ESTUDO E VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE UMA USINA FOTOVOLTAICA DE 75KW NO PARANÁ

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7433004

Lucas da Silva Pozzebon
Orientadora: Profa. Dra. Luciana Paro Scarin Freitas

RESUMO

Visto que no país o consumo energético vem crescendo graduadamente, a energia solar vem para suprir a demanda energética, de forma limpa, sustentável e renovável. Com as normas regulamentadoras da ANEEL, ficou fácil a implantação de sistemas fotovoltaicos. Este trabalho de conclusão de curso, visa a viabilidade e implantação de uma usina fotovoltaica com potencial de inversor de 75kW, também foram levadas em consideração a parte técnica e a parte financeira do projeto. Para isso, foi definida a cidade de Foz Do Iguaçu – PR para a instalação, ela será para um empreendimento comercial, com aproximadamente 171 módulos fotovoltaicos de 550W de potência, com capacidade de geração média anual de 12538 kWh, com payback de retorno previsto de 3 anos.

Palavras-chave: Energia solar, Irradiação e Sol.

ABSTRACT

Since energy consumption in the country has been growing gradually, solar energy comes to supply energy demand in a clean, sustainable and renewable way. With the regulatory norms of ANEEL, the implantation of photovoltaic systems was easy. This course conclusion work, aims at the feasibility and implementation of a photovoltaic plant with a 75kW inverter potential, the technical and financial aspects of the project were also taken into account. For this, the city of Foz Do Iguaçu – PR was defined for the installation, it will be for a commercial enterprise, with approximately 171 photovoltaic modules of 550W of power, with average annual generation capacity of 12538 kWh, with expected return payback of 3 years.

Key words: Solar energy, Irradiation and Sun.

1. INTRODUÇÃO

Com o aumento populacional acelerado no Brasil e no mundo, a demanda energética cresceu paralelamente, tendo a ciência que os recursos naturais estão se esgotando em favor da geração de energia elétrica para atender esse consumo, entre tanto das fontes renováveis, o sol é um elemento físico-químico responsável por exercer algumas funções importantes para o ser humano.

No Brasil, através de dados técnicos fornecidos pelo Atlas brasileiro, mostra que na grande maioria do território brasileiro a radiação solar é favorável para a produção de energia elétrica através da energia do sol. As regiões com maior vantagem estão localizadas do centro sul ao norte e nordeste brasileiro, especialmente para as localidades próximas à linha do Equador.

Segundo o Balanço Energético Nacional (BEN) atualizado pelo Ministério de Minas e Energias (2020), mostra que dentre as fontes de geração de energia no país, os destaques ficam pelas hidroelétricas com 65,2 % e em seguida a biomassa com 9,1%. Em 2020, comparado com os outros balanços energéticos de anos anteriores, demonstra um grande avanço de usinas fotovoltaicas.

Em parceria entre o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e o Ministério de Minas e Energias (MME), prevê em ações a melhoria do setor elétrico até 2025, assim possibilitando novas fontes de energia elétrica. Com isso, este trabalho tratará sobre a viabilidade de uma usina fotovoltaica para atender o consumo energético de um supermercado localizado na cidade de Foz do Iguaçu.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 MATRIZ ENERGÉTICA DO BRASIL

A matriz energética do Brasil é composta por fontes de energia renováveis e não renováveis, o Brasil possui um grande potencial de geração de energia a partir de elementos renováveis no meio, fazendo uma comparação direta com o restante do mundo, o Brasil se destaca por possuir dentro da sua matriz energética na sua maioria de geração renováveis. Observando a figura 01, no último levantamento do Balanço Energético Nacional, mostra os 83% da geração de energia renovável, contra os 27% restantes do mundo.

Figura 01. Matriz Energética Brasileira de 2020

Como dito anteriormente, de toda a geração através de fontes renováveis, ela é subdividida em vários grupos, entre eles: Hidráulica, Biomassa, Eólica, Solar e o restante são derivados de petróleo e nuclear. A figura 02 demonstra em forma de percentual a matriz energética do Brasil.

