WORKSHOP: Inversores Híbridos com Sistemas de Armazenamento de Energia Aplicações dos Inversores Híbridos com Sistema de Armazenamento de Energia

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1 WORKSHOP: Inversores Híbridos com Sistemas de Armazenamento de Energia 1 Aplicações dos Inversores Híbridos com Sistema de Armazenamento de Energia Ildo Bet Ricardo Souza Figueredo

2 Agenda 2 INTRODUÇÃO; SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE COM BATERIA; SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE EMERGÊNCIA (BACKUP); ESTRATÉGIAS DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA; ALGUNS PRODUTOS DISPONÍVEIS NO MERCADO; CONCLUSÃO.

3 Introdução 3 Classificação dos Sistemas Fotovoltaicos: Sistemas Fotovoltaicos Isolados (OFF-GRID);

4 Introdução 4 SISTEMA FOTOVOLTAICO OFF-GRID LOAD AC LOAD OFF-GRID INVERTER DC INPUT DC OUTPUT SOLAR CHARGE CONTROLLER PV PV BATTERY BATTERY

5 Introdução 5 Classificação dos Sistemas Fotovoltaicos: Sistemas Fotovoltaicos Isolados (OFF-GRID); Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (ON- GRID);

6 Introdução 6 SISTEMA FOTOVOLTAICO ON-GRID PUBLIC GRID AC SOURCE ON-GRID INVERTER PV PV LOAD

7 Introdução 7 Classificação dos Sistemas Fotovoltaicos: Sistemas Fotovoltaicos Isolados (OFF-GRID); Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (ON- GRID); Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede com Bateria (ON-GRID e OFF-GRID).

8 Introdução 8 SISTEMA FOTOVOLTAICO (ON-GRID e OFF-GRID) PUBLIC GRID AC SOURCE HYBRID INVERTER PV PV BATTERY AC LOAD NON-CRITICAL LOAD BATTERY CRITICAL LOAD

9 Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede com Bateria 9 Objetivos Manter os sistemas fotovoltaicos em operação durante os períodos de interrupção do fornecimento da rede elétrica;

10 Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede com Bateria 10 Objetivos Manter os sistemas fotovoltaicos em operação durante os períodos de interrupção do fornecimento da rede elétrica; Armazenar e gerenciar de modo otimizado a energia produzida pelos módulos fotovoltaicos;

11 Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede com Bateria 11 Objetivos Manter os sistemas fotovoltaicos em operação durante os períodos de interrupção do fornecimento da rede elétrica; Armazenar e gerenciar de modo otimizado a energia produzida pelos módulos fotovoltaicos; Otimizar a utilização do sistema fotovoltaico para reduzir o tempo de retorno do investimento.

12 Sistema de Alimentação de Emergência 12 Aplicação 1) Sistema de Alimentação de Emergência (Backup)

13 Sistema de Alimentação de Emergência 13 Objetivo Prover a alimentação de cargas prioritárias durante a interrupção do fornecimento da rede elétrica.

14 Sistema de Alimentação de Emergência 14 Operação Durante os períodos de interrupção do fornecimento da rede elétrica, o inversor utiliza a energia fornecida pelos módulos fotovoltaicos e pela bateria, para a alimentação das cargas prioritárias.

15 Sistema de Alimentação de Emergência 15 UNIDADE CONSUMIDORA PUBLIC GRID REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY BATTERY PV AC LOAD LOAD PV

16 Sistema de Alimentação de Emergência 16 PUBLIC GRID AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV BATTERY

17 Sistema de Alimentação de Emergência 17 PUBLIC GRID ON AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV OFF BATTERY

18 Sistema de Alimentação de Emergência 18 PUBLIC GRID ON AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV ON BATTERY

19 Sistema de Alimentação de Emergência 19 PUBLIC GRID OFF AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV ON BATTERY

20 Sistema de Alimentação de Emergência 20 PUBLIC GRID OFF AC SOURCE ON-GRID INVERTER OFF-GRID INVERTER BYPASS SWITCH CHARGER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV OFF BATTERY

21 Estratégias de Gerenciamento de Energia 21 Energy Time-shift Autoconsumo (Self-consumption) Peak Shaving Motivação

22 Potência (kw) Estratégias de Gerenciamento de Energia 22 GERAÇÃO FV Hora

23 Potência (kw) Estratégias de Gerenciamento de Energia 23 GERAÇÃO FV Hora CONSUMO RESIDENCIAL

24 Potência (kw) Estratégias de Gerenciamento de Energia 24 GERAÇÃO FV HORA FORA DE PONTA HORA DE PONTA Hora TARIFAÇÃO HORO-SAZONAL INDÚSTRIA / COMÉRCIO

25 Estratégias de Gerenciamento de Energia 25 Energy Time-shift Autoconsumo (Self-consumption) Peak Shaving Possibilitam o uso otimizado da energia produzida pelos módulos fotovoltaicos, por meio do gerenciamento da carga e descarga da bateria nos momentos mais convenientes.

