Sistema de Conexão ON-GRID

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1 ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICAT CNICA- ECONÔMICA DE ES DE PEQUENO PORTE Introdução Apresentação Carlos Eduardo Kroth Orientador: Prof. Dr. Jorge Antonio Villar Alé Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul como parte dos requisitos para obtenção do diploma de Engenheiro Elétrico. Porto Alegre, Novembro 2012 O que é Energia Eólica? E É a energia gerada a partir dos ventos. Uma abundante fonte de energia, renovável, limpa e disponível em todos os lugares em quantidades que variam geograficamente e aleatoriamente. Sendo uma das formas de se gerar energia que menos agride ao meio ambiente: Mantém sem grandes mudanças o habitat dos seres vivos. Não emitem gases de efeito estufa. O Potencial Eólico E Brasileiro O Aerogerador Segundo o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, o Brasil é o país da América Latina com maior capacidade de produção de energia eólica. É um conversor de energia Onde as pás captam energia cinética oriunda do vento, convertendo em energia mecânica entregue ao gerador, que converte em energia elétrica. Fonte: Smart Energy. 1- Pás 2- Cubo 3- Eixo 4- Caixa de engrenagem 5- Gerador 6- Unidade de controle 7- Freio 8- Sistema hidráulico 9- Nacele 10- Instrumentos de medição 11- Torre

2 Classificação dos Aerogeradores Configurações Elétricas Potência Nominal: Pequeno Porte Médio Porte Grande Porte Menor que 500 kw Entre 500 kw e 1 MW Maior que 1MW OFF-GRID ON-GRID Eixo de Rotação: Aerogerador Aerogerador Desconectado Conectado Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal (TEEH) Turbinas Eólicas de Eixo Vertical (TEEV) da rede elétrica da distribuidora à rede elétrica da distribuidora Sistema de Conexão ON-GRID Sistema de compensação de energia elétrica Medidor Bidirecional ANEEL publicou a resolução normativa n o 482 em 17 de abril de Permite ao consumidor injetar na rede da distribuidora a energia não consumida, revertendo em créditos de energia ativa. Adequação do sistema de medição O&M do sistema de medição Prazo 240 dias para adequar seus sistemas e elaborar normas. Metodologia Informações do Local São Martinho da Serra - RS 50m»Torre Anemométrica: 52 m» 3 Anemômetros tipo Hélice: 10 m, 25 m e 50 m» 2 Sensores de Temperatura: 25 m e 50 m» 2 Sensores de Direção: 25 m e 50 m Local da lise: São Martinho da Serra - RS 25m» 1 Data Logger Ano: 2005 Sede do Observatório Espacial do Sul Integrante da rede SONDA Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais 10m Periodicidade: 10 min Dados utilizados: 25 m Velocidade Direção do vento Temperatura

3 Tratamento dos Dados Meteoroló Meteorológicos Comportamento do vento Histograma da Distribuição de Velocidade do Vento e Distribuição de Weibull Organização do banco de dados em uma planilha de cálculo. Velocidade Média Mensal. Dados anemométricos Velocidade Média Anual: 5,35 m/s % de ocorrência de vento Ajuste pela função Distribuição de Weibull Histograma da distribuição de velocidade do vento Determinado pelo Método Fator de Energia Fator de Forma (k) Fator de Escala (c) Método Iterativo Fator de Energia Temperatura Média Mensal. Rosa dos Ventos Anual. ke = 3 (Vm ) Vm 3 3 Γ 1 + Γ(a ) k ke' = 3 = Γ (b ) 1 Γ k c= Vm 1 Γ 1 + k Estimativas Escolha dos aerogeradores Distribuição de Weibull Curvas de Potência X Energia Anual Gerada (EAG) Fator de Capacidade (FC) Curvas de Potência Investimento Inicial Investimento Inicial 1 kw 5 kw 10 kw Todo o custo para se colocar em operação o aerogerador. BRASIL Investimento Inicial (R$) Custo Unitário (R$/W) EUA Fonte: Bergey WindPower