Figura 02. Matriz Energética de renováveis no Brasil e no mundo

2.2 ENERGIA SOLAR

O princípio da energia solar se dá pela conversão da luz solar em energia elétrica, através de semicondutores existentes nos módulos fotovoltaicos, assim surgindo o efeito fotovoltaico.

Segundo Edmond Becquerel, físico francês, percebeu-se que se criava um diferencial de potencial elétrico entre os eletrodos, quando uma célula fotovoltaica é exposta à luz. Segundo Nascimento (2004, p. 7), baseando-se no relato de Edmond Becquerel em 1839, a energia solar fotovoltaica ocorre “quando nos extremos de uma estrutura de matéria semicondutora surge o aparecimento de uma diferença de potencial elétrico, devido à incidência de luz. No processo de conversão da energia radiante em energia elétrica, a célula é a unidade fundamental”.

O conjunto de células conectadas entre si formam o módulo fotovoltaico. Um conjunto de células associadas em série paralelo forma um painel fotovoltaico, e com outros dispositivos como acumuladores, conversores e inversores constituem um sistema fotovoltaico de geração de energia elétrica. A confiabilidade desse sistema é uma das características mais importantes. Porque não possui partes móveis, baixo nível de complexidade, não se degrada com os efeitos naturais, como: ventos fortes, descargas atmosféricas e além de tudo apresenta alto índice de disponibilidade. Para um sistema fotovoltaico utilizado como complemento de energia elétrica em relação a convencional, uma das vantagens é que caso ocorra um defeito, este se limita à instalação específica não se estendendo às demais. Nascimento (2004, p. 19-20).

Dos semicondutores, o mais utilizado é o silício, caracterizados por possuir uma cadeia de quatro átomos que se ligam entre si, em contrapartida tendo somente o silício como condutor elétrico, não o torna um bom condutor, sendo assim é necessário adicionar outros elementos químicos para que o silício se torne um condutor eficiente.

Comumente é adicionado um dos seguintes elementos químicos, interligando fósforo ou boro junto ao silício, assim aumentando a eficiência do silício.

2.3 MÓDULO FOTOVOLTAICO

Para que um gerador fotovoltaico tenha a capacidade de gerar energia elétrica, um dos principais componentes, é o próprio módulo fotovoltaico, composto por células de silício. Onde são ligadas em série e paralelo, assim formando um circuito que circula por todo o módulo e lhe entrega tensão e corrente. Os módulos fotovoltaicos são construídos de materiais leves e de altíssima qualidade e eficiência. Na figura 03, é possível ver as camadas existentes de um módulo fotovoltaico.

Figura 03. Camadas de um módulo fotovoltaico

2.4 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA

Aprovado a norma ren 482 da ANEEL, no dia 17 de abril de 2012, que entrou em vigor para regulamentar para o brasileiro a possibilidade de instalar uma fonte de geração renovável ou uma fonte de cogeração, onde possibilita também ao usuário a injeção de energia excedente na rede da concessionária local, assim fazendo com que a economia e sustentabilidade seja maior.

2.5 MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA

Segundo o caderno temático da ANEEL, a microgeração distribuída pode ser definida como uma usina geradora com limite de potência igual ou menor que 75 KW.

2.6 MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA

Diferentemente da microgeração, a minigeração tem a capacidade de geração superior 75 KW e igual ou inferior a 5MW.

2.7 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Dos sistemas existentes de geração fotovoltaica, existem os modelos on – grid, off- grid e o modelo híbrido, onde ele consegue funcionar com a rede em paralelo e com baterias. Sobre os sistemas citados, o mais comum e utilizado na região urbana das cidades é o sistema on grid, visto que a instalação e funcionamento é bem mais simplificado, comparado com o sistema de geração off grid, onde o principal componente é a própria bateria de armazenamento de energia.

