ESTUDO DE INSTALAÇÃO FOTOVOLTAICAS ISOLADAS E CONECTADAS À REDE ELÉTRICA. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul.

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1 ESTUDO DE INSTALAÇÃO FOTOVOLTAICAS ISOLADAS E CONECTADAS À REDE ELÉTRICA Bolsista Apresentador: Diego Leonardo Bertol Moraes. Coordenador: Airton Cabral de Andrade Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Resumo Atualmente, consumo de energia elétrica no planeta e no Brasil vem crescendo consideravelmente, devido ao crescimento industrial e populacional, em geral a população vem crescendo desordenadamente, se deslocando para regiões onde não existem condições básicas ou planejamento em saneamento básico e distribuição de energia elétrica, algumas cidades no mundo enfrentam racionamentos, rodízios que necessita uma alta tecnologia para fazer fornecimento de energia de diversos pontos para suprir localidades deficientes, tecnologia e trabalho este que geram elevados custos e investimentos que precisam ser feitos na área. As fontes geradoras de energia mais comuns no Brasil são: Hidroelétricas, termelétricas e nucleares. Usinas hidroelétricas são soluções muito eficientes mas dependem de zonas com abundância em água e quando instaladas em determinada localidade, desequilibram o ecosistema local, com as cheias do leito do rio, afetando desde animais que habitam a localidades até desapropriações de terras produtivas ao plantio pelo leito. Usinas termelétricas dependem do carvão mineral ou gás natural que por final precisam ser extraídos de uma mina desequilibrando um sistema e ainda gerando gases que prejudicam o meio ambiente com o aquecimento global, não são ecologicamente corretas e os investimentos em geração de energia elétrica são altíssimos. Usinas nucleares são muito eficientes mas geram lixo radioativo, lixo este que necessita um descarte adequado pois pode gerar graves danos ao meio ambiente e aos seres humanos se descartado de forma inadequada, e para que ocorra o descarte adequado necessita se tecnologia e custos elevados, como utilizam elementos radioativos se houver um acidente nuclear os danos seriam incalculáveis. 890

2 A proposta em questão realiza um estudo do comportamento de um sistema fotovoltaico conectado a uma rede local de energia elétrica, o sistema é constituído por painéis solares fotovoltaicos, que por intermédio de conversores (CC-CA) do tipo Grid tie, são acoplados a uma rede de energia elétrica local, injetando energia elétrica gerada pelos painéis na tomada entre outras palavras sem a necessidade de uso de baterias. O objetivo do estudo é analisar o comportamento do sistema conectado à rede, pois o princípio de funcionamento se baseia em geração de energia pelos módulos fotovoltaicos, onde o processo mais importante passa pelo inversor, pois ele precisa fazer uma análise da rede antes de fazer a conexão com os painéis, verificando a onda senoidal da rede e gerando uma cópia fiel desta onda com amplitude ligeiramente mais alta que a da rede, criando um fluxo contrário e proporcional de energia a fim de realizar a injeção de energia na rede local, conectando-se sem causar danos ao equipamento e a rede. O dimensionamento do sistema é um ponto muito importante do sistema, pois se for ajustado adequadamente o sistema tem alto ganho de eficiência de funcionamento. No Brasil ainda não existe nenhum tipo de regulamentação para a homologação de sistemas conectados à rede. Este tipo de sistema se mostra extremamente eficiente em países como Alemanha, Espanha, Estados Unidos, Japão entre outros. Nestes países existem regulamentações, códigos, normas de uso e incentivos governamentais deste tipo de sistema, onde praticamente só apresenta vantagens em questões ambientais. Para o Brasil uma grande vantagem de regulamentar o uso do equipamento, seria que a partir de um ponto de instalação estaria sendo gerada e distribuída a energia, aliviando as redes locais, pois não necessitaria do uso de linhas de transmissão, reduzindo as sobre cargas nas redes e diminuindo a capacidade das fontes geradoras usinas hidroelétricas, termelétricas e nucleares, as mais prejudiciais ao meio ambiente. 891

