I Seminário Nacional CIGRÈ de Energia Solar Fotovoltaica

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1 I Seminário Nacional CIGRÈ de Energia Solar Fotovoltaica Painel 2 Desempenho e qualidade de instalações fotovoltaicas Estudo de caso projetos PD&I ANEEL: USFV Tanquinho e Telhados Solares São Paulo, 22 de março de 2018.

2 Agenda A Projetos: PD /2011 Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho e PD /2014 Telhados Solares B Resultados C Conclusões 2 Fonte: Projeto PA0045

3 Agenda A Projetos: PD /2011 Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho e PD /2014 Telhados Solares B Resultados C Conclusões 3 Fonte: Projeto PA0045

4 Com capacidade instalada de 1,1 MWp, a planta de Tanquinho foi a primeira do estado de São Paulo Fonte: CPFL GRANDES NÚMEROS > Capacidade instalada: 1,1 MWp > # painéis usina: > # painéis centro tecnológico: 440 > Investimento: R$ 13,99 milhões (R$ 8,41 usina + R$ 5,58 planta BT e estudos) > Prazo: 54 meses (Testes até abr/16) PRINCIPAIS OBJETIVOS DO PROJETO > Construção de uma planta solar como laboratório real Arranjo técnico de P&D, inserção e teste de 5 tecnologias > Projetar e construir o sistema (Smart Integration) para monitorar e avaliar impactos da conexão da planta na rede de distribuição. > Monitoramento, análise do desempenho e avaliação técnico-comercial da inserção de plantas solares na rede > Avaliação da Complementariedade entre os sistemas solar e eólico > Gerar conhecimento e valor para o grupo CPFL, compartilhar informações, realizar troca de experiências e contribuir para o avanço da FV no Brasil 4 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

5 Trabalhamos com quase 30 diferentes parceiros colaborando com a absorção de know-how e desenvolvimento da cadeia produtiva Centros de pesquisa Fornecedores Cooperadas (Coord) > Executores P&D (7 empresas) 1 Universidade 2 Institutos de Pesquisa 2 de base tecnológica 2 engenharia e consultoria > Fornecedores de serviços (6 empresas) CPFL Serviços Projeto conexão MT (11.9 kv) Projeto e construção casa de comando Construção planta (montagem, ligação, conexão) Gestão obra SunEdison e EBES (projeto, PVs e Inversores) SETUP e CPqD (Smart Integration) > Empresas cooperadas (14) 13 utilizando recurso ANEEL 01 empresa, CPFL Renováveis, contrapartida 5 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

6 A planta foi projetada para contemplar 4 arranjos diferentes, utilizando 5 tecnologias de painéis FV (sendo uma nacional) e integração solar/eólica Arranjo 2 > p-si em estrutura fixa > painéis Yingli Arranjo 1 > Sistema tracker em um eixo (p-si) > 594 painéis Yingli > Gerador eólico, 6 kw, estudos integração - entre energéticos (solar e eólico) Arranjo 3 thin film > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa painéis (norte) Arranjo 4 filme fino > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa tipo shade > painéis Apollo DuPont Centro tecnológico 5 tecnologias (15 kwp) > Filme fino (a-µcsi, CdTe) > Silício cristalino (2 mono e 1 poli) 6 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

7 O projeto da USFV possibilitou avaliar inserção centralizada, mas e a questão de GD descentralizada? O projeto Telhados permite que a CPFL estude e se capacite em todas as formas de aplicação da FV USINAS DE LARGA Projeto nome ESCALA INSTALAÇÕES COMERCIAIS E INDUSTRIAIS No futuro, usinas solares de larga escala poderão complementar ou substituir fontes tradicionais de geração Nova possibilidade de atuação para a CPFL Renováveis Tanquinho Estabelecimentos comerciais e industriais poderão produzir grande parte da energia que consomem A CPFL Serviços poderá oferecer soluções de autoprodução, estabelecendo uma nova opção de serviços para os clientes INSTALAÇÕES DE PEQUENO PORTE Mesmo os consumidores de menor porte poderão produzir parte de sua energia com painéis solares A CPFL Serviços pode criar um modelo de negócios voltado ao varejo, abrindo um novo mercado Campinas, 25 de Julho de 2014 Foco do projeto atual 7

8 O projeto Telhados Solares da CPFL tem por objetivo avaliar os impactos da inserção da microgeração distribuída para o setor elétrico Objetivos do projeto > Instalação Massiva de Geradores Distribuídos em um alimentador simulando grande penetração > Teste de métodos e conceitos em escala real > Definição de metodologias para determinar impactos, manutenção, planejamento, operação e integração das micro-usinas nas distribuidoras > Comparativo com países com elevada quantidade de FV Principais ganhos para setor elétrico > Mapeamento dos impactos para a Distribuidoras da instalação massiva de microgeração fotovoltaica Investimento: R$ 14,8 milhões Prazo: 44 meses (nov/14 jul/18) > Identificação de metodologias que permitam adequar a Distribuição a essa nova realidade 8