2.7.1 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ON GRID

Os sistemas fotovoltaicos têm a topologia de funcionamento com o uso da rede da concessionária em paralelo, ou seja, o sistema on – grid tem a capacidade de gerar energia para o autoconsumo e para a injeção da energia excedente na rede, assim creditando na unidade de kWh, e podendo utilizar para a redução da fatura de energia, o consumo fora da geração, mais especificamente em períodos noturnos e chuvosos.

Para a utilização deste sistema é necessário a aprovação do projeto junto a companhia de energia elétrica, e os inversores devem ser certificados pelo Inmetro para a liberação para o uso.

Seguindo a figura 04, é possível entender como é o princípio de funcionamento desta modalidade de geração de energia.

Figura 04 – Funcionamento do sistema de geração de energia on grid

Descrevendo o sistema acima, pode se ver que ele é contemplado por componentes eletrônicos para o funcionamento. Isto é, ele é composto pelos seguintes itens.

1 – Módulo fotovoltaico

O módulo fotovoltaico é responsável pela captação da irradiação solar e transformação da energia térmica para energia elétrica DC, através de semicondutores introduzidos no módulo.

2- Inversor de frequência DC/AC

Responsável pela transformação da energia elétrica produzida em corrente contínua para corrente alternada, assim possibilitando o uso dos eletrodomésticos e o excedente indo para o relógio.

3- Quadro de distribuição de cargas do imóvel

Quadro responsável pela distribuição e alimentação do imóvel, sendo assim, o melhor ponto de conexão do sistema.

4- Cargas do imóvel

Todas as cargas conectadas ao quadro de distribuição, recebem e consomem a partir da energia gerada da usina fotovoltaica.

5- Medidor Bidirecional da Concessionária

Medidor responsável por contabilizar a energia excedente para utilizar, e reduzir o valor da fatura, em períodos em que não há presença do sistema fotovoltaico.

2.7.2 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA OFF GRID

Diferentemente do sistema on-grid, este modelo de geração é recomendado para locais onde não existe rede elétrica, assim possibilitando o fornecimento de energia para pequenas propriedades. Segundo Villalva, este tipo de sistema pode ser utilizado em iluminações públicas, alimentações para banco de telecomunicações, e até mesmo como backups de energia para a usabilidade em momentos em que não há a energia do sol.

Ainda não sendo muito viável, pelos custos de construção e até mesmo de manutenção do sistema, a importância de baterias em um sistema desse é que a mesma pode proporcionar uma redução no desperdício de energia gerada, em períodos que não se há cargas para alimentar, através de controladores de carga possibilita o carregamento desse banco e até mesmo proporcionar uma maior estabilidade de tensão, visto que em um ambiente onde os módulos fotovoltaicos são instalados, a variação de tensão e muito grande. Na figura 05 é possível ver as características de um sistema fotovoltaico off grid.

Figura 05 – Características do sistema off grid

Possuindo algumas características em comum comparado com o sistema on-grid. O sistema isolado, também chamado de off-grid tem a principal função de gerar energia e fazer a alimentação dos aparelhos da casa, e o excedente desta energia é armazenada pelas baterias, para que em momentos em que a potência de equipamentos ligados ao imóvel seja maior que a geração de energia, as baterias complementam a energia em paralelo. É possível ver que para que seja utilizável neste modelo é a bateria e o conversor de energia em corrente contínua (das baterias) em corrente alternada (energia pronta para o consumo). Descrevendo os componentes desses sistemas, é encontrado:

1 – Módulo fotovoltaico

Como já descrito em tópicos anteriores, o módulo fotovoltaico tem a principal função de captar a irradiação emitida pelo sol, através da superfície plana e transformar a energia térmica em energia elétrica em corrente contínua.

2- Controlador de Carga

O controlador de carga é responsável pelo controle total de carregamento das baterias, fazendo a regulagem correta da tensão de carregamento do banco de baterias e também evitando problemas de sobretensão e sobrecorrente.

