v14n01 dimensionamento de inversores para sistemas fotovoltaicos conectados a rede eletrica estudo...

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DiMENSioNaMENTo DE iNVERSoRES PaRa SiSTEMaS FoToVolTaiCoS CoNECTaDoS

REDE ElTRiCa: ESTuDo DE CaSo Do SiSTEMa DE TuBaRo SC

Osvaldo L. S. Pereira1

Felipe F. Gonalves2

RESuMo

Para que a interligao do arranjo fotovoltaico com a rede eltrica conven-cional seja possvel indispensvel a utilizao dos inversores (conversores CC/CA) responsveis por adequar as caractersticas da energia disponibili-zada pelos mdulos fotovoltaicos aos padres da rede, bem como monito-rar a operao do sistema como um todo. Pelo fato da potncia nominal do gerador fotovoltaico ser atingida poucas vezes ao longo de um ano, co-mum subdimensionar o inversor. O fator de dimensionamento de inversores (FDI), que representa a relao entre a capacidade do inversor e a potncia nominal do gerador fotovoltaico, deve ser avaliado de acordo com o local de operao do sistema, uma vez que regies mais quentes e com ndices de radiao elevados tendem a exigir uma maior utilizao do inversor. O estudo de caso realizado com dados de operao do sistema instalado em Tubaro SC comprova que o subdimensionamento do inversor no causa perdas significativas na gerao de energia ao longo de um ano.

Palavras-chave: sistemas fotovoltaicos, conexo rede, conversor CC/CA, fator de dimensionamento de inversores.

1 Ph.D. em Poltica Energtica pela Imperial College London. Professor e Pesquisador da Universidade Salvador UNIFACS. Coordenador do G-MUDE. E-mail: [email protected]

2 Engenheiro Eletricista pela Universidade Salvador UNIFACS. Pesquisador do G-MUDE. E-mail: [email protected]

G-MUDE Grupo de Pesquisa em Meio Ambiente, Universalizao, Desenvolvimento Sustentvel e Energias Renovveis, Departamento de Engenharia e Arquitetura, Universidade Salvador UNIFACS. Rua Ponciano de Oliveira, 126, Rio Vermelho. CEP: 41.959-275. Tel: (71) 3330-4662.

Revista Brasileira de Energia, Vol. 14, No. 1, 1o Sem. 2008, pp. 25-45

26 REVISTA BRASILEIRA DE ENERGIA

aBSTRaCT

The grid-tied photovoltaic systems must use inverters (DC/AC converters) that are responsible for adjusting the characteristics of the photovoltaic modules delivered energy to the standards of the net, as well as monitoring the operation of the system as a whole. Once the photovoltaic generator maximum power is not frequently reached throughout one year, it is com-mon to undersize the inverters capacity. The inverters sizing factor (ISF), that represents the relation between the inverters and the photovoltaic ar-rays maximum power, must be evaluated in accordance with the system operation area, because warm and high radiation regions tend to demand a bigger use of the inverter. The case study using real operation data of the system installed in Tubaro SC proves that the undersize inverters do not cause significant losses in energy generation throughout one year.

Key-words: photovoltaic systems, grid-tie, DC/AC converter, fator de dimen-sionamento de inversores.

1. iNTRoDuo

A energia solar fotovoltaica consiste na converso direta da radia-o do Sol em energia eltrica atravs do efeito fotovoltaico. O fato de se tratar de um recurso abundante, bem distribudo e considerado inesgot-vel torna a tecnologia muito atrativa do ponto de vista tcnico. Os custos de gerao fotovoltaica, que ainda so os mais elevados se comparados com outras tecnologias disponveis, encontram-se em queda devido ao aperfei-oamento e difuso da tecnologia nos ltimos anos. Os sistemas fotovoltai-cos conectados rede (SFCR) vm contribuindo significativamente para tal reduo.

As aplicaes da energia solar fotovoltaica ao redor do mundo ga-nharam expresso a partir dos sistemas isolados. Mais recentemente, movi-dos por incentivos governamentais e investimentos de empresas do setor, a utilizao dos SFCR fez com que a capacidade instalada de sistemas fo-tovoltaicos crescesse bastante. A capacidade instalada total registrada ao final de 2006 era de cerca de 3,7GW (IEA PVPS, 2007). Mais de 80% deste valor representado pelos sistemas conectados em comparao com os sistemas isolados.

