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treinamento para nivelamento do conhecimento

1. Velocidade FAE Quantidade a Energ a do vento Race de horas h fornecida pelo el trica m s relativa saranda aerogerador produzida kW kWh 0 0 90 0 22 0 0 1 5 70 1 37 0 0 2 8 50 2 04 0 0 3 9 40 2 26 0 0 4 10 00 2 40 0 202 0 48 5 11 80 2 83 0 804 2 28 6 13 75 3 30 1 507 4 97 7 13 90 3 34 2 120 7 07 8 12 40 2 98 3 060 9 11 9 8 30 1 99 4 100 8 17 10 4 00 0 96 5 240 5 03 11 1 10 0 26 6 541 1 73 12 0 15 0 04 7 654 0 28 13 0 06 0 01 7 869 0 11 14 0 03 0 01 7 800 0 06 15 0 01 0 00 5 100 0 01 16 0 0 00 3 200 0 00 17 0 0 00 3 200 0 00 18 0 0 00 3 200 0 00 Energia di ria kWh 39 3 35 O fator de capacidade calculado para esse aerogerador sob esse regime de vento igual a 22 Energia efetivamente gerada kWnh P kW At h Fos A 100 22 7 5 24 muito importante realizar simula es com curvas de pot ncia de v rios aerogeradores de diferentes pot ncias nominais e fabricantes para verificar quais deles se adequam melhor ao perfil do vento local e apresentam melhor fator de capacidade objetivando se sempre a minimiza o do custo da energia gerada Aerogeradores com velocidade de partida menores favorecem o aproveitamento da energia em baixas velocidades de vento caracter stica de v rios locais da Regi o Amaz nica H casos estudados em que aerogeradores com pot ncia nominal 25 menor que as dos outros de fabricantes produzem mais energia anualmente pois
2. 12 Idade e sexo das pessoas que moram na resid ncia Filho 1 M F Filho2 M F Filho3 M 9 F Filho 4 M F Filho5 M F Filho6 M F Filho 7 passas M F Filho amp 8 M F Sogro Sogra Genro Nora Outros parentes sacas Asas lida Rad e a DU CEIA 13 Quantidade de filhos que estudam Pr escolar 12 s rie 2 s rie 3 s rie 42 s rie DE SOIS ropa 6 s rie 7 s rie 8 s rie 2 grau areas 3L grau nnn Estudo interrompido ou n o iniciado II INFORMA ES SOCIAIS 1 Condi o em rela o propriedade Propriet rio Inquilino Posseiro Outros asmnesaada 2 Dimens es Propriedade m Casan a La m 3 N mero de c modos 92 4 Tipo de material de constru o da casa Alvenaria Madeira Enchimento Palha QUOS ssa n RO RURAL 5 Tipo de cobertura da casa Telha de barro Fibrocimento Palha Cavaco Zinco OUTOS eiren eenen asp ari if GEE De laa Pa a a 6 Tipo de piso Madeira Ch o batido Cimento DUNAS coeso rBe arrasa asas So Les red rena en r as intastasa esa adrR ee is S nana 7 Tipo de ilumina o El trica Querosene G s de cozinha
3. Parafusos e pregos diversos 114 ANEXO 9 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Minirredes de Distribui o Itens Cabo Multiplexado 50 mm Postes Quadrados 7 250 G Postes Redondos 7 300 G Racks Isoladores La os Pr Formados Conectores Cimento Areia Pedra 115 ANEXO 10 Exemplo de Projeto de um Sistema H brido Etapa 1 An lise preliminar da localidade e levantamento da carga a ser atendida Constatada em an lise preliminar consulta a atlas e bases de dados de potencialidades solar e e lica visita ao local dados de medi es pontuais dentre outros uma potencial disponibilidade de recursos energ ticos a carga a ser atendida deve ser analisada O m todo de levantamento de carga deve ser definido de acordo com a situa o verificada na localidade Caso j exista um sistema de eletrifica o no local dados medidos durante um consider vel per odo de tempo idealmente um ano a estrat gia mais precisa Na impossibilidade de se obter tais dados an lises da carga instalada na localidade e do perfil de utiliza o das mesmas devem ser realizadas sendo a an lise mais precisa medida que um maior n mero de informa es seja levantado O resultado do levantamento pode ser sintetizado em uma curva de carga da localidade como a apresentada abaixo obtida a partir dos dados da tabela apresentada na sequ ncia 6 5 Dem