3 – Baterias

As baterias, sejam elas de chumbo ácido ou de lítio-íon, são dispositivos capazes de armazenar cargas elétricas e havendo a necessidade de alimentação elétrica em momentos que não há a geração de energia presente no sistema.

4 – Inversor de frequência DC/AC

Responsável pela conversão de energia em corrente contínua para corrente alternada, diferentemente do inversor fotovoltaico encontrado em sistema on grid, nesse caso a energia que será convertida é a da própria bateria.

3. CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROJETO

3.1 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE 75KW

Este trabalho se destaca pelo estudo e viabilidade de implantação do sistema na rede da concessionária da COPEL, o dimensionamento do sistema se dará em um supermercado da cidade, onde o foco principal é suprir o consumo energético do estabelecimento no momento da geração e em alguns períodos dessa geração o mesmo também possa injetar na rede da concessionária para o acúmulo de créditos, para a utilização em períodos nublados, chuvosos e em períodos noturnos.

Está disposta em formato de tabela, todo o consumo desse estabelecimento, contendo o consumo mensal, total anual e uma média de consumo do ano todo.

Segue a tabela 01, sobre o consumo do mercado.

Tabela 01 – Demonstrativo de consumo

CONSUMO DO ESTABELECIMENTO
MÊS	CONSUMO EM KWH
JANEIRO	13250 KWH
FEVEREIRO	13200 KWH
MARÇO	12800 KWH
ABRIL	12300 KWH
MAIO	9800 KWH
JUNHO	9500 KWH
JULHO	11000 KWH
AGOSTO	12200 KWH
SETEMBRO	12550 KWH
OUTUBRO	12980 KWH
NOVEMBRO	13050 KWH
DEZEMBRO	13500 KWH
TOTAL	146130 KWH
MÉDIA ANUAL	12177 KWH

Fonte: 2022

Com os dados de consumo, é possível iniciar o dimensionamento dos equipamentos para esse estudo, percebendo que há um grande consumo, é preciso fazer uma análise cautelosa sobre qual a potência de módulo a usar, pois a variação de potência de módulo, pode influenciar diretamente a área de ocupação no telhado a ser instalado. Para esse caso serão feitos os comparativos de módulos fotovoltaicos das seguintes marcas:

– Dah Solar;

– Canadian Solar;

– Jinko Solar;

– Risen Energy

DAH SOLAR

Das seguintes marcas de módulos fotovoltaicos, temos a Dah Solar, empresa de origem chinesa de alta tecnologia, com diversos modelos de módulos fotovoltaicos no mercado, sendo destaque principalmente pelo módulo bifacial e fullscreen. O módulo fotovoltaico bifacial tem a vantagem de instalação em UFVs de solo, onde a refração da luz solar, junto com essa tecnologia, faz com que ela consiga captar radiação solar pelo seu verso, assim garantindo um gap na geração, comparado com as demais no mercado. Com isso o aumento da geração pode chegar a 20% a mais.

Já os módulos fotovoltaicos fullscreen, seguindo da fabricante anterior citada, a tecnologia embarcada nela é a de não se ter as bordas laterais em material de alumínio e sim de construção de sua face ser totalmente de vidro, com essa tecnologia, o acúmulo de água após uma chuva e o acúmulo de poeira é inexistente, visto que ela não há um ressalto para o depósito de materiais que possam prejudicar a geração.

CANADIAN SOLAR

Empresa consolidada no mundo todo pela produção de módulos fotovoltaicos e inversores de frequência solar, empresa com tecnologias canadense, sobre os módulos fotovoltaicos, ela se destaca pela eficiência e com as tecnologia também de bifacial e de halfcell ou como propriamente ela chama (Hiku), a diferença principal em comparação com a Dah solar, é que na Canadian solar o módulo com tecnologia Hiku possui os dois tipos de células principais a monocristalina e a policristalina em mesmo módulo.