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A gerao distribuda de energia por intermdio dos sistemas foto-voltaicos integrados s residncias ou edificaes apresenta alguns benef-cios. Um exemplo o fato de serem aliviadas as demandas energticas de cargas com perfil de pico diurno, como sistemas de refrigerao em edifica-es. Existe ainda a possibilidade de se obter um crdito de energia, resul-tado de uma instalao que injete mais energia na rede do que consuma3. Do ponto de vista de eficincia energtica, deve-se considerar que so re-duzidas as perdas por transmisso e distribuio, uma vez que o consumo de energia acontece no prprio ponto da gerao. O SFCR dispensa o uso de baterias, pois a prpria rede funciona como backup.

Na rede eltrica convencional, a corrente apresenta-se na forma al-ternada (CA). J o mdulo fotovoltaico tem como sada uma corrente na forma contnua (CC). Sendo assim, para que seja possvel realizar a conexo de painis FV rede indispensvel a utilizao de um conversor CC/CA, tambm chamado de inversor. O inversor tem como principal finalidade transformar a forma de onda da tenso e corrente gerada pelos mdulos fotovoltaicos de contnua para alternada, adequando as caractersticas de sada do gerador FV aos padres da rede local.

Sabendo-se que os geradores fotovoltaicos dificilmente atingem a sua capacidade nominal e que inversores no devem operar em baixa car-ga, identifica-se a possibilidade de subdimensionar os inversores.

Quando no se leva em considerao as caractersticas do local onde o sistema ser instalado e das condies de operao dos equipa-mentos, o subdimensionamento excessivo pode impedir o aproveitamen-to timo do gerador fotovoltaico. Sistemas dimensionados para operar em Friburgo, na Alemanha (48N) podem apresentar perdas se submetidos s condies de Florianpolis, Brasil (27S), por exemplo. As perdas podem ser ainda maiores se esse mesmo sistema for instalado em alguma cidade mais quente e com maior ndice de radiao.

Uma forma de avaliar se o dimensionamento do inversor tem ou no grande impacto sobre a quantidade de energia gerada a anlise dos dados de um sistema instalado, registrados durante um ano de operao. Atravs do estudo de caso foi observado como o subdimensionamento dos inversores pode interferir na gerao de energia, identificando-se o efeito de corte de potncia do inversor como uma das consequncias diretas des-sa prtica.

3 Para que isso seja possvel necessria uma regulao especfica. Na Alemanha e Espanha, por exem-plo, essa atividade j est regulamentada. No Brasil ainda no h definio legal para as trocas de exce-dente de energia entre consumidor que tenha um SFCR e a concessionria.


2. oBJETiVoS

O trabalho desenvolvido teve como objetivo estudar o dimensio-namento de inversores atravs de dados prticos de um sistema em opera-o na cidade de Tubaro (SC), instalado pelo LABSOLAR (UFSC).

O sistema apresenta duas configuraes distintas de carregamento de inversores. A principal meta foi observar as perdas de energia no subsiste-ma que utiliza o inversor subdimensionado, em comparao com o subsiste-ma que utiliza um inversor de capacidade maior que o gerador fotovoltaico. Atravs disso, foi possvel verificar a viabilidade do subdimensionamento.

Com os resultados obtidos avaliou-se ainda a necessidade de inves-timentos em inversores de capacidade maior do que os convencionalmen-te utilizados em regies menos ensolaradas, para sistemas instalados em reas com elevados ndices de radiao solar e temperatura. Foi feito um comparativo de operao do sistema em Salvador (BA) e Florianpolis (SC) com relao ao dimensionamento do inversor.

3. SiSTEMaS FoToVolTaiCoS CoNECTaDoS REDE

Os sistemas fotovoltaicos conectados rede so sistemas de gera-o descentralizada de energia que utilizam o Sol como fonte primria de energia. Diferentemente das grandes usinas geradoras, que geram quan-tidades expressivas de energia em um local normalmente distante dos centros consumidores, os sistemas de gerao descentralizada fornecem energia prximo ao local de consumo.

A gerao distribuda pode proporcionar a minimizao das quedas de tenso e perdas nas linhas de distribuio, j que a gerao e o consumo so, em termos prticos, realizadas no mesmo ponto. Para o caso da energia solar fotovoltaica, instalaes com perfil diurno (sistemas de refrigerao, por exemplo) podem ter as sobrecargas evitadas, visto que o horrio de ponta da demanda corresponde ao horrio de gerao mxima do sistema fotovoltaico.