26 Energy Time-shift 26 Aplicação 2) Energy Time-shift

27 Energy Time-shift 27 Curva de demanda

28 Energy Time-shift 28 Exemplo: Na tarifação horo-sazonal, o valor da tarifa de energia depende do horário. HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA

29 Energy Time-shift 29 Objetivo Redução do consumo de energia elétrica da rede nos períodos em que o custo é mais elevado.

30 Energy Time-shift 30 Decisão de carga e descarga da bateria depende do custo da energia da rede elétrica, que nesse exemplo está associado ao horário. Custo da energia fornecida pela rede elétrica (R$) Horário fora de ponta (Baixo custo) Horário de ponta (Custo elevado) Ação do gerenciamento Carga da Bateria Descarga da Bateria

31 Energy Time-shift 31 Operação no horário fora de ponta Carga da bateria HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA A energia pode ser obtida dos módulos FV ou da rede elétrica.

32 Energy Time-shift 32 Operação durante o horário de ponta Descarga da bateria HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO Uso da energia FORA DE PONTA armazenada na bateria para a alimentação da unidade consumidora.

33 Energy Time-shift 33 HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA

34 Energy Time-shift 34 Para os consumidores enquadrados na tarifação horo-sazonal: Indústria e Comércio Tarifa Azul / Tarifa Verde; Residencial Tarifa Branca (futuro). A vantagem é: Redução do consumo de energia da rede elétrica no horário de ponta, que resulta em diminuição do gasto com a conta de luz.

35 Energy Time-shift 35 Para o sistema elétrico As vantagens são: Redução do pico de demanda no horário de ponta; Diminuição do risco de sobrecarga no sistema; Melhor aproveitamento da capacidade instalada devido a uma curva de carga mais nivelada.

36 Autoconsumo 36 Aplicação 3) Autoconsumo (Self-consumption)

37 Autoconsumo 37 UNIDADE CONSUMIDORA PUBLIC GRID E PV REDE AC SOURCE BATTERY HYBRID INVERTER PV AC LOAD E PV TOTAL PV LOAD BATTERY E PV UC

38 Autoconsumo 38 Objetivo Maximizar a utilização da energia produzida pelos módulos fotovoltaicos na própria unidade consumidora.

39 Autoconsumo 39 UNIDADE CONSUMIDORA PUBLIC GRID E PV REDE 150 kwh AC SOURCE BATTERY HYBRID INVERTER PV AC LOAD E PV TOTAL 200 kwh PV LOAD E PV UC 50 kwh

40 Autoconsumo 40 UNIDADE CONSUMIDORA PUBLIC GRID E PV REDE 40 kwh AC SOURCE BATTERY HYBRID INVERTER PV AC LOAD E PV TOTAL 200 kwh PV LOAD BATTERY E PV UC 110 kwh 160 kwh 50 kwh

41 Autoconsumo 41 Decisão de carga e descarga da bateria depende da relação entre a energia produzida pelos módulos FV (E FV ) e a energia consumida localmente (E UC ). Relação entre E UC e E FV Ação E FV > E UC (excedente de energia FV) Carga da Bateria E FV < E UC (déficit de energia FV) Descarga da Bateria

42 Autoconsumo 42 Para o proprietário do sistema fotovoltaico: É vantajoso aumentar o autoconsumo, quando o valor pago pela energia consumida da rede elétrica é maior do que o valor compensado pela energia exportada para a rede elétrica.

43 Autoconsumo 43 Para o proprietário do sistema fotovoltaico: É vantajoso aumentar o autoconsumo, quando o valor pago pela energia consumida da rede elétrica é maior do que o valor compensado pela energia exportada para a rede elétrica. sistema de tarifação adotado. incidência de impostos na fatura de energia.

44 Autoconsumo 44 Para o sistema elétrico: É vantajoso que a energia seja consumida no mesmo local de produção, pois desse modo, as perdas do sistema são reduzidas.

