INSTALAÇÃO DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS NO IFC CAMPUS LUZERNA PARA PESQUISAS EM ENERGIAS RENOVÁVEIS

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1 INSTALAÇÃO DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS NO IFC CAMPUS LUZERNA PARA PESQUISAS EM ENERGIAS RENOVÁVEIS Autores: Felipe JUNG, Renan BALAN, Tiago DEQUIGIOVANI, Jessé de PELEGRIN, Marcos FIORIN Identificação autores: Estudante de Graduação de Engenharia de Controle e Automação Bolsista Interno, Estudante de Graduação de Engenharia de Controle e Automação Bolsista Interno, Professor orientador IFC-Campus Luzerna, Professor colaborador IFC-Campus Luzerna, Professor colaborador IFC-Campus Luzerna. Introdução Com o crescimento populacional, a demanda de energia elétrica brasileira vem crescendo ano após ano. Por possuir uma matriz energética extremamente dependente de apenas uma fonte de energia, a energia hidráulica, o Brasil fica vulnerável a períodos de crise, e os atuais períodos de seca evidenciam essa realidade. Crises energéticas impulsionam a maioria dos países a uma frenética busca por novas soluções em tecnologias e equipamentos que utilizem fontes de energias renováveis, como energia solar, eólica, biomassa. No Brasil, recentemente foram aprovadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), regras que permitem ao consumidor final instalar pequenos geradores em sua unidade consumidora. Dessa maneira a Aneel pretende incentivar o uso de mini e microgeradores que utilizem fontes de energias limpas e renováveis. O sol é a maior fonte de energia de nosso planeta, e parte desta energia pode ser aproveitada para a geração de eletricidade, podendo gerar, só no Brasil, cerca de 25 TWh por ano (Alves et al, 2014), e de diferentes maneiras. Dentre elas, está a conversão direta da energia solar em energia elétrica, que ocorre pelos efeitos da radiação solar sobre semicondutores instalados em placas fotovoltaicas. Nelas, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica devido a excitação dos elétrons na presença da luz solar. O Instituto Federal Catarinense campus Luzerna possui seis placas solares que estavam em desuso até o início dos projetos de pesquisa e extensão do ano de 2015 em Luzerna. Dois dos projetos aprovados no início deste ano se dedicam a estudar e pesquisar essas placas e suas aplicações. Portanto, o principal objetivo deste trabalho é instalar nas dependências do campus de Luzerna algumas das células fotovoltaicas para que possa se dar início a estudos sobre essa tecnologia, que vem se tornando mais importante a cada ano. Complementarmente, será feita uma primeira medição da energia gerada por essas células a fim de conhecer alguns dos dados importantes referentes ao potencial de geração fotovoltaica dessas placas em Luzerna.

2 Material e Métodos O desenvolvimento deste trabalho consiste em, primeiramente, fixar as placas solares no telhado do bloco de ensino do IFC Luzerna. Para isso, deve-se desenvolver um suporte para ser fixo na estrutura do prédio e de forma que as placas solares sejam fixas neste. Em seguida, devem-se passar os cabos que serão ligados às placas solares. Os dados fornecidos pelo fabricante das placas solares são apresentados na Tabela 1. Esses dados serão importantes para a escolha dos condutores que conduzirão a energia gerada das placas até o laboratório. Também são interessantes a fim de comparação com os dados que serão adquiridos em laboratório. Tabela 1: Dados das células fotovoltaicas Irradiação e temperatura da célula 1000 W/m 2 25 o C 800 W/m 2 45 o C Potência máxima 240 W 172 W Tensão máxima 29,8 V 26,7 V Corrente máxima 8,06 A 6,45 A Fonte: Kyocera [200-?]. As placas solares são conectadas em paralelo (BRAGA, 2008), de forma que a corrente gerada por cada uma delas se some e a tensão permaneça a mesma. Também deve ser conectado em série a essas placas um diodo de proteção que não permita que, se uma ou mais células não estiver gerando energia, a corrente passe pelas mesmas no sentido reverso, fazendo com que estas consumam energia, o que pode vir a danificá-la. Os cabos conectados às placas solares devem ser passados até o laboratório de eletrônica, onde, inicialmente, as pesquisas serão realizadas. Assim que o sistema estiver conectado e pronto para gerar energia, uma carga com valor adequado será conectada aos terminais positivo e negativo das células fotovoltaicas para fazer uma medição da potência gerada durante um determinado período de tempo. Essa medição será adquirida com um multímetro Minipa ET-2940 conectado a um computador através do software de aquisição de dados do próprio multímetro Bs86x Data Logging System