Num SFCR, no caso da demanda ser maior do que a capacidade do arran-jo fotovoltaico a carga passa a consumir energia da rede convencional. Quando a demanda das cargas menor do que a potncia disponibilizada pelo arranjo, o sistema pode injetar energia excedente na rede. Essa lgi-ca funciona perfeitamente com a maioria dos medidores comercialmente

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disponveis, que podem girar em nos dois sentidos (Rther, 2004). Porm, normalmente so utilizados dois equipamentos distintos, j que as tarifas so diferentes para a compra e venda de energia. O balano de energia vai depender basicamente das dimenses do sistema FV instalado, do perfil de consumo da instalao e das condies locais.

3.1. Principais Componentes de um SFCR

A Figura 1 exibe uma configurao tpica de um SFCR residencial.

Figura 1: Sistema FV residencial conectado rede eltrica (Fonte: EERE adaptada)

Os principais componentes de um SFCR so:

Mdulos Fotovoltaicos (arranjo fotovoltaico): agrupados, correspon-dem unidade de gerao de energia, que converte a energia incidente do Sol diretamente em eletricidade.

inversor (Conversor CC-Ca): utilizado para converter a corrente contnua gerada pelo arranjo em corrente alternada, devendo atender aos padres da rede eltrica local.

Rede Eltrica: a rede de distribuio da concessionria local, que fornece energia para as instalaes consumidoras.

Medidores: tm a funo de medir a quantidade de energia da rede con-sumida pela instalao eltrica e a quantidade de energia injetada na rede pelo SFCR. Pode ser adotada tanto uma configurao com dois medidores


unidirecionais ou a configurao com um medidor bidirecional, que regis-tra tanto o quanto consumido da rede quando a energia injetada pelo arranjo FV (net metering).

Cargas: so os equipamentos da instalao eltrica que utilizam a energia eltrica.

3.2. Exemplo de SFCR instalado na uFSC

Os sistemas instalados em edificaes aproveitam a estrutura cons-truda para fixao do arranjo fotovoltaico ou a utilizam os mdulos substi-tuindo algumas partes da edificao.

O SFCR da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) foi o pri-meiro sistema solar fotovoltaico integrado a uma edificao urbana e inter-ligado rede eltrica pblica do Brasil (Rther, 2004). A Figura 2 exibe uma vista da instalao.

Figura 2: Sistema de 2kWp instalado na UFSC (Fotografado em dezembro de 2005).

O sistema tem potncia nominal de 2kWp. Os 68 mdulos utilizados so separados em quatro subsistemas de aproximadamente 500Wp cada, conectados aos quatro inversores de alto rendimento de 600W cada. A in-jeo de corrente na rede eltrica baseia-se na operao PWM (Pulse Width Modulation) controlada por microprocessadores e rastreamento do ponto

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de mxima potncia dos mdulos fotovoltaicos, que desconecta o sistema noite por meio de rels para evitar perdas em stand-by (Rther, 2004).

4. iNVERSoRES (CoNVERSoRES CC/Ca)

Os inversores tm a finalidade de transformar uma corrente cont-nua em corrente alternada, mudando a sua forma de onda. So utilizados, por exemplo, quando se quer alimentar uma carga CA atravs de uma fon-te CC. Como mdulos fotovoltaicos geram tenso sob a forma de corrente contnua, para utilizar equipamentos como TVs, rdios, motores ou qual-quer outro tipo de carga que opere em corrente alternada, deve-se utilizar um conversor CC/CA. Em um SFCR o inversor serve para adequar as caracte-rsticas da energia gerada pelos mdulos s caractersticas da rede eltrica convencional.

Os inversores utilizados em SFCR tm como principais funes:

Rastreamento do Ponto de Mximo de Potncia (MPPT Maximum Power Point Tracking) Atravs do controle da corrente e tenso, esse sistema capaz de fazer ajustes para manter os mdulos FV operando perto do seu ponto de maior potncia, que varia de acor-do com a radiao solar incidente.

Converter a corrente CC gerada pelo painel fotovoltaico em CA: Como a corrente gerada atravs do efeito fotovoltaico apresenta-se na forma contnua, o inversor deve criar uma forma de onda alter-nada. O nvel de semelhana com a forma de onda senoidal deve ser alto (pouca distoro).