45 Peak Shaving 45 Aplicação 4) Peak Shaving

46 Peak Shaving 46 A fatura de energia elétrica dos consumidores do grupo A (atendidos em média e alta tensão 2,3kV) é composta da soma de 3 parcelas referentes ao: Consumo; Demanda; Ultrapassagem (quando a demanda medida é maior do que a demanda contratada). A tarifa de ultrapassagem é tipicamente 3 vezes maior do que a tarifa de demanda.

47 Peak Shaving 47 Objetivo Redução dos picos de demanda para evitar a ultrapassagem da demanda contratada.

48 Peak Shaving 48 Curva de demanda

49 Peak Shaving 49 Decisão de carga e descarga da bateria depende da relação entre a demanda medida e a demanda contratada. Relação entre a demanda medida e a demanda contratada Demanda medida < Demanda contratada Demanda medida > Demanda contratada Ação Carga da Bateria Descarga da Bateria

50 Peak Shaving 50 Demanda contratada

51 Peak Shaving 51 Demanda contratada

52 Peak Shaving 52 Demanda contratada

53 Peak Shaving 53 Para o consumidor: É vantajoso empregar a estratégia de peak shaving, pois ela possibilita a operação dentro dos limites da demanda contratada em instalações sujeitas a picos de demanda.

54 Peak Shaving 54 Para o sistema elétrico: Redução do pico de demanda; Adiamento de investimentos em infraestrutura; Melhor aproveitamento da capacidade instalada devido a uma curva de carga mais nivelada.

55 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 55 1) Inversores: 1.1) Inversores interativos com a rede; 1.2) Inversores híbridos (bateria externa); 1.3) Inversores híbridos (bateria integrada).

56 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado ) Inversores interativos com a rede (sem conexão direta dos módulos FV) PUBLIC GRID AC SOURCE GRID HYBRID INVERTER INTERACT. INVERTER AC LOAD LOAD BATTERY CONTROL BATTERY

57 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 57 Inversores interativos com a rede Acoplamento CA GRID-TIE INVERTER PV PUBLIC GRID AC SOURCE GRID HYBRID INTERACT. INVERTER INVERTER AC LOAD LOAD BATTERY CONTROL BATTERY

58 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 58 Inversores interativos com a rede Acoplamento CC PUBLIC GRID AC SOURCE GRID HYBRID INVERTER INTERACT. INVERTER AC LOAD LOAD BATTERY CONTROL BATTERY CHARGE CONTROLLER PV

59 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 59 Inversores interativos com a rede 4,6 6 kw 1,5 3,5 kva 4 6 kva

60 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 60 Inversores interativos com a rede 4 kva 8 kw 3 20 kw

61 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado ) Inversores híbridos (bateria externa) (conexão direta dos módulos FV e bateria externa) PUBLIC GRID AC SOURCE HYBRID INVERTER BATTERY PV AC LOAD LOAD PV BATTERY

62 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 62 Inversores híbridos (bateria externa) 2,4 6 kw 3 kw 3 5 kw

63 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 63 Inversores híbridos (bateria externa) 4,6 kw 6 10 kw

64 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado ) Inversores híbridos (bateria integrada) (conexão direta dos módulos FV e bateria integrada) PUBLIC GRID AC SOURCE HYBRID INVERTER PV AC LOAD LOAD PV BATTERY

65 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 65 Inversores híbridos (bateria integrada) 3,6-4,6 kw 2 6 kwh 5 kva 4,4 13,2 kwh 5 30 kva 9,2 13,8 kwh

66 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 66 Inversores híbridos (bateria integrada) 4,98 kw 7,2 10,8 kwh 4,6-12 kw 2,3 13,8 kwh 3-6 kw 2,5 18 kwh

67 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 67 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 2) Baterias

68 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 68 Baterias 2,5 15 kwh 7 10 kwh 8 kwh

69 Alguns Produtos Disponíveis no Mercado 69 Baterias 5 kwh 12 kwh

70 Conclusão 70 Os sistemas fotovoltaicos conectados a rede com bateria proporcionam: Aumento das funcionalidades e aplicações dos sistemas fotovoltaicos; Gerenciamento otimizado da geração e do consumo de energia na unidade consumidora; Redução do tempo de retorno do investimento.

71 WORKSHOP: Inversores Híbridos com Sistemas de Armazenamento de Energia 71 OBRIGADO!