9 O projeto está localizado em Barão Geraldo Campinas, região que combina características técnicas e visibilidade Distrito de Barão Geraldo Campinas SP 5 Alimentadores: BGE08, BGE09, BGE10, MDE22 e MDE25 Potência: 20 MVA Número de clientes: Alimentador Alvo do Projeto BGE10 Potência: 3,5 MVA Número de clientes: ~ Expectativa do Projeto Prossumidores: 231 Capacidade Instalada: 850 kwp Taxa Geração / Consumo: 20% Inserção massiva em transformadores de MT/BT 9

10 10 Região elétrica de instalação e monitoramento das microgerações

11 Agenda A Caracterização do projeto PD /2011 Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho B Resultados USFV Tanquinho C Conclusões 11 Fonte: Projeto PD /2011

12 Estabelecer e seguir de plano de ação de O&M: limpeza painéis e estação solarimétrica, termovisão, verificação de estruturas, verificação de conexões é de vital importância 13 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

13 Foram obtidos aprendizados de O&M de plantas fotovoltaicas e a correta aplicação de procedimentos reflete positivamente na geração da energia Realização de limpeza periódica Inspeção, verificação e reaperto presilhas Inspeção com termovisor para detecção de ponto quente e fissuras Monitoramento via COG Ponto quente - falta de aperto conexão 14 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

14 Resultados da manutenção realizada em 28/11/2016 pela equipe da CPFL Renováveis eliminou riscos e perdas na planta 2, melhoria execução Detecção de potno quente e substituição de terminais Detecção e substituição de placa de silício amorfo com defeito Detecção de ponto quente em inversor Fronius. Substituição 15 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

15 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 1 Sistema Fixo versus Sistema Móvel Arranjo 2 > p-si em estrutura fixa > painéis Yingli Arranjo 1 > Sistema tracker em um eixo (p-si) > 594 painéis Yingli 16 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

16 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 1 Geração total por arranjo no período Mai/2013 a Dez/2015 da tecnologia de silício policristalino mostra bom desempenho tracker ,78% Custo kwh tracker = R$ 616 Custo KWh sistema fixo = R$ 673 Os aprendizados e troca de experiências com outras empresas nos mostraram que o uso de sistemas tracker depende de cada projeto, tecnologia e região de construção, portanto, aprendizados devem ser levados em consideração na elaboração de projetos futuros Produtividade (Mai/13 até Dez/15) (MWh / MWp) Sistema tracker gerou 9,78% mais energia que os arranjos com estrutura fixa no período 17 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

17 ANÁLISE TÉCNICO-COMERCIAL Planta 1 Diagnóstico dos fatores de baixa performance foram identificados mediante análise aprofundada do problema Monitoramento e ensaios de curva I x V Potência do painel = 280 Wp Potência painel instalado apresenta decaimento dentro do previsto pelo fornecedor Ponto de atenção: bolhas no EVA que recobre as células dos painéis ponto de atenção (8 painéis de com 4 anos de uso) sem impactos na geração até o momento Manutenção periódica realizada em novembro/2016 não detectou pontos quentes em painéis nem aumento no número de bolhas 18 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

18 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 2 02 arranjos diferentes em estruturas fixas Arranjo 3 thin film > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa painéis (norte) Arranjo 4 filme fino > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa tipo shade > painéis Apollo DuPont 19 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

19 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 2 Caracterização dos arranjos, geração e fator de capacidade Geração total por arranjo no período Mai/2013 a Dez/2015 Estrutura Ângulo Inclinação dos módulos (tilt) Azimute Orientação Nº módulos Potência (kw p ) Nº inversores Meia-água Norte , Leste ,8 08 Duas-águas Oeste ,8 08 Pode-se verificar que a aplicação da tecnologia fotovoltaica para microgeração é aceitável em condições alternativas de inclinação e orientação azimutal (orientação do painel). 20 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

20 ANÁLISE TÉCNICO-COMERCIAL Planta 2 Diagnóstico dos fatores de baixa performance foram identificados mediante análise aprofundada do problema Teste realizado pela USP São Paulo laboratório credenciado INMETRO Nº de Série Condição Potência (W) Medição S AS Estoque 159,2 Simulador S AS Estoque 161,7 Simulador S AS Em uso 123,5 Simulador S AS Em uso 123,6 Simulador Potência do painel = 142 Wp Potência painel em estoque é maior que a potência nominal para compensar a perda estimada pelo fornecedor no primeiro ano Potência painel instalado apresenta decaimento maior que o previsto estando em torno de 13%. 23 Fonte: CPFL - Projeto PA0045 dados de medição e monitoramento

21 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 3 Avaliação de 5 tecnologias diferentes Centro tecnológico 5 tecnologias (15 kwp) > Filme fino (a-µcsi, CdTe) > Silício cristalino (2 mono e 1 poli) 24 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