Desconexo e isolamento: O inversor deve desconectar o arranjo fotovoltaico da rede caso os nveis de corrente, tenso e frequncia no estejam dentro da faixa aceitvel dos padres da rede eltrica ou tambm do lado CC. O inversor deve ainda isolar o gerador FV da rede quando a mesma no estiver energizada, seja por falhas ou operaes de manuteno, evitando possveis acidentes com operadores.

Relatrio de Status Os inversores podem apresentar um painel de informao (display) com parmetros de entrada e armazenamen-to das informaes em data-logger ou envio para um computador


(aplicao remota por link de dados ou transmisso por satlite). Podem ser registrados, por exemplo, grandezas eltricas como a tenso CC e CA, corrente CC e CA, potncia CA, energia CA diria, energia CA acumulada entregue rede, frequncia, e os parme-tros meteorolgicos e trmicos, como irradincia no plano dos ge-radores e a temperatura de operao dos mdulos.

5. DiMENSioNaMENTo DE iNVERSoRES

5.1. Conceitos Bsicos

Raramente um gerador fotovoltaico entrega a sua potncia nomi-nal mxima. Em alguns dias o cu pode se apresentar nebuloso, fazendo com que a irradincia seja inferior a 1000W/m2. Alm disso, a temperatura das clulas pode se encontrar mais alta do que os 25C. Dessa forma, como as condies de operao dificilmente assemelham-se s condies STC (Condies de Teste Padro4), a potncia fornecida pelo gerador geral-mente inferior sua capacidade nominal.

O dimensionamento do sistema deve ser feito de modo tal que o in-versor no seja nem pouco utilizado nem sobrecarregado. O subdimensio-namento foi identificado no incio dos anos 90 como uma possibilidade de reduo dos custos do kWh gerado (Macdo, 2006). Utilizando um inversor menor para o mesmo gerador fotovoltaico sem impactar na quantidade de energia e na qualidade do sistema, a energia gerada tende a ser mais barata.

5.2. avaliao do FDi

O FDI (Fator de Dimensionamento de Inversores) representa a rela-o entre a potncia nominal do inversor e a potncia nominal mxima do gerador fotovoltaico. Um FDI de 0,7 indica que a capacidade do inversor 70% da potncia mxima do arranjo fotovoltaico.

Um estudo realizado por Macdo, 2006, avaliou qual FDI seria mais adequado para as diferentes localidades brasileiras. Percebeu-se que a di-ferena em termos de produtividade anual para FDI superior a 0,55 em um mesmo inversor pequena, geralmente inferior a 50kWh/kWp.ano. A dife-

4 Standard Test Conditions (STC): Irradincia de 1000W/m2, temperatura da clula de 25C e massa de ar (Air Mass AM) de 1,5.

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rena maior quando se compara, para um mesmo FDI, diferentes modelos de inversor, obtendo-se valores de at 100kWh/kWp.ano. Ento, para o caso da produtividade anual, a escolha do equipamento pode influenciar mais do que a escolha da relao FDI propriamente dita.

Observando-se o comportamento de um nico inversor, percebe-se que a produtividade cai de forma mais acentuada para valores de FDI inferiores a 0,6 em funo do processo de limitao de potncia. O proces-so de limitao, tambm conhecido como perdas CC no inversor, ocorre quando o gerador fotovoltaico disponibiliza uma potncia maior do que a capacidade do inversor. Como consequncia, a potncia de sada limitada ao valor da potncia nominal do equipamento.

Independente da localizao do inversor notou-se que as perdas por limi-tao do inversor so inferiores a 10% para FDI de 0,5 e inferiores a 3% para FDI de 0,6 (Macedo, 2006). Isso revela que o subdimensionamento de fato uma prtica interessante para os SFCR.

Na Figura 3 percebe-se o aumento das perdas totais para valores muito bai-xos de FDI e para valores mais elevados, o que condiz com a curva de eficin-cia de operao dos inversores. As menores perdas totais esto associadas faixa de carregamento na qual o inversor tipicamente mais eficiente.

Figura 3: Perdas totais de energia em funo do FDI para Fortaleza (Macedo, 2006).


6. ESTuDo DE CaSo

Uma forma de avaliar se os inversores subdimensionados tm ou no grande impacto sobre a energia gerada pelo sistema a anlise dos dados prticos de um sistema instalado.