JINKO SOLAR

Com sede em Xangai, a Jinko Solar em seus módulos fotovoltaicos está presente uma das melhores tecnologias, onde em nenhum outro módulo possui. Como as demais, ela garante que:

A temperatura de Apple para Apple medida no sistema FV de P&D em outubro de 2017, o módulo de meia célula está cerca de ~ 2 graus mais baixo (JINKO SOLAR)

Com diferencial de temperatura de trabalho entre módulos full-cel e half-cell, com a redução de 2 graus, a eficiência é maior, a perda de produção no cabeamento também é menor, resultando assim uma melhor geração de energia com este módulo fotovoltaico.

RISEN ENERGY

Igual aos módulos da Dah solar, a Risen energy também de origem chinesa e de excelente custo-benefício, possui a tecnologia de ter módulos fotovoltaicos de 156 células, não sendo muito comum para o mercado, mas com um número maior de células, a configuração elétrica interna do módulo é feita diferente, se comparada com módulos de 144 células.

Tendo em vista, sobre as principais marcas, foi optado pela empresa Dah Solar, em seguida é necessário fazer o levantamento da radiação média na cidade de instalação para estimar a geração necessária para o consumo.

3.2 IRRADIAÇÃO NA CIDADE DE FOZ DO IGUAÇU

Utilizando o site de consulta CRESESB, é possível consultar pontualmente o cálculo do plano inclinado sobre a irradiação solar do local. A cidade escolhida foi a de Foz do Iguaçu, a irradiação média mensal para a cidade. Na figura 07, possui as informações necessárias para o cálculo de geração e quantidade necessária de módulos fotovoltaicos.

Figura 06 – Dados de Irradiação Solar Foz do Iguaçu

Após a verificação da irradiação solar e do melhor grau do telhado para a instalação da usina fotovoltaica, em seguida é elaborado o cálculo quantitativo de módulos fotovoltaicos.

3.3 DETERMINAÇÃO DOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Para determinar essa quantidade de módulos fotovoltaicos, primeiro é preciso calcular a geração média de apenas uma unidade, considerando as perdas por sujeira e degradação. Na equação (1).

Onde:

EC = Energia Consumo;

MC= Média consumo;

TL= Tipo de Ligação no local (Trifásico = 100 kWh).

Em seguida é necessário descobrir a energia de consumo ao longo dos 30 dias, para isso é seguido a seguinte equação (2).

Onde:

ECD= Energia Consumo Diário; EC = Energia Consumo.

Na sequência é de grande importância a irradiação média na cidade de instalação. O estudo sobre a irradiação no local está discriminado no trabalho. Com os dados, é utilizado a irradiação com base na quantidade de energia consumida. Na equação (3) e possível calcular a energia consumida.

Com o valor resultante da potência gerada pelo módulo fotovoltaico é necessário realizar um cálculo descrita na equação (4), relacionando a potência de geração com a potência do módulo pré-definido anteriormente, ou seja:

Onde:

KWP= Potência pico do sistema;

Pmódulo= Potência do módulo fotovoltaico.

Para que toda a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos, é necessário possuir um inversor de frequência solar, para isso é necessário utilizar alguns parâmetros mínimos dele, levando em consideração, a tensão de trabalho e a corrente elétrica.

Nesse projeto, foi optado pela utilização de inversores de frequência da fabricante Deye Inverter, de alta qualidade e eficiência, e bastante popular no mercado brasileiro, a fabricante ainda deixa disponível a garantia de 10 anos, contra defeitos que venham apresentar. Disponível na faixa de potência de 3kW a 80kW.

3.4 INVERSOR DE FREQUÊNCIA SOLAR

Na escolha do inversor é considerado algumas informações que são pertinentes para o projeto, deve dimensionar conforme o número de módulos fotovoltaicos, para que a tensão e corrente não ultrapasse o limite recomendado pelo fabricante, ele ainda determina um fator de dimensionamento, ele pode variar de 30 a 40 % de overload. Segundo Orlando Lisita (2005), como a relação potência nominal do gerador e potência nominal do inversor é aproximadamente 1, ou seja, pode-se determinar a potência considerando a atividade para o sistema.