3 Resultados e discussão Primeiramente, foi definido a instalação de 4 das 6 placas presentes na instituição. Para instalar as placas solares no telhado do IFC foi necessário construir um suporte. Esse suporte foi feito utilizando calhas galvanizadas e barras roscadas e ele foi preso na própria estrutura do telhado. Como as quatro placas fotovoltaicas foram conectadas em paralelo, a corrente total do circuito à potência nominal deve chegar a 32 A, portanto, o condutor passado deve suportar essa corrente. Foi escolhido utilizar dois condutores de área de seção transversal de em paralelo para o terminal positivo e também para o terminal negativo. Cada um desses condutores tem capacidade de condução de corrente de 24 A, portanto, são adequados para a aplicação. As células fotovoltaicas foram instaladas no telhado do bloco de ensino do IFC como mostra a Figura 1. Figura 1: Placas Fotovoltaicas instaladas no IFC. Fonte: Próprio Autor (2015) Também foi conectado um diodo de 6 A em série com cada um dos painéis fotovoltaicos para evitar que os mesmos consumam energia se, por uma falha, ou uma sombra incidente em apenas parte das células, não estiverem gerando energia. Com os painéis fixos e os condutores instalados no laboratório de eletrônica do bloco de ensino do instituto, foi conectada uma carga de 2,8 para realizar uma medição da geração fotovoltaica desses painéis. O sistema de geração fotovoltaica, conectada a tal carga e sendo medida com o sistema de aquisição mencionado na seção de material e métodos, pode ser visualizado na Figura 2.

4 Figura 2 - Instalação da carga conectada à rede fotovoltaica. Fonte: Próprio autor, 2015 A Figura 3 mostra os gráficos dos dados coletados entre os dias 02 e 05 de agosto de Os gráficos mostram os valores de tensão, Figura 3(a) e, potência, Figura 3(b), gerada pelas células fotovoltaicas durante esses dias com carga resistiva de 2,8, o que representa uma potência drenada de até 270 W para uma tensão de 27,5 V. (a) Tensão gerada pelas células fotovoltaicas (b) Potência gerada pelas células fotovoltaicas Figura 3: Dados adquiridos nos dias 02 a 05 de agosto de Fonte: Autor Próprio (2015)

5 Pelos gráficos, observa-se que a tensão que os painéis fornecem é próxima a 27 V, porém ela decai facilmente para menos de 20 V. Também se observa que existe bastante oscilação na energia gerada, principalmente no período da tarde. Esse decaimento ocorre devido a sombras que incidem sobre os painéis causados por nuvens. Conclusão Este trabalho apresentou a instalação de quatro painéis fotovoltaicos nas instalações do IFC Luzerna. As células foram instaladas e estão à disposição dos projetos de pesquisa que estão sendo desenvolvidos no campus. Com o resultado obtido neste trabalho, o instituto pode ampliar a linha de pesquisa referente às fontes de energia renováveis, que é uma ampla área de engenharia e que, cada vez mais, vem tomando espaço no cenário energético brasileiro e mundial. Referências ALVES, Gustavo; MORAES, Luciano; MARAFÃO, Fernando; Serni, Paulo; SIMÕES, Marcelo. Energia Solar no Brasil: Legislação, Políticas Públicas e Desafios para a Instalação de Sistemas Fotovoltaicos e Termossolares. O Setor Elétrico, Ed. 104, pg 72-83, Setembro de ANEEL. Atlas: Energia Solar: Disponível em: < Acesso em 14 mar BRAGA, RENATA P. Energia Solar Fotovoltaica: Fundamentos E Aplicações. Nov pg. - Universidade Federal Do Rio De Janeiro, Escola Politécnica, Departamento De Engenharia Elétrica. Disponível em: < Acesso em: 14 mar KYOCERA, High efficiency multicrystal photovoltaic module Datasheet. Disponível em: < > Acesso em 06 set. 2015