SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE ELÉTRICA Sistemas de Energia - SIE Aula 13 Módulo VIII

Introdução O sistema FV conectado à rede elétrica opera em paralelismo com a rede de eletricidade. O sistema conectado é empregado em locais já atendidos por energia elétrica. Seu objetivo é reduzir ou eliminar o consumo da rede pública, ou ainda gerar excedente de energia.

Categorias de Sistemas FV Conectados à Rede Segundo definições da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), podem ser classificados em: Sistemas Descentralizados de Geração Distribuída: Microgeração: potência instalada até 100 kW; Minigeração: potência instalada entre 100 kW e 1 MW; Sistemas Centralizados: Usinas de eletricidade: potência acima de 1 MW.

Usinas de Geração Fotovoltaica A conexão é feita ao sistema elétrico através de transformadores e linhas de transmissão. Inversores de alta potência são utilizados para converter a tensão de saída do arranjo FV em CA e poderem ser conectados às cabines de transformação.

Usinas Fotovoltaicas Planta Solar em Jumilla – Espanha: Capacidade de 23 MW, possui 120.000 painéis solares, que abastecem 20.000 residências locais.

Usinas Fotovoltaicas Central Solar de Amareleja – Portugal: capacidade de 46 MW, abastece 30.000 residências.

Usinas Fotovoltaicas Usina Fotovoltaica Cidade Azul Localizada em Tubarão/SC. Projeto experimental, é considerada um laboratório em escala real. Contém 19.424 painéis solares que geram 3 MWp, e são capazes de abastecer 2.500 residências por ano. Foram investidos 30 milhões de reais no projeto. Toda energia produzida é repassada à rede da CELESC.

Usinas Fotovoltaicas Usina Fotovoltaica Cidade Azul

Resolução nº 482 da Aneel Publicada em 17 de abril de 2012, se tornou um marco para o setor de energias renováveis no Brasil. Permite o acesso da microgeração e minigeração de eletricidade (fotovoltaico, eólica, hidráulica e biomassa) à rede pública de distribuição. Usuários residenciais e empresas podem construir micro ou mini sistemas fotovoltaicos para consumo próprio.

Minigeração Fotovoltaica São instalados em consumidores comerciais e industriais. Suprem parcialmente ou totalmente o consumo de energia elétrica destes consumidores, reduzindo sua dependência da rede pública. Muitas empresas atualmente buscam soluções sustentáveis e ambientalmente corretas.

Minigeração Fotovoltaica

Minigeração Fotovoltaica

Microgeração Fotovoltaica São pequenos sistemas instalados em locais de baixo consumo de eletricidade. Se encaixam nesta categoria os consumidores residenciais, prédios comerciais, empresas ou qualquer outro consumidor atendido pela rede de distribuição. A eletricidade obtida dos módulos fotovoltaicos é consumida no próprio local. Se houver excedente, este é exportado para a concessionária, gerando créditos que podem ser descontados na conta de energia elétrica do consumidor.

Microgeração Fotovoltaica Os principais componentes de um SFCR são: Módulos Fotovoltaicos (arranjo fotovoltaico): correspondem à unidade de geração de energia; Inversor (Conversor CC-CA): utilizado para converter a corrente contínua gerada pelo arranjo em corrente alternada, devendo atender aos padrões da rede elétrica local. Rede Elétrica: é a rede de distribuição da concessionária local, que fornece energia para as instalações consumidoras. Medidores: têm a função de medir a quantidade de energia da rede consumida pela instalação elétrica e a quantidade de energia injetada na rede pelo SFCR.

Microgeração Fotovoltaica

Sistemas de Tarifação Venda de energia no mercado livre: Aplicam-se as regras que valem para usinas de outras fontes de energia, como hidrelétricas e térmicas. As tarifas aplicadas e os requisitos técnicos no mercado de comercialização são padronizados para esse tipo de conexão.

Sistemas de Tarifação Tarifação net metering (medida da energia líquida): Sistema de compensação de energia elétrica. Um medidor eletrônico registra a energia que a residência consome da rede pública e a energia que a residência produz e eventualmente exporta para a rede elétrica. O consumidor paga apenas a diferença entre o que consumiu e o que gerou. Pode ser adotada tanto uma configuração com dois medidores unidirecionais ou a configuração com um medidor bidirecional. Sua instalação deve ser solicitada à concessionária.