De acordo com Silva (2013), a soma das tensões à potência nominal dos módulos em série em cada string deve ser inferior a 90% do limite superior da faixa de operação MPPT de tensão contínua do inversor e deve ser, no mínimo, 20% superior ao limite inferior desta faixa.

Segundo Silva (2013), para a escolha do inversor, a potência nominal de módulos ligados ao inversor não pode ser maior que 110% da potência máxima de corrente contínua do inversor, ou seja, através da equação (5), é possível concluir e definir o inversor.

Onde=

POTmódulo = Potência do Módulo;

POTinversor= Potência do inversor;

3.5 CAIXAS DE PROTEÇÃO (STRING BOX)

Definidos os módulos fotovoltaicos e o inversor de frequência, é preciso determinar as caixas de proteções para o lado da corrente contínua e para o lado da corrente alternada. Para ambos os lados, tanto na corrente contínua (DC) quanto na corrente alternada (AC) é necessário adicionar dispositivos de proteção contra sobrecorrente e sobretensão.

Lado CC:

No lado da CC e dispostos os seguintes componentes de proteção:

– DPS CC (Dispositivo de proteção de surto): Dispositivo importante no sistema, ele é responsável por proteger o circuito contra descargas atmosféricas que possa atingir os módulos fotovoltaicos, geralmente é utilizado o DPS de 1000V e 40kA;

– Chave seccionadora: Ela é responsável pelo seccionamento do sistema, ítem opcional para sistemas fotovoltaicos menores;

– Porta fusíveis e fusíveis: Responsável por proteger o sistema caso ocorra um aumento repentino da corrente, nesses casos, no momento que se passa uma corrente maior que a nominal do fusível, ele se derrete (queima) e abre o circuito para interromper por segurança.

Lado CA:

No lado CA existe dois dispositivos principais para a segurança, sendo eles:

– Disjuntor: No sistema ele tem a função de intervir no momento que a corrente elétrica saia dos paramentos esperado, assim como o fusível, no disjuntor ele apenas desarma e não se danifica.

– DPS CA (Dispositivo de proteção de surto): Tem o mesmo princípio de funcionamento do DPS CC, diferentemente o DPS CA, possui a função de proteger do lado CA o inversor de frequência, geralmente nos sistemas são instalados com tensão nominal de 175V a 275 V e 20 kA a 45kA.

3.6 HOMOLOGAÇÃO DA USINA NA CONCESSIONÁRIA DA COPEL

No processo documental junto a concessionária de energia (COPEL), ela dispõe de um sistema bastante interativo no momento da homologação, a metodologia de aprovação do projeto é de forma automática, ou seja, tendo todos os documentos necessários em mãos, em questão de minutos o mesmo já está em situação de aprovado. Os documentos necessários e obrigatórios estão no anexo C e o formulário disponibilizado no anexo D pela COPEL, tendo todos os documentos necessários em mãos, em questão de minutos ele já está em situação de aprovado. Nessa hora é necessário realizar a instalação da usina fotovoltaica e posterior a finalização da instalação, o engenheiro responsável pela homologação, solicita a vistoria da geração distribuída, o prazo da concessionária é de até 5 dias úteis. Aprovando a vistoria, o cliente já é autorizado a ligar o sistema em definitivo. Caso haja reprova na vistoria é necessário regularizar as pendências e em seguida reabrir a solicitação.

3.7 VALIDAÇÃO E DIAGRAMAS UNIFILARES

Com tudo pronto, é preciso simular em software próprio para sistemas fotovoltaicos e na sequência desenvolver os diagramas com todos os componentes para a instalação da usina fotovoltaica.

Na simulação do sistema, será usado o software PVSOL, de empresa alemã, com ele é possível simular qualquer sistema pelo método on-grid, ele permite também a geração de relatórios, análise financeira, sombreamento por objetos e entre outras funções. No anexo A estará disponível a simulação deste trabalho e os diagramas elétricos no anexo B.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Encontrado o consumo mensal e a média anual e total do estabelecimento. Para o dimensionamento é utilizado como base a média anual de consumo. De acordo com a fórmula, a energia de consumo final foi encontrada o resultado referente a equação (1).

