Eng. Carlos Alberto Alvarenga Tel.:

Transcrição

1 Eng. Carlos Alberto Alvarenga Tel.:

2 Características da energia solar Potenciais de geração de eletricidade - Níveis solarimétricos regionais Tipos de sistemas fotovoltaicos O sistema fotovoltaico e seus componentes A tecnologia fotovoltaica e a célula solar O módulo solar e suas características Aspectos de mercado no mundo e no Brasil Instalação de sistemas fotovoltaicos- Aspectos técnicos, logísticos, econômicos e legais Operação e manutenção Perspectivas do uso de sistemas fotovoltaicos na universalização do uso da energia.

3 O aproveitamento da energia solar para geração de eletricidade Características da energia solar Potencial regional para aproveitamento da energia solar

4

5 Como é produzida: fusão de hidrogênio com produção de hélio Distribuição espectral comprimento de onda: 0,3 a 3,0 µm temperatura o C Chega à Terra W/m 2 Parte é absorvida pela atmosfera e refletida Chega ao solo W/m 2 Componentes da radiação solar global: radiação direta e difusa

6

7 Renovável - Inesgotável Gratuita Baixo impacto ambiental Alternativa às fontes convencionais Distribuída pela superfície da terra Baixa densidade energética Variável espacialmente Influência de fatores meteorológicos Variável no tempo: ano a ano, sazonal e diária Necessidade de armazenamento

8 Importância de se ter dados dos níveis de radiação solar do local do projeto Para estimativa da energia produzida Para cálculo do banco de baterias Como obter os níveis de insolação Consultar tabelas e mapas solarimétricos Estações meteorológicas próximas Site:

9 Unidades dos dados de radiação solar nível instantâneo de radiação - W/ m 2 energia acumulada kwh/m 2 /dia número de horas com sol máximo h/dia Níveis solarimétricos médios brasileiros (horizontal) Média anual: Nordeste 5 a 6 horas/dia Amazonia/Sudeste - 4 a 5 horas/dia Sul 3,5 a 4,5 horas/dia

10 Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil

11 Dados solarimétricos de Salvador-BA Latitude: 13,0S Longitude 38,5W Número médio diário de horas equivalentes de Sol pleno Radiação solar global no plano horizontal MES JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Radiação MÍNIMO : 3.53 MÁXIMO : 6.75 MÉDIA : 5.41 DELTA: 3.22 Radiação solar global no plano dos módulos inclinados de 13 o MES JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Latitude (12N) : MÍNIMO : 3.88 MÁXIMO : 6.27 MÉDIA : 5.45 Delta : 2.39 Radiação solar global no plano dos módulos inclinados de 10 o MES JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Maior Média (10N) : MÍNIMO : 3.83 MÁXIMO : 6.36 MÉDIA : 5.45 Delta : 2.53 Radiação solar global no plano dos módulos inclinados de 35 o MES JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Maior Mínimo(35N): MÍNIMO : 4.16 MÁXIMO : 6.34 MÉDIA : 5.05 Delta : 2.17

12 Desenvolvimento e primeiras utilizações Países onde se desenvolveu Participação na matriz energética mundial Desenvolvimento no Brasil: Telecomunicações Eletrificação rural-programas governamentais Modelos de eletrificação e sustentabilidade Fabricação nacional e desenvolvimento tecnológico

13 Setor Diversos Eletrificação rural Comunicações Híbridos Conectados à rede Centrais solares Total

14 Geração de eletricidade solar fotovoltaica Sistemas isolados, hibridos e mini-redes Sistemas de bombeamento d água Sistemas interligados a rede Centrais solares

15 Eletrificação rural -iluminação-tvbombeamento d água Estações de telecomunicação e telemetria Telefones públicos em comunidades remotas e rodovias Sinalização luminosa de torres e obstáculos Proteção catódica de estruturas metálicas Iluminação pública Barcos, veículos, etc.

16 Vantagens específicas autonomia evita redes de distribuição geração distribuída confiabilidade energia elétrica sem interferências externas modularidade

17 Sistema fotovoltaico para telefone público rural

18

19 Sistema fotovoltaico do Parque Nacional da Serra da Canastra

20 Sistema fotovoltaico de estação repetidora de rádio

21 Sistema fotovoltaico rural no norte de Minas Gerais

22 Sistema fotovoltaico integrado com aquecedor solar

23 Poste de iluminação pública fotovoltaica

24 Sistema de bombeamento d água no norte de Minas Gerais

25 Carro elétrico fotovoltaico

26 Estacionamento fotovoltaico

27 Novo parque solar em Espenhain-Alemanha Photo: Shell Solar

28 Usina solar fotovoltaica de 4 MW conectada à rede elétrica

29 Geram em corrente contínua Necessitam de armazenamento

30

31

32 Sinalizador noturno solar

33 Iluminação pública Solar

34 Baterias Módulos Fotovoltaicos Aerogerador Motogerador Controle de Geração e Carga Inversor Equipamentos Consumidores

35 Sistema fotovoltaico de geração de eletricidade conectado à rede

36

37 Célula fotovoltaica elemento básico do sistema tensão entre 0,4 e 0,5 V O efeito fotovoltaico física da conversão de fótons em eletricidade construção da célula