Sistemas de Tarifação Tarifação net metering (medida da energia líquida): A rede elétrica funciona como uma bateria: a energia é exportada à rede, e posteriormente é recuperada. A concessionária é obrigada a comprar a energia pelo mesmo valor que pagaria se comprasse de outras fontes. No Brasil, de acordo com a Resolução nº 482 da Aneel, o microprodutor de energia tem prazo de 36 meses para utilizar os créditos gerados.

Sistemas de Tarifação Tarifação net metering:

Sistemas de Tarifação Tarifação feed in: Sua instalação é muito vantajosa e rentável. A energia produzida pode ser totalmente injetada na rede. O produtor recebe um pagamento pelo que exporta. Esse pagamento é maior do que a energia consumida da rede pública. Em alguns países, para incentivar ainda mais o consumidor a se tornar produtor, ele recebe pagamento por toda a energia produzida (consumida por ele mesmo e exportada à rede pública).

Inversores Para Conexão à Rede Elétrica Para que a interligação do arranjo fotovoltaico com a rede elétrica convencional seja possível é indispensável a utilização dos inversores (conversores CC/CA); Estes equipamentos são responsáveis por adequar as características da energia disponibilizada pelos módulos fotovoltaicos aos padrões da rede, bem como monitorar a operação do sistema como um todo. Nos SFCR, os inversores fornecem corrente elétrica para os consumidores, não tendo a capacidade de fornecer tensão.

Inversores Para Conexão à Rede Elétrica Os inversores utilizados em SFCR têm como principais funções: Converter a corrente CC gerada pelo painel/arranjo fotovoltaico em CA: Como a corrente gerada através do efeito fotovoltaico apresenta-se na forma contínua, o inversor deve criar uma forma de onda alternada. O nível de semelhança com a forma de onda senoidal deve ser alto (pouca distorção).

Inversores Para Conexão à Rede Elétrica Rastreamento do Ponto de Máximo de Potência (MPPT – Maximum Power Point Tracking): Através do controle da corrente e tensão, esse sistema é capaz de fazer ajustes para manter os módulos FV operando perto do seu ponto de máxima potência, que varia de acordo com a radiação solar incidente.

Inversores Para Conexão à Rede Elétrica Detecção de ilhamento: Na ausência ou falha no fornecimento de eletricidade da concessionária de energia, o inversor para conexão à rede deve se desligar, pois não é projetado para operar sem rede elétrica. Além disso, deve ser isolado da instalação para a segurança de equipamentos ou pessoas que manuseiam a instalação para manutenção.

Dimensionamento de SFV Inversor central: sistemas de alta potência.

Dimensionamento de SFV Inversores para grupos de módulos: utilizados geralmente em sistemas de média potência.

Características dos Inversores INVERSOR SUNWAY M XS Saterno MPPT range tensão 125 – 480 Vcc Máxima tensão CC 580 Vcc Tensão da rede 230 Vca +/- 15% Número strings em entrada 4 Frequência da Rede 60Hz

Características dos Inversores M XS 2200 TL M XS 3000 TL Potência de entrada sugerida 2400 Wp 3600 Wp Corrente máxima de entrada 12,55 A (CC) 20 A Potência máxima de saída 2428 W 3349 W Corrente máxima de saída 9,6 A 13,3 A Rendimento máximo 95,5%

Dimensionamento de SFV Energia produzida: o primeiro passo no dimensionamento de um SFCR é determinar quanta energia deseja-se produzir, levando-se em conta o espaço, suprimento integral ou parcial da demanda, consumo médio mensal de eletricidade, dentre outros fatores. Número de módulos: conhecendo-se o módulo a ser utilizado, deve-se determinar a quantidade de energia produzida pelo painel, baseando-se na radiação solar diária. O número de módulos é dado pela energia total necessária dividida pela energia gerada por um único painel. Np = Esistema / Emódulo

Dimensionamento de SFV Dimensionamento dos inversores: a escolha do inversor deve levar em conta os seguintes critérios: Tensão de circuito aberto dos módulos em série (string) não deve passar da máxima tensão de entrada do inversor. O inversor deve ser especificado para uma potência igual ou maior que a potência de pico do conjunto de módulos. É uma prática comum sobredimensionar levemente o conjunto fotovoltaico, ou subdimensionar o inversor. Na maior parte do tempo o arranjo FV fornece menos do que sua capacidade nominal.