Com a energia de consumo correta mensal, precisamos saber o valor de consumo diariamente. Para isso é localizado o valor de EC na equação referente a (2) e em seguida dividido por 30, para encontrar o valor diário de consumo.

Segundo o site do CRESESB, a irradiação média na cidade de Foz do Iguaçu é de 4,99 kWh/m², ou seja, com a irradiação da cidade e com a energia consumo diária (ECD) é possível com a equação (3) referente a geração média do módulo fotovoltaico.

Com o KWP em mãos, o próximo passo é descobrir a quantidade necessária de módulos fotovoltaicos.

Como o número de módulos fotovoltaicos não foram exatos, foi simulado com 146 e 147 módulos. Simulado no PVSOL, ele demonstrou que há a necessidade de 171 módulos fotovoltaicos para atender a demanda de consumo, essa divergência ocorreu possivelmente por valores de dados elétricos, em que ambos estão corretos. Na figura 07, 08 e 09, respectivamente, há configuração dos módulos fotovoltaicos, inversor solar e resultado da simulação.

Para finalizar é preciso calcular a potência do inversor e a potência do transformador. O dimensionamento do inversor se dá pela seguinte equação (5):

Para o dimensionamento do transformador é necessário a utilização da potência do inversor e considerar entorno de 30%, ou seja, o transformador recomendado para o sistema deve ser de potência igual ou superior a 107 kVa.

Figura 07 – Configurações dos módulos fotovoltaicos

Figura 08 – Configurações do inversor solar

Com o resultado da simulação via PVSOL é possível analisar pela tabela 02 a geração prevista para cada mês.

Tabela 02 – Resultado da simulação de geração

ENERGIA DO GERADOR FOTOVOLTAICO
MÊS	PRODUÇÃO (KWH)
JANEIRO	13966
FEVEREIRO	13067
MARÇO	13504
ABRIL	12974
MAIO	11818
JUNHO	9569
JULHO	11068
AGOSTO	11815
SETEMBRO	11296
OUTUBRO	13159
NOVEMBRO	12702
DEZEMBRO	14622
MÉDIA	12538

Autor: 2022

A disponibilidade de materiais no fornecedor é variável e com isso é preciso modificar alguns materiais, para a entrega da geração prevista. Com isso resultado da simulação condiz com a média de consumo mensal e consumo total, espera-se até mesmo uma sobra da geração.

A seguir na tabela 03 estão descritos os materiais a serem utilizados.

Tabela 03 – Materiais da usina fotovoltaica

MATERIAIS
MÓDULO FOTOVOLTAICO DAH SOLAR 550W	171 UNIDADES
INVERSOR SOLAR DEYE 50 KW 380V	01 UNIDADES
INVERSOR SOLAR DEYE 25 KW 380V	01 UNIDADES
STRING BOX CC	06 UNIDADES
PAR CONECTOR CC	42 PARES
CABOS SOLARES (VERMELHO E PRETO)	656 METROS
ESTRUTURAS PARA INSTALAÇÃO NO SOLO	11 KITS
AUTOTRANSFORMADOR 112,5 KVA	01 UNIDADES

Autor: 2022

O custo desse sistema para o cliente, considerando todos os componentes necessários para a instalação e funcionamento, girou em torno de R $320.000,00, para esse valor total não foi levado em consideração a parte da prestação de serviço e da parte de homologação do sistema na concessionária. No valor acima estão sendo considerados os módulos fotovoltaicos da DAH Solar e os dois inversores da Deye Solar, sendo um de 50 kW e um 25kW em ambos com ligação em 380V e o autotransformador de 112 kVa.

O payback deste sistema para saber é kWh da concessionária, nesse caso a equação (6) fica dessa forma:

Payback do sistema, espera-se em torno de 3 anos, após isso até aos 25 anos, onde é a média de vida útil do sistema.