22 ANÁLISE DE DESEMPENHO Planta 3 Relação de desempenho Performance de Set/2015 até Set/2016 do arranjo técnico de P&D plantas de 15 kwp Planta FV Tecnologia Fabricante Modelo Eficiência (%) (INMETRO) Potência (kwp) BT01 p-si Dya Solar SV-245D20 15,2 15,190 BT02 m-si Canadian Solar CS6P-250M 15,5 15,000 BT03 a-si/µsi Apollo-Dupont DA 142-C1 9,1 15,336 BT04 m-si Canadian Solar CS6P-265M 16,5 15,370 BT05 CdTe First Solar FS397-Plus 13,5 14,820 Melhor performance foi da tecnologia de silício monocristalino Telureto de cádmio teve melhor desempenho que policristalino e silício amorfo microcristalino O dois piores desempenho foram de a-si/µsi e p-si nacional 25 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

23 Importante realizar o monitoramento de grandezas e da geração. Sistema Smart Integration monitorando a geração das diversas tecnologias aplicadas no site Coleta e contabiliza energia gerada pelos diferentes arranjos e tecnologias Coleta e registra dados clima e sol Coletada dados de qualidade da energia gerada Permite realizar ensaios de simulação dos impactos de carga indutiva, capacitiva e não-linear. 26 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

24 MONITORAMENTO Produção x irradiação da USFV Tanquinho de Jan/2014 a Dez/2016 mostra que a usina manteve o desempenho constante no período 250,0 200,0 150,0 Irradiação x Produção Ano Total Produção MWh MWh MWh MWh MWh 100,0 50,0 0,0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez MWh 2014 MWh 2015 MWh 2016 IGH kwh/m2 IGH kwh/m2 IGH kwh/m2 Ano de 2016 mostra melhoria de O&M, pois com IGH menor teremos geração maior que 2014 Menor tempo de reestabelecimento Apenas 26 horas sem operação ao longo do ano devido a problemas na conexão 27 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

25 ANÁLISE TÉCNICO-COMERCIAL Medição realizada aponta pico de distorções harmônicas de corrente superiores a 300% para condições de baixa geração P < 20% Pnom poto de atenção para redes fracas (GD ou Usina) QDCA-1, Planta 2 Distorção total de: > Tensão > Corrente QGBT-1, Planta 1 Distorção total de: > Tensão > Corrente 28 Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

26 Agenda A Caracterização do projeto PD /2011 Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho B Resultados Telhados Solares C Conclusões 29 Fonte: Projeto PD /2011

27 O Sistema Online de Leitura (SOL), monitora 231 UCs coletando dados a cada 1 minuto São monitorados dados de tensão, corrente, potência, energia e eficiência Internet 3G SE Barão Geraldo 30

28 32 Ferramenta para análise, desenvolvida, permite avaliar o desempenho do sistema fotovoltaico

29 Existem UCs com transgressão dos limites de tensão estabelecidos pelo PRODIST Tensão de atendimento adequada DRC = 0 DRP = 0 Tensão de atendimento precária DRC = 0 DRP ~ 20% 34

30 É possível identificar a Reversão de Fluxo e o efeito Duke Curve em um transformador com inserção massiva de GD Condomínio Quinta da Fonte 15 sistemas FV (total de 36 kwp) Sobreposição das curvas de carga dos 27 dias de medição Amostras a cada 10 segundos 35

31 Fluxo de potência reverso chega a ser 47% maior que o fluxo direto em Trafo (45 kva) Fluxo direto (média baixa tensão) Fluxo reverso (baixa média tensão) Pico direto = 21,18 kw Pico reverso = 31,10 kw Energia Importada = kwh Energia Exportada = kwh 36

32 Agenda A Caracterização do projeto PD /2011 Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho B Resultados C Conclusões 37

33 Como aprendizados-chave do projeto para grandes empreendimentos sugerimos cuidados na definição de parceiros e tecnologia Do ponto de vista da tecnologia sugerimos adquirir componentes e equipamentos de fornecedores Tier 1, pois permite realizar benchmark e avaliar desempenho e satisfação junto a clientes e mitiga riscos devido a grande movimentação existente no setor (cuidado com eficiência ofertada) Para contrato é importante ter a garantia de desempenho global da usina (PR) pela vida do útil do empreendimento Entrega no local do empreendimento dos principais itens (módulos FV, inversores, eletrocentros) sejam de responsabilidade do(s) fornecedor(es) para garantir a integridade dos componentes (ENEL Green) Exigir teste com laudo de eletroluminescência de todos os módulos FV(possibilita identificar antes da montagem problemas como microfissuras) Fonte: Projeto PD /2011 (PA0045)

34 Deve-se ter atenção com o controle de V/Var e com a transferência de carga em alimentadores com inserção massiva de FV Recomendações Engenharia deve rever os procedimentos de controle Volt/Var em alimentadores com conexão massiva de sistemas FV. Deve-se rever os procedimentos de transferência/remanejamento de carga em alimentadores com conexão massiva de sistemas FV. 39

35 41 Por quê não?

36 Grato! Contato Antonio Roberto Donadon Analista de Inovação Tel: (19)