ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 2379EE2

Transcrição

1 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 2379EE2 2º semestre de 2016 Prof. Alceu Ferreira Alves

2 Na última aula: Revisão Condições Padrão de Teste (STC, NOTC) Massa de Ar Ângulos do Sol em relação à Terra Inclinação dos painéis Efeito da temperatura 2

3 Efeito da Radiação na Geração FV Corrente do Módulo depende diretamente da irradiância 3

4 Efeito da Temperatura na Geração FV Aumento na Temperatura reduz a tensão fornecida pelo módulo e, consequentemente, a potência gerada 4

5 Efeito da Temperatura na Geração FV Coeficiente de Temperatura necessário para estimar a tensão mínima e a tensão máxima de um arranjo fotovoltaico, devido à variação da temperatura das células fotovoltaicas (verão/inverno) 5

6 Efeito da Temperatura na Geração FV Caso não seja fornecido o Coeficiente de Temperatura há uma tabela de valores genéricos para estimar a tensão mínima e a tensão máxima 6

7 Sombreamento Em situação normal de funcionamento, o módulo fotovoltaico está recebendo radiação solar, as junções PN estão reversas e a incidência de fótons provoca DDP e corrente elétrica 7

8 Sombreamento Sob determinadas condições, se parte do módulo fotovoltaico receber uma sombra, uma ou mais células fotovoltaicas se comporta como diodo diretamente polarizado 8

9 Sombreamento Nessa situação, dependendo da corrente que circula pela carga, o material semicondutor sombreado pode se aquecer a ponto de ser danificado pelo calor O local danificado é chamado de ponto quente (hot-spot) O dano é permanente Isso acontece quando, ao invés de gerar, o módulo recebe corrente Se o sistema operar com baterias, a corrente pode ser muito alta e destruir o módulo fotovoltaico 9

10 Diodo de Desvio By-pass diode Diodo de desvio ou de passagem, evita que excesso de corrente passe na célula com polarização inversa devido ao sombreamento, protegendo-a (normalmente aplicado a um conjunto de células, em geral 18 ou 20) 10

11 Diodos de Bloqueio Diodo de bloqueio normalmente usado em sistemas que utilizam bateria, evitam que o painel se torne uma carga para a bateria, descarregando-a rapidamente (normalmente aplicado a cada string) 11

12 Diodos de Bloqueio 12

13 Sistemas Fotovoltaicos classificação Sistemas Isolados (off-grid) Sistemas Conectados à Rede (on-grid ou grid-tie) 13

14 Sistemas Fotovoltaicos classificação Sistema Isolado não é conectado à rede de distribuição Pode ser Híbrido ou Autônomo(Puro) Sistema autônomo pode ter armazenamento (ou não) 14

15 Sistemas Fotovoltaicos 15

16 Sistemas Fotovoltaicos 16

17 Sistemas Fotovoltaicos 17

18 Sistemas Fotovoltaicos Sistema Isolado não é conectado à rede de distribuição Pode ser Híbrido ou Autônomo(Puro) Sistema autônomo pode ter armazenamento (ou não) Sem armazenamento Ex.: bomba d água Com armazenamento Ex.: iluminação Sistema autônomo CA aplicações domésticas (rural) Sistema autônomo CC sistemas de comunicação em locais distantes 18

19 Sistema Fotovoltaico Autônomo Principais Componentes 19

20 Sistema Fotovoltaico Autônomo 20

21 Sistema Fotovoltaico Híbrido Opera juntamente com outra fonte de energia (co-geração): Eólica (recomenda-se armazenamento) Gerador alimentado por motor a combustão (dispensa baterias) PCH (ou outra) 21

22 Sistemas Fotovoltaicos classificação Sistema Conectado à Rede (on-gridou grid-tie) injeta energia na rede de distribuição da Concessionária Pode ser de Grande Porte (Usinas ou Fazendas Solares) Ou de Pequeno Porte (residencial) 22

23 Sistema Fotovoltaico On-grid Sistema Conectado à Rede é conectado à rede de distribuição O potencial gerado é injetado na rede A rede age como uma carga, absorvendo a energia Geralmente não utilizam sistemas de armazenamento Dependem de regulamentação e legislação, porque usam a rede de distribuição das concessionárias 23

24 Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Principais Componentes 1) Módulos Fotovoltaicos 2) Inversor Grid-tie 3) Interruptor de Segurança 4) Quadro de Distribuição 24

25 Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Principais Componentes 5) A energia elétrica gerada alimenta as cargas residenciais 6) A energia excedente é injetada na rede, e é medida através de medidor eletrônico bidirecional 25

26 Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Inversor Grid-tie(também conhecido como Inversor On-grid) 26

27 Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Inversor Grid-tie( Inversor On-grid) 27

28 Inversor Grid-tie( Inversor On-grid ) Totalmente diferente do inversor utilizado em sistemas autônomos (estrutura de controle e acionamento) Rigoroso controle de tensão, fase e frequência Alta tecnologia envolvida Busca do MPP Isolados ou não (peso, tamanho, custo) 28

29 Inversor Grid-tie( Inversor On-grid ) Principais funções: Converter CC em CA, em fase, amplitude e frequência compatíveis com a rede de distribuição Ajustar-se ao ponto de máxima potência (MPP) do arranjo fotovoltaico, conseguindo o seu maior rendimento Registro Operacional, guardando/transmitindo os dados durante o seu funcionamento, através de displays, cartões de memória, rede de dados, etc. Proteção em CC e em CA, como por exemplo: proteção contra curtos-circuitos, inversão de polaridade, sobrecorrente e sobretensão, descargas atmosféricas, corrente residual, etc. 29

30 Conexão do Inversor Grid-tie Diretamente à rede a energia é fornecida ao sistema e utilizada pelos consumidores mais próximos 30

31 Conexão do Inversor Grid-tie Através do ponto de conexão da edificação com a concessionária energia elétrica gerada é consumida pela própria edificação, e somente o excedente é fornecido à rede Até 5 kwp são, geralmente, monofásicos Para sistemas de maior potência, geralmente trifásicos É possível agrupar inversores monofásicos para constituir um sistema trifásico 31

32 Inversor Grid-tie( Inversor On-grid ) Características desejáveis: Alta eficiência de conversão (tanto na carga nominal quanto em cargas parciais) Alta confiabilidade e baixa manutenção Operação em ampla faixa de tensão de entrada Baixo conteúdo harmônico Baixa emissão de EMI e de ruído audível Tolerância aos surtos de carga Garantia, boa isolação, proteções eficientes 32

33 Ilhamento Situação na qual a rede de distribuição é desenergizadae um (ou mais) SFCR tem capacidade de suprir a demanda de potência em determinada seção da rede Sua proteção não atua e o SFCR tenta suprir a demanda solicitada Problema: segurança (a rede deveria estar desenergizadae não está) Perigo: procedimentos de segurança obrigam o aterramento das fases durante a manutenção Inversores Grid-tie obrigatoriamente devem ter proteção antiilhamento(abnt NBR IEC 62116:2012) 33

34 Calendário dos Seminários A sala foi dividida em grupos e os temas definidos As datas de apresentação estão disponibilizadas em 34