38

39 silício mono cristalino mais difundidas eficiência teórica de 27% - comercial entre 11% e 13% processo de fabricação complexo silício policristalino mesmo material mas não é um único cristal menor eficiência maior área filmes finos tecnologia em desenvolvimento-perspectivas de custos mais baixos processos menos complexos de fabricação silício amorfo disseleneto de cobre-índio - CIS telureto de cádmio arsenieto de gálio

40 Módulo Fotovoltaico unidade básica para venda detalhes construtivos pode ser ligado à bateria tensão nominal 12 V 33 a 36 células potência de pico: 5 a 165 W

41 Eficiência do módulo Eficiência=potência máxima / (radiação x área) Monocristalino eficiência de 11 a 13% Influência da temperatura Condições padrão Os dados de placa são baseados nestas condições Radiação solar padrão = W/m 2 temperatura padrão da célula = 25 o C Condições reais

42 Curva característica IxV Corrente de curto-circuito - Ampere Corrente de potência máxima - Ampere Tensão de circuito aberto - Volt Tensão de potência máxima - Volt Potência máxima Watt pico

43

44

45 Que bateria usar? Estacionária - evitar usar automotiva Ciclo carga-descarga muito severo vida útil elevada baixo nível de perdas-alta eficiência autodescarga reduzida alta capacidade de armazenamento baixo nível de manutenção custo razoável Influência da temperatura

46 Influencia da temperatura e da profundidade da descarga na vida útil da bateria

47 Controlador de carga Função básica - proteger a bateria Sinaliza status do sistema Monitora a tensão da bateria

48 FICHA TÉCNICA Regulador de carga ISOLER 10/20/30 Dados Técnicos ELÉTRICAS Tensão nominal Bitensão: seleção automática 12/24 V Corrente máxima do gerador Corrente máxima da carga Sobrecarga admissível Autoconsumo 10 A 20 A 30 A 10 A 20 A 30 A 25% 25% 25% < 30 ma Perda máxima geração/carga Capacidade térmica < 1 W/1 W < 2 W/2 W < 3 W/3 W 40 A 40 A 40 A

49 Função básica-suprir as cargas de corrente alternada Necessidade de uso do inversor Características desejáveis do inversor tensão de saída com pouca variação suportar cargas elevadas de curta duração Forma de onda eficiência vida útil Como especificar um inversor

50

51

52 A eletrificação rural no Brasil Características da população não eletrificada Uso da tecnologia fotovoltaica - vantagens elimina o querosene menor custo de instalação e manutenção confiabilidade operacional evita redes elétricas geração descentralizada e limpa instalação rápida

53 Importância do dimensionamento A fonte de energia limitada e inconstante mas a necessidade da energia é constante e variável Energia produzida > Energia consumida Energia produzida é função da radiação solar incidente A energia consumida depende: Da potencia dos equipamentos ligados Do tempo de uso de cada equipamento A capacidade do banco de baterias depende do nível do consumo diário e da autonomia desejada para o sistema em períodos prolongados sem insolação

54 Sistemas Fotovoltaicos ANEEL Nome Consumo Potência Geração mín. diária exigida Geração diária wh/dia Kwh/mês Ah/dia Icc Vcc Módulo Ah/dia (W) A V 100W SIGFI ,3 11, ,9 SIGFI ,1 13, ,4 SIGFI ,1 19, ,4 SIGFI ,2 26, ,3 SIGFI ,0 34, ,8

55 Custos - entre R$30 e R$40 por Wp possibilidades de redução de custos Programas de instalação brasileiros Fatores para sucesso dos programas interesse dos consumidores Instalação interna manutenção auto-sustentada treinamento Tarifas Modelo ANEEL

56 Módulo 100 W (0,85m 2 ): R$1.500,00 R$15,00/Wp (quantidades maiores) Sistema rural (2 módulos de 100W + controlador de carga + baterias+inversor) instalado custa entre R$5 e 6 mil.

57 Escolha do local de instalação Evitar sombras atuais e futuras Evitar proximidade de estradas de terra Proteção contra animais, vandalismo e roubo Recomendações para instalação Direcionamento para o norte geográfico Inclinação de acordo com a latitude e o clima local Aterramento Cabos elétricos adequados Recomendações para manutenção

58 Aspectos logísticos Aspectos econômicos - custos Aspectos legais - legislação ANEEL - marco regulatorio Aspectos comerciais Fatores de sucesso

59 Operação e manutenção Manutenção preventiva e corretiva Troca da bateria Principais problemas potenciais Tarifação Custos