3 Introdução A energia solar fotovoltaica consiste na conversão direta da radiação deo sol em energia elétrica, através do efeito fotovoltaico. O fato de se tratar de um recurso abundante, bem distribuído e considerado inesgotável torna a tecnologia muito atrativa do ponto de vista técnico. Segundo Pereira e Gonçalves (Pereira, 2008). Os custos de geração fotovoltaica, que ainda são mais elevados se comparados com outras tecnologias disponíveis, encontram-se em queda devido ao aperfeiçoamento e difusão da tecnologia nos últimos anos. Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) vêm contribuindo significativamente para tal redução. As aplicações de energia solar fotovoltaica ao redor do mundo ganharam expressão a partir dos sistemas isolados. Mais recentemente, movidos por incentivos governamentais e investimentos de empresas do setor, a utilização dos (SFCR) fez com que a capacidade instalada de sistemas fotovoltaicos crescesse bastante. O presente trabalho é desenvolvido por motivação na contribuição de um mundo melhor, pois atualmente praticamente toda energia que é gerada é consumida, e segundo economistas e matemáticos quando uma curva de um gráfico não nos mostra suficiente folga para operação de um sistema, ele esta próximo de um colapso, se tratando de energia elétrica, graves conseqüências podem vir a acontecer, e o meio ambiente é a maior vítima seguido pelo ser humano. Os setores que estudam novas tecnologias vêm ganhando terreno a largos passos em diversas áreas, e se energia elétrica é o que move o planeta, esta precisa de atenção especial. Sendo assim, o trabalho desenvolvido esta focado diretamente neste tópico, pois este tipo de sistema, apresenta uma grande expectativa de vir a ser utilizado no Brasil em um futuro próximo, trazendo grandes benefícios a todos utilizarem, pois é uma forma muito simples de rápida instalação, limpa e eficiente de gerar e transmitir energia elétrica e pode vir a poupar muito o meio ambiente, pois não gera lixo tóxico, como o chumbo e metais pesados das baterias utilizadas em sistemas tradicionais fotovoltaicos, nem gases de efeito estufa como nas usinas termelétricas e nem agredindo a fauna ao longo dos leitos dos rios que são inundados na construção de usinas hidroelétricas. 892

4 Metodologia O trabalho foi realizado a partir de um projeto de instalação de um mini sistema que deverá ser instalado na fachada Norte do Museu de Ciência e Tecnologia da PUCRS. A partir do dimensionamento do conjunto foi observado o comportamento de cada bloco do sistema em funcionamento, visando analisar toda parte de segurança, para que estes equipamentos possam vir a ser utilizados nas residências. Para o sistema em operação, deve ser observando o comportamento em dias parcialmente nublados, dias chuvosos e dias ensolarados verificando sua eficiência e podendo assim projetar previsões de geração de energia e determinar a sua viabilidade de instalação em determinados casos. Os procedimentos utilizados para a verificação e análise em funcionamento de cada bloco foram obtidos por meio de sensores instalados e pontos estratégicos, enviando os dados para uma central computadorizada e por final analisados e comparados certificando a sua funcionalidade e eficiência em operação, podendo assim ser demonstrado com fundamentos comprovados e serem produzidos e utilizados em grande escala de consumo. 893

5 Resultados / Discussão Os resultados obtidos até o momento, foram baseados em estudos desenvolvidos anteriormente e durante o período da pesquisa. Como fator de extrema importância tem-se os estudos relacionados ao movimento rotacional e translacional da Terra em relação ao Sol, pois a partir destes dados, pode-se determinar potência de radiação solar em qualquer posição do planeta. Sendo assim, é possível a obtenção de cálculos com maior precisão no momento de escolha de posicionamento dos painéis. Estudos nos processos de fabricação dos painéis foram feitos para uma melhor compreensão de funcionamento dos mesmos, sabendo que os painéis operam nominalmente a uma temperatura de 25 C com irradiância solar de 1000w m², espectro correspondente a uma massa de ar 1,5 e que na prática estas condições dificilmente ocorrem, e que podem levar a célula fotovoltaica a trabalhar abaixo de sua eficiência esperada. Considerando estes fatores, precisa-se otimizar o sistema ao máximo, dando atenção a todos os detalhes possíveis. Outro ponto que exige extrema atenção é o conversor (CC-CA), pois tal equipamento é de extrema importância, ele realiza a conexão entre a energia gerada pelos painéis e a rede local onde será conectado o equipamento, através da leitura da onda senoidal e acoplamento. Em diversos caso relatados foram observados que quando um sistema é superdimensionado, existe a possibilidade de corte do conversor nos períodos entre 11:00hs até às 14:00hs para dias limpos, em virtude da potência das células solares atingirem picos de potência, ultrapassando assim a potência nominal de operação do conversor. Um dimensionamento que seria teoricamente ideal indica que o conversor deve operar em 90% da potência nominal, para evitar possíveis cortes no momento de maior irradiância solar em dias limpos, reduzindo assim a eficiência do sistema. 894

6 Conclusão Sistema solares conectados à rede são economicamente viáveis e diversificam a matriz energética e evitam problemas de perdas por transmissão. E importante que exista uma legislação regulamentando a conexão de fontes alternativas de geração de energia conectadas à rede elétrica. Não se encontra no mercado Brasileiro, a maior parte dos elementos necessários para as instalações de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. Referências bibliográficas: Dias, J.B., Instalação Fotovoltaica Conectada à Rede: Estudo experimental para a otimização do fator de dimensionamento, Porto Alegre: UFRGS.Tese 2006 Pereira, O. L. S.,Gonçalves, F. F. Dimensionamento de Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica, Revista Brasileira de Energia: Vol 14 nº 1 primeiro semestre, pp