A principal idia do estudo de caso foi traar os grficos de potn-cia disponibilizada e energia gerada por cada um dos subsistemas do SFCR instalado em Tubaro (SC), com o objetivo de verificar a influncia da uti-lizao de inversores de potncia inferior a potncia mxima do gerador fotovoltaico. O estudo de caso foi realizado com base nos dados de opera-o do SFCR de 1,4kWp instalado em Tubaro, registrados pelo LABSOLAR durante o ano de 2004.

6.1. Especificaes do Sistema

No sistema de Tubaro (SC) foram instalados 11 painis de 128Wp da UNI-SOLAR, tipo amorfo com substrato flexvel, ligados em paralelo, somando 1.408Wp de potncia.

Figura 4: Vista superior do sistema de 1,4kWp instalado em Tubaro (LABSOLAR).

O sistema composto por dois inversores Wrth de 650W (Figura 5), um deles conectado a 5 mdulos e o outro a 6 mdulos. essa configu-rao que permite a realizao das anlises de curva quando a potncia mxima de entrada no inversor atingida.

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Figura 5: Inversores Wrth de 650W. A diviso do gerador fotovoltaico em dois subsistemas permite o estudo de dimensionamento do inversor (LABSOLAR).

Como cada painel tem potncia nominal de 128Wp, o arranjo li-gado ao inversor WR01 teria capacidade nominal de 640Wp enquanto o arranjo do inversor WR02 teria capacidade nominal de 768Wp, superando o limite mximo nominal do inversor. Dessa forma, a depender principalmen-te da radiao solar incidente, possvel observar o fenmeno de limitao da potncia mxima de sada.

Tabela 6.1: Diviso do gerador fotovoltaico em dois subsistemas

inversor Quant. Pot. Nom. (Wp) Capac. (Wp) inversor (W) FDiWR01 5 128 640 650 1,02WR02 6 128 768 650 0,85ToTal 11 - 1.408 - -

6.2. Tratamento dos Dados

Tendo em mos os dados de operao do sistema, foram traa-dos grficos que permitiram a visualizao do comportamento do sistema quando submetidos a diferentes condies.

As ilustraes seguintes mostram as curvas obtidas em um dia nor-mal de operao. Na Figura 6 esto representadas as curvas de potncia de


sada nos inversores WR01 e WR02 (forma de sino) e as curvas de tempera-tura de operao dos inversores. A Figura 7 exibe as curvas da energia gera-da ao longo do dia 16/05/04, registradas pelos dois inversores, e tambm a energia total gerada, representada pela soma das duas curvas menores.

Figura 6: Curva de potncia e temperatura de operao, registradas durante o 16/05/04 pelos inversores WR01 e WR02.

Figura 7: Curvas da energia gerada (Wh) no dia 16/05/04 (WR01, WR02 e Energia Total).

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6.3. o Efeito do Corte

No dia 13/02/04 observou-se de forma clara o fenmeno da limita-o da potncia mxima de sada do inversor causada pelo fato do arranjo fotovoltaico estar disponibilizando, naquele perodo, mais do que o inver-sor seria capaz de converter. Na Figura 8 percebe-se claramente que a curva de potncia do subsistema conectado ao inversor WR02 apresentou o topo achatado, e no em forma de sino como esperado.

Figura 8: Curvas de potncia AC na sada dos inversores WR01 e WR02. O fenme-no do corte pelo inversor pode ser claramente observado no WR02.

A potncia de sada no consegue ser totalmente convertida pelo inversor, uma vez que foi atingida a sua capacidade operacional mxima. Ao invs de continuar crescendo com o aumento da intensidade de radia-o solar incidente no arranjo fotovoltaico, a curva de potncia de sada sofre um corte, indicando que o limite do inversor foi alcanado.

No dia 31/01/04 o mesmo fenmeno de corte foi observado.

6.4. Clculo da Energia Perdida

Atravs da extrapolao de dados foi possvel obter a curva de po-tncia que seria formada caso o inversor WR02 tivesse maior capacidade. A extrapolao dos dados foi feita utilizando-se os dados de potncia regis-trados pelo inversor WR01 como referncia.