5. CONCLUSÃO

O trabalho tem como conclusão, o dimensionamento de um sistema fotovoltaico comercial, visando propor economia e sustentabilidade para o cliente e mostrar as vantagens de ter uma usina fotovoltaica.

De certa forma, o território brasileiro proporciona uma vasta vantagem de implementar o sistema de geração de energia, interessante para lugares remotos, utilizando a topologia de geração de energia por meio do off-grid, onde não há a necessidade de participação da rede da concessionária para o funcionamento.

No sistema de geração de energia, o custo de implantação é bastante viável, visto seu custo um pouco elevado no começo (considerando que custa em torno de R $300.000,00) com o retorno do payback de aproximadamente 3 anos, em longo prazo será muito rentável para o cliente.

Agora sobre a fatura de energia elétrica, por legislação da ANEEL, não é possível zerar a fatura de energia elétrica, no caso do cliente, todo mês ele terá que efetuar o pagamento da taxa referente ao tipo de ligação da unidade consumidora.

Com isso, novas melhorias podem ser executadas neste trabalho.

REFERÊNCIAS

RIBEIRO, R. P. ESTUDO DE CASO: DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO RESIDENCIAL. p 1 -51, 2016;

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – RESOLUÇÃO NORMATIVA N° 482: Condições Gerais Para o Acesso de Micro e Minigeração Distribuída. Rio de Janeiro, 2012;

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – PRODIST: Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional. Rio de Janeiro, 2016;

CANADIAN SOLAR. Disponível em: Acesso em: 03 set.2022

CEPEL. Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos. Disponível em: < http://www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/Manual_de_Engenharia_FV_2014.pdf/>. Acesso em :16 ago. 2022;

CRESESB. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito. Disponível em: . Acesso em : 16 ago. 2022;

DAH SOLAR. Disponível em: Acesso em: 03 set.2022;

EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (Brasil). Balanço Energético Nacional 2020: Ano base 2019 / Empresa de Pesquisa Energética. – Rio de Janeiro: EPE, 2020;

JINKO SOLAR. Disponível em: Acesso em: 03 set.2022;

NASCIMENTO, C. A. Princípio de Funcionamento da Célula Fotovoltáica. Lavras, 2004.- Pósgraduação em Fontes Alternativas de Energia, Universidade Federal de Lavras, 2004;

NEOSOLAR. SISTEMAS DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E SEUS COMPONENTES. Disponível em: < https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/sistemas-de-energia-solar-fotovoltaica-e-seus-componentes >. Acesso em :05 set. 2022;

PORTAL SOLAR. Passo a Passo da Fabricação do Painel Solar.Disponível em: < https://www.portalsolar.com.br/sistema-solar-conectado-a-rede-on-grid >. Acesso em: 01 set. 2022;

PORTAL SOLAR. Sistema Solar On Grid (Conectado à Rede). Disponível em: < https://www.portalsolar.com.br/passo-a-passo-da-fabricacao-do-painel-solar.html >. Acesso em :01 set. 2022;

SILVA, J. V .C. Pré-dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica para a universidade do sudoeste da Bahia, campus de Itapetinga.Universidade de Lavras- MG, 2013. Disponível em: . Acesso em: 24 ago. 2022;

SANTOS, TÁLLTON CHALACO LACERDA (2016). Estudo de Microgeração Solar Para Uso em Estabelecimento Comercial em Santa Maria – DF. Dissertação de graduação em Engenharia de Energia, Universidade de Brasília, Campus Gama, DF, 79p;

RISEN ENERGY. Disponível em: Acesso em: 03 set.2022;

Villalva, M. G.; Gazoli, J. R. Energia Solar Fotovoltaica. Conceitos e Aplicações, Edição 1. Reimpressão 4, São Paulo, 2013;

ANEXO A – RESULTADO DA SIMULAÇÃO NO PVSOL