI. Avaliação do projeto e relatório final

3.2. Etapas do projeto

3.2.1. Organização dos materiais e do local

Esta etapa consistiu basicamente em proporcionar certa melhoria na capacidade de utilização dos recursos presentes na usina Ecoeletrica, como ferramentas, computadores, kits didáticos, bancadas de trabalho.

Figura 2 – Bancada utilizada para a coleta e manipulação de dados da geração solar

3.2.2. Instalação do sistema grid tied

Além do sistema fotovoltaico já instalado na Usina Ecoelétrica, foi implementado um sistema conectado a rede elétrica (grid tied). A configuração realizada para este projeto consiste em dois sistemas, cada um com 6 módulos fotovoltaicos em série formando duas fileiras de 3 módulos por estrutura (total de 12 modulos) e conectados, cada um, ao seu respectivo inversor. Após o condicionamento de potência (localizado dentro do Laboratório) foi realizada a junção dos dois sistemas que juntos somam 3 kWp de potência e conectados à um dos quadros de distribuição do Departamento de Engenharia Elétrica.

Figura 2 – Placas Fotovoltaicas do sistema fotovoltaico instalado na Usina Ecoelétrica

Figura 3 – Dispositivos do sistema fotovoltaico instalado na Usina Ecoelétrica

Dispositivos instalados:

(a) Inversores (b) disjuntores termomagnéticos e dispositivos de proteção contra surtos (c) medidores analógicos residenciais

3.2.3. Coleta de dados do sistema fotovoltaico

As placas de rede dos inversores foram conectadas à internet e com este recurso foi possível realizar as leituras dentro da intranet departamental, acessível a todos os usuários cadastrados. As leituras podem ser realizadas em formato de gráficos disponibilizados pelo software do fabricante. Figura 4 – Dados da geração diária do sistema completo

Figura 5 – Dados da geração mensal de um dos

Com os dados obtidos dos inversores em conjunto com o banco de dados Agrometeorológica do Noroeste Paulista, oIlha Solteira, foi possível desenvolver um documento com diversos dados referentes a geração de energia diária e mensal.

Figura 6 – Exemplo da tabela de coleta de dados

DATA

POTÊNCIA TOTAL

GERADA NO DIA (kWh)

POTÊNCIA DE PICO

(kWh)

SISTEMA 1

17/06/2015

6,936 1,065

SISTEMA 2 7,14 1,104

TOTAL 14,076 2,148

SISTEMA 1

18/06/2015

5,747 1,14

SISTEMA 2 5,904 1,164

TOTAL 11,651 2,304

SISTEMA 1

19/06/2015

1,679 0,396

SISTEMA 2 1,598 0,384

TOTAL 3,277 0,756

VALORES MÉDIOS MENSAIS

TOTAL DA POTENCIA GERADA NO MÊS (01/0630/06)

ção mensal de um dos dois inversores

dos inversores em conjunto com o banco de dados ca do Noroeste Paulista, operada pela Área de Hidráulica e Irrigação da UNESP

foi possível desenvolver um documento com diversos dados referentes a geração de

Exemplo da tabela de coleta de dados diários

POTÊNCIA DE PICO

HORÁRIO DE PICO

HORÁRIO DE INÍCIO

DA GERAÇÃO

HORÁRIO DE TERMINO DA

GERAÇÃO

TEMPERATURA MÉDIA DO DIA

(°C)

12:00 7:20 17:25

31,7 12:05 7:30 17:25

12:05 7:20 17:25

12:20 7:20 17:30

32,1 12:20 7:20 17:35

12:20 7:20 17:35

12:20 7:50 17:25

19,4 12:25 7:55 17:30

12:25 7:50 17:30

VALORES MÉDIOS MENSAIS 22,5

TOTAL DA POTENCIA GERADA NO MÊS (01/06 -359,599KWh

dos inversores em conjunto com o banco de dados da Rede perada pela Área de Hidráulica e Irrigação da UNESP

foi possível desenvolver um documento com diversos dados referentes a geração de

TEMPERATURA MÉDIA DO DIA

INSOLAÇÃO (h/DIA)

RADIAÇÃO GLOBAL DIÁRIA

(kWh/m²)

8,3 3,89

6,1 3,28

0 1,19

6,7 3,39

3.2.4. Atualização do site e divulgação

A pagina da Usina Ecoeletrica foi atualizada e transferida para o site do Departamento de Engenharia Eletrica (DEE) seguindo os padrões de formatação estipulados, possibilitando a melhor acessibilidade para os visitantes da pagina.

Figura 6 – Layout da página atualizada

Durante o ano de 2015 foram realizadas algumas apresentações da Usina Ecoeletrica, como na 34ª Semana da Engenharia Elétrica (SEMEEL) e no Venham nos Conhecer.

Figura 5 – Exposição do banner de apresentação na 34ª SEMEEL

3.2.5. Listagem para compra de novos materiais

Com o intuito de proporcionar melhorias para o laboratório foi realizada a compra de diversos materiais tanto para a manutenção dos sistemas instalados quanto para a utilização didática e projetos paralelos dentro do laboratório.

4. Referencias Bibliográficas

[1] Energia Solar Fotovoltaica . Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar_fotovoltaica>. Acesso em: 06 de jan. 2016.