4 Custo da Energia Gerada (COE)» Investimento (R$)» Taxa de Juros (%) Parâmetros de Entrada:» % O&M (%)» EAG (kw)» Vida Útil (Anos) Receita pela Geração Parâmetros de Entrada:» EAG (kw)» Custo Energia (R$)» Inflação Energia Custo do Investimento I C i =. EAG Custo de O&M N i.(1+ i) N (1+ i) 1 Custos de Operação e Manutenção Parâmetros de Entrada:» EAG (kw)» Investimento (R$)» Custo O&M» Inflação O&M O & M I C 100 OM = EAG Custo de Geração C G= C i + P OM Financiamento Programa Fundo Clima do BNDES Em máquinas e equipamentos relacionados à redução de emissões de gases de efeito estufa se enquadram os aerogeradores de pequeno porte até 100 kw.» Capital próprio de 50 mil reais.» 5 anos para se quitar o empréstimo. A participação máxima do BNDES é de 90% do valor dos itens financiáveis, com até 8 anos para se quitar o empréstimo. Taxa de Juros = 5,5 % ao ano Custo Financeiro: 1,6% a.a. Remuneração Básica: 0,9% a.a. Taxa de Intermediação Financeira: isento. Remuneração da Instituição Financeira Credenciada: 3% a.a. Resultados da lise Potência [ kw] 1 2, Custo total aerogerador [R$] , , , ,00 Valor do empréstimo [R$] 0, , , ,00 Custo do empréstimo [R$] 0,00 (3.095,81) (49.150,19) (81.916,61) Custo O&M [R$] (4.742,45) (7.133,98) (12.590,37) (16.472,45) Receita pela geração [R$] , , , ,09 Vantagem Financeira [R$] (16.289,59) (6.838,86) ,81 (9.749,96) Índice de Lucratividade IL 0,54 0,87 1,12 0,92 Payback [anos] 28,93 22,20 19,15 21,74 Valor Presente Líquido [R$] (24.564,94) (28.214,82) (50.486,92) (84.702,97) Taxa Interna de Retorno [%] (5,32) (1,09) 0,69 (0,45) COE [R$/kWh] 2,29 1,44 0,86 0,79 Fator de capacidade [%] 15,32 16,31 18,18 12,83

5 lise Geral Foi adicionado ao trabalho um método que permite verificar a viabilidade econômica a partir: lise Geral Fator de Forma (k): Vento Médio Anual Velocidade do vento: Velocidade média: Variando entre 5,0 a 6,5 m/s. Fator de Forma (k): Pelo método Fator de Energia Variando entre 2,1 a 2,8. Utilizando a mesma sistemática da análise anterior, com os mesmos valores de máquinas e taxas financeiras. Ventos a 25 m de Altura [m/s] 5 5,5 6 6,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Ventos a 50 m de Altura [m/s] lise Geral Frequência do Vento Determina-se Multiplica-se Curva de Potência de cada Aerogerador Pela Função Distribuição de Weibull Determina-se Fator de Escala (c) para cada velocidade. Distribuição de Frequência do Vento para cada: Velocidade Fator de Forma (k).» Capital próprio de 50 mil reais.» 5 anos para se quitar o empréstimo. Obtendo a EAG para cada Potência, Fator de Forma (k) e Velocidade. Para velocidade de 6,5 m/s Prazo de recuperação do investimento inicial ou Payback Descontado É o tempo necessário para se recuperar todo capital investido. Payback = I Ra Receita anual Vantagem Financeira Previsão do montante financeiro ao final de um tempo determinado (20 anos). V FIN = R a I Receita anual

6 Índice de Lucratividade Valor Presente Líquido Método que serve como complemento ao anterior, fornecendo um índice de viabilidade. É o somatório dos ingressos futuros menos os desembolsos, acrescidos ao custo inicial. IL = Ra I Taxa Interna de Retorno É a taxa mínima de retorno aceitável que expressa à rentabilidade percentual do investimento. 0= N n =o FC n I (1 + TIR )n N FCn VPL = I n ( 1 + i) n =o Receita anual Taxa de Juros Resultados da lise Potência [ kw] Custo total aerogerador [R$] Valor do empréstimo [R$] Custo do empréstimo [R$] Custo O&M [R$] Receita pela geração [R$] Vantagem Financeira [R$] Índice de Lucratividade IL Payback [anos] Valor Presente Líquido [R$] Taxa Interna de Retorno [%] 1 2, , , , ,00 0,00 (3.095,81) (49.150,19) (81.916,61) , , , ,83 1,05 1,82 0,00 (4.742,45) 1.607,90 19, ,00 (7.133,98) ,48 13, ,00 (12.590,37) ,39 2,39 13,66 (14.753,08) (831,30) ,80 1,30 0,76 0,50 0,38 COE [R$/kWh] 26,99 Fator de capacidade [%] 5,34 30,83 6,65 32, ,00 (16.472,45) ,78 2,58 13, ,63 6,99 Conclusões lise econômica em São Martinho da Serra lise geral supondo Ventos a 6,5 m/s e k=2,1 0,45 24,44 Inviável com as condições analisadas Viabilidade Econômica Aerogeradores de 5kW e 10kW

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