Foi realizado um incremento proporcional de 128Wp na potncia re-gistrada pelo inversor WR01. Dessa forma, gerou-se uma curva de potncia da sada do inversor como se o mesmo estivesse sendo alimentado por 6 pai-nis, o que corresponde configurao encontrada no inversor WR02, porm sem a observao do corte da potncia mxima, j que a curva de potncia do subsistema 1 no sofre influncia da capacidade do inversor de 650W.

Para cada minuto registrado no inversor foram estabelecidas novas medidas, chamadas de potncia corrigida. Essa potncia, que tem como base os dados registrados no inversor WR01, deve ser interpretada como a potncia corrigida no inversor WR02, ou seja, a curva do sistema WR02 sem o corte de potncia mxima.

Tabela 6.2: Parte dos dados de Potncia Corrigida Caculados

Hora Potncia WR01 Potncia Corrigida Potncia WR0212:00 567,03 680,436 622,4612:01 569,63 683,556 616,1912:02 566,71 680,052 616,1912:03 569,63 683,556 619,3312:04 566,71 680,052 616,1912:05 569,45 683,34 616,1912:06 575,10 690,12 616,1912:07 572,16 686,592 616,1912:08 572,16 686,592 616,1912:09 572,16 686,592 616,1912:10 569,45 683,34 616,19

Sendo,

A Potncia Corrigida foi obtida atravs da soma da Potncia re-gistrada no inversor WR01 com o acrscimo proporcional da potncia de um painel fotovoltaico de 128Wp. Enquanto a potncia de sada no WR01 proporcional aos 640Wp de potncia nominal do arranjo fotovoltaico (5 painis de 128Wp), a Potncia Corrigida seria proporcional aos 6 painis de 128Wp (768Wp) equivalente ao subsistema conectado ao WR02.

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O resultado da extrapolao para o dia 13/02 pode ser visto na Figura 9. Como tanto os resultados do dia 13/02 e do dia 31/01 foram bem prximos do esperado, eles foram utilizados para efeito de anlise geral.

Figura 9: Curva de potncia de sada do inversor WR02 com o corte da potncia mxima (dados reais) e sem o corte (extrapolao de dados) para o dia 13/02/04.


6.5. anlise das Perdas por limitao do inversor

Com relao perda total de energia, percebe-se que o subdimen-sionamento dos inversores no um fator de grande influncia, j que o sistema apresenta um FDI cerca de 0,85.

Para se ter uma idia de quanta energia deixou de ser gerada, com-parou-se a soma das duas quantidades de energia que deixaram de ser ge-radas (dias 31/01 e 13/02) com a energia total gerada em 2004.

Tabela 6.3: Energia gerada em 2004 pelo Sistema de Tubaro SC

Energia Gerada (kWh) pelo Sistema de Tubaro SC

Janeiro 163Fevereiro 189

Maro 202Abril 133Maio 103

Junho 100Julho 95

Agosto 147Setembro 133Outubro 215

Novembro 153Dezembro 187

TOTAL 1.820Fonte: LABSOLAR

Tabela 6.4: Anlise comparativa das perdas de energia gerada pela limita-o do inversor

Energia Total Corrigida (kWh)

Energia Total Real (kWh)

Perdas (kWh)

Energia Total 2004 (kWh)

Perdas (%)

31/01/04 11,03 10,714 0,3161.820

0,02%13/02/04 9,177 8,831 0,346 0,02%

Total 20,207 19,545 0,662 0,04%

Atravs da tabela, pode-se visualizar que apenas aproximadamen-te 0,04% do total de energia gerado em um ano (cerca de 0,662kWh) deixa-ram de ser gerados pelo SFCR instalado em Tubaro em funo da limitao do inversor.

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6.6. Comparativo Entre localidades

Um outro objetivo do estudo de caso seria verificar a influncia das condies locais de radiao e temperatura sobre a eficincia do SFCR, le-vando em conta as perdas por limitao do inversor. Para isso, considerou-se a hiptese do mesmo sistema utilizado em Tubaro (SC) ser instalado em Salvador (BA).

Utilizando o programa Sundata (CRESESB/CEPEL), foi possvel en-contrar algumas informaes sobre a radiao solar nas cidades de Flo-rianpolis (SC)5 e Salvador (BA). Essas informaes foram utilizadas para confirmar as diferenas do ndice de radiao solar incidente entre as duas localidades. Como esperado, na cidade de Salvador as condies para apli-caes da tecnologia solar fotovoltaica so mais apropriadas.

Sabendo-se que para sistemas com o FDI0,6 as perdas por limi-tao do inversor tendem a zero, independente da localidade analisada, e sabendo ainda que o FDI do sistema estudado de cerca de 0,85, conclui-se que o mesmo sistema instalado em Salvador tambm teria perdas por limitao do inversor tendendo a zero.

7. RESulTaDoS

Atravs do estudo de caso foi possvel observar que apenas em dois dias de operao, no ano de 2004, o SFCR instalado em Tubaro SC apre-sentou o efeito do corte. A energia que deixou de ser gerada em funo desse limite operacional representou apenas cerca de 0,662kWh, equiva-lente a aproximadamente 0,04% da energia total gerada. Dessa forma, para o sistema instalado sob aquelas condies de radiao solar e temperatura, a aquisio de um inversor maior no se justifica. Ao contrrio, provavel-mente um inversor ainda menor poderia se adequar perfeitamente ao sis-tema, fornecendo praticamente a mesma quantidade de energia.

Com isso, foi possvel verificar que a prtica do subdimensionamento dos inversores com relao ao gerador fotovoltaico para um SFCR no s pode, como de fato deve ser feita, visando o aproveitamento mximo do sistema. O fator de dimensionamento (FDI), que representa a relao entre a capa-cidade do inversor e a potncia nominal do arranjo fotovoltaico, no tem

5 Como no existiam informaes de radiao para a cidade de Tubaro no banco de dados do SUNDA-TA, foram utilizados os dados de Florianpolis para a avaliao da influncia da localidade.


um valor fixo para cada localidade brasileira, mas sim uma margem flexvel. Para geradores com FDI acima de 0,6 pode-se dizer que a produtividade no afetada de maneira significativa.

Sendo assim, possvel afirmar ainda que dois sistemas idnticos, um instalado em Salvador e outro em Florianpolis, ambos com inversores com capacidade maior ou igual a 60% da potncia do gerador fotovoltai-co (FDI0,6), no teriam grandes diferenas com relao s perdas totais de energia em funo do FDI. As diferenas encontradas na produtividade anual, representada em kWh/kWp.ano, seriam decorrentes das caracters-ticas meteorolgicas de cada localidade e por isso, em Salvador o sistema tenderia a gerar mais energia.

Uma outra questo que deve ser levada em considerao que a quantidade de mdulos fotovoltaicos deve ser economicamente compat-vel com a potncia do inversor disponvel no mercado. Como foi visto que o SFCR pode operar de forma eficiente em uma faixa relativamente grande de FDI, deve-se utilizar a melhor relao inversor-gerador para que o siste-ma tenha o maior benefcio possvel.

8. CoNCluSES

O trabalho desenvolvido teve seus objetivos alcanados com suces-so. Com a realizao desse estudo foi possvel entender como o subdimen-sionamento de inversores pode contribuir para um melhor funcionamento dos SFCR.

Atravs do estudo de caso do sistema instalado em Tubaro (SC) foi possvel visualizar que o investimento em um inversor de capacidade maior do que 85% da potncia nominal do gerador fotovoltaica no seria justifi-cado, uma vez que no seriam obtidos ganhos reais de energia gerada. Pelo contrrio, os SFCR operam satisfatoriamente utilizando inversores dimen-sionados com capacidade igual ou maior que 60% da potncia do gerador fotovoltaico e poderiam ser conectados at oito mdulos de 128Wp ao in-versor de 650W.

Com a realizao desse trabalho foi possvel concluir ainda que no haveria uma diferena muito grande relativa s perdas totais de gerao de energia em funo do FDI, considerando dois sistemas idnticos instalados em localidades diferentes, uma com maiores ndices de radiao solar e tem-

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peraturas mdias mais elevadas, desde que ele fosse maior ou igual a 0,6.

Por se tratar de um assunto ainda pouco discutido no Brasil, novas pesquisas relacionadas ao dimensionamento podem contribuir ainda mais para o aperfeioamento dos SFCR, visando minimizar os custos de gerao fotovoltaica, o que tem grande relevncia quando se trata de um sistema caro.

Um novo estudo, tendo como base a comparao de dados regis-trados pela estao meteorolgica da UNIFACS/COELBA e do LABSOLAR, encontra-se em andamento para comprovar os estudos tericos aqui ex-postos.

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