4. crai Cant ORSESTIN legao arag Pacaraima Po a gt 14 16 16 6 45 S o Luz OR0027 N eggs ras Viramut RSS AN espa 629 106 Estado Tocantins Cidade sen pres Varia o anual Palmas 1012465 oops gar Araguaina 0rar28 S oz agar Gurupi a e E 20 06 01 09 Porto Nacional na sa Ea E 20 23 47 5 39 Para so do Tocantins a o a E 20 12 11 5 45 Araguatins 030088 apao cap Colinas do Tocantins pa E E 20 18 47 5 04 Miracema do Tocantins pia sa ea E 20 23 33 5 24 Tocantin polis ps a E 20 34 40 4 03 Guara 050055 opa usar 107 ANEXO 3 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Sistemas Fotovoltaicos Instala o da estrutura de suporte Parafusos 3 16 x 3 4 x comp Porcas 3 16 x 3 4 x comp Anilhas de press o 3 16 Arruelas 3 16 Parafusos 3 8 x 1 4 x comp Porcas 3 8 x 1 x comp Anilhas de press o 3 8 Arruelas 3 8 Parafusos rosca soberba 12 mm Arruelas 12 mm Buchas D12 Perfil L 1 1 2 x 1 4 Perfil L 2 x 1 4 Perfil L 2 1 2 x 1 4 Barra chata 1 x 1 4 Pe as de madeira perna mancas Conex es el tricas dos m dulos Abra adeira Pl stica 15 cm Abra adeira Pl stica 30 cm Anilha de Press o 5 16
5. o da a o do vento O ndice de Griggs Putnam indica faixas de velocidade de vento em fun o da deforma o da rvore As fotos da figura 3 1 indicam locais de bom potencial e lico atrav s da presen a dos dois indicadores naturais aqui citados a forma o de bancos de areia em estrada e uma rvore deformada quase que completamente tombada Tamb m com rela o energia e lica algumas caracter sticas topogr ficas podem identificar locais com prov veis ndices de altas velocidades de vento tais como altas plan cies ou planaltos cumes de montanhas regi es costeiras com relevo e vegeta o pouco acentuados entre outros Por outro lado reas de florestas e regi es contendo muitos obst culos naturais ou artificiais em geral caracterizam locais de baixas velocidades de vento Medi es instant neas com instrumentos port teis em visita ao local instrumentos port teis tamb m chamados de instrumentos de m o como anem metros e piran metros podem ser utilizados para medi es instant neas e avalia o geral das potencialidades do local A parcela de erro deste tipo de medi o encontra se na possibilidade do dia da visita ser um dia at pico na localidade fazendo 9 com que a medi o realizada venha a ser sobre ou subdimensionada A figura 3 2 apresenta a fotografia de um anem metro port til Figura 3 2 Anem metro port til Informa es obtidas com moradores locais outra etapa i
6. 0 ponto O valor final considerando a somat ria de todas as pontua es obtidas nos ndices acima descritos indica a viabilidade de instala o de esta o meteorol gica para caracteriza o da potencialidade local A tabela 3 1 apresenta um resumo da 12 an lise Vale ressaltar que por maior que seja a pontua o obtida no roteiro sempre que poss vel fortemente indicada a instala o de esta o meteorol gica para caracteriza o mais precisa dos dados locais Tabela 3 1 Resumo dos dados do roteiro Pontua o Final Conclus o lt 31 Invi vel gt 31e lt 56 Vi vel gt 56 Fortemente vi vel Independentemente da pontua o obtida vale ressaltar entretanto que alguns dos itens podem ter car ter eliminat rio caso recebam pontua o zero como o caso da inexist ncia de potencial e lico ou solar a extrema dificuldade de acesso ou a indisponibilidade de reas para instala o dos componentes do sistema Ressalta se ainda que para o caso em que a pontua o totalize o valor lim trofe inferior poder ficar a cargo do projetista a decis o de implantar ou n o o sistema alterando para isso a pontua o do item referente sua experi ncia 3 3 Instala o de Equipamentos de Medi o A instala o de equipamentos de medi o normalmente realizada em torres sob a forma de uma esta o meteorol gica A correta instala o d se em quatro etapas 1 Etapa Sele
7. o e manuten o a rede dever ser ou n o desenergizada dependendo do caso Para liga o de novos consumidores ou troca de medidores de energia por exemplo pode se executar o trabalho sem desligar a rede tomando se apenