Curso: Projeto de sistemas fotovoltaicos

Sumário

Conteúdo programático

CAPÍTULO 1 – Fundamentos da energia solar

1.1 Radiação solar e Irradiância

1.2 Tipos de placas solares

 1.2.1 Painel solar com células de silício monocristalino

 1.2.2 Painel solar com células de silício policristalino

 1.2.3 Painel solar flexível

1.3 Curvas características dos painéis fotovoltaicos

1.4 Efeito fotovoltaico

1.5 Tipos de inversores

 1.5.1 Inversor off-grid

 1.5.2 Inversor grid-tie

 1.6 Sistemas on-grid e off-grid

 

CAPÍTULO 2 – Avaliação do Potencial Solar

2.1 Atlas solarimétrico

 2.2 Interferência da inclinação dos módulos

 2.3 Efeito do sombreamento

CAPÍTULO 3 – Configuração e proteção de sistemas fotovoltaicos

3.1 Layout de arranjos fotovoltaicos

 3.1.1 Arranjo com inversor central

 3.1.2 Arranjo com inversor por grupo de módulos

 3.1.3 Arranjo com mirco-inversoresl

 3.2 Proteção de sistemas fotovoltaicos

3.2.1 Dispositivos de proteção contra surto (DPS)

 3.2.2 Diodos

 3.2.2.1 Diodo de by-pass

 3.2.2.2 Diodo de bloqueio

 3.2.3 Proteção anti-ilhamento

 

4 – Projetos de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede

4.1 Análise da fatura de energia

4.2 Definição da potência do arranjo fotovoltaico

4.2.1 Consumidor grupo B

4.3 Dimensionamento de cabos

4.4 Dimensionamento de eletrodutos

4.5 Dimensionamento das proteções

4.5.1 Dimensionamento de disjuntores

4.5.2 Dimensionamento dos dispositivos de proteção contra surto (DPS)

4.6 Diagrama unifilares e multifilares

4.7 Memorial descritivo

4.8 Análise

 

5 – Análise Financeira 

5.1 Valor Presente Líquido (VPL)

5.2 Taxa Interna de Retorno (TIR)

5.3 Financiamento de sistemas fotovoltaico

Como a temperatura afeta o seu módulo fotovoltaico

As características dos sistemas fotovoltaicos são bastante atreladas à temperatura, assim, é preciso levá-la em conta ao fazer um projeto, seja off grid, seja grid tie. Dependendo da temperatura do local de instalação as tensões e correntes podem variar, e por isso, os inversores e controladores precisam ser dimensionados considerando essa variação para não haver riscos de mau funcionamento do sistema.

As características dos módulos fotovoltaicos são determinadas em ambientes com temperatura e umidade controladas, que são condições que não acontecem na prática. Os fabricantes também realizam testes para determinar como as características de tensão e correntes são afetadas pela temperatura, e é essa informação que devemos usar para conhecer as características reais do módulo. A figura abaixo ilustra as características do módulo em função da temperatura.

Como é possível ver pela figura, a corrente de curto circuito do módulo aumenta 0,06% para cada grau Célsius acima da temperatura padrão (25°C). A tensão de circuito aberto tem uma característica diferente, seu valor diminui 0,33% para cada grau Celsius de elevação em relação a 25°C. Assim como a tensão e a corrente, a potência do módulo também sofre alterações em função da temperatura, seu valor diminui 0,41% para cada grau Celsius acima dos 25°C usados nos ensaios em laboratório.

Para exemplificar, imaginemos o módulo fotovoltaico Sun Energy 280 W, cujas características de temperatura são as dadas na figura anterior e as características nominais são dadas abaixo.

Para esse módulo, supondo que sua instalação seja no nordeste (temperatura chega facilmente a 40°C), as características do módulo serão afetadas pela temperatura e serão:

  • A corrente de curto circuito é pouco afetada pela variação de temperatura. O valor da corrente se torna 9,38 A para uma temperatura de 40°C.
  • A Tensão de circuito aberto, por outro lado, sofre uma variação significativa, passando de 38,5 V para 36,6 V, quase 2 V de redução. Uma vez que diversos módulos são conectados em série para fornecer uma dada tensão, essa redução devido à temperatura pode fazer com que a tensão desejada não seja alcançada e isso prejudique o sistema.

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Análise financeira de sistemas fotovoltaicos – Parte I

Quando alguém decide instalar um sistema fotovoltaico residencial, normalmente pensa em economia a longo prazo. O cliente investe um certo valor que será recuperado em um horizonte de tempo e, a partir de então, passará a lucrar com o valor que seria pago na fatura de energia.

Algumas dúvidas podem surgir, como “será que este investimento vale a pena?”. Para responder perguntas como essa, podemos utilizar dois instrumentos para analisar a viabilidade do sistema fotovoltaico.

A primeira ferramenta é chamada de Valor Presente Líquido (VPL). Essa ferramenta é usada para trazer todos os lucros e despesas (que são espalhadas ao longo do tempo) para uma data comum (o presente). Esse procedimento é usado porque o dinheiro desvaloriza com o tempo e é preciso equalizar essa diferença para fins de comparação, além dos efeitos de inflação no preço da energia.

O VPL nos dá uma ideia da comparação entre dois investimentos, sendo um deles o sistema fotovoltaico e o outro um investimento de referência com o qual queremos fazer a comparação. O investimento de referência é chamado de Taxa Mínima de Atratividade (ou TMA).

Para realizar a análise usado o VPL, o primeiro passo é elaborar o fluxo de caixa estimado para um certo período, por exemplo, 8 anos. A figura abaixo ilustra um fluxo de caixa para um sistema fotovoltaico de 2 kWp, no valor de R$ 11.419,00.

Vamos considerar que o ano 0 será o ano de instalação do equipamento, assim, no ano 0, há um investimento de R$ 11.419,00. Na primeira coluna da tabela temos o preço do kWh, que a cada ano sofre um aumento de 4,5% (estimado). A segunda coluna representa o fluxo de caixa do ano, que é o valor da energia gerada pelo sistema, dado por:

Nesse exemplo, a TMA adotada é de 4,55 %, que é a taxa de rendimento da poupança, a aplicação mais conhecida pelos brasileiros. A terceira coluna representa os fluxos de caixa de cada ano corrigidos para o valor presente, onde N representa o ano (1, 2, 3, etc).

O cálculo do VPL é feito usando a seguinte fórmula:

Para este exemplo, temos que:

Com base no valor do VPL podemos tomar uma decisão. Caso o valor seja maior do que zero, o investimento deve ser considerado, caso o valor seja negativo, o investimento deve ser rejeitado. Nesse caso, como o valor foi de 1072,52 (positivo), o investimento no sistema fotovoltaico deve ser considerado.

O valor do VPL muda dependendo do horizonte de tempo desejado, que nesse caso foi de 8 anos.

Uma análise de viabilidade econômica é necessária antes de tomar uma decisão final, pois a mesma nos auxilia na escolha do melhor investimento, que nesse caso foi o sistema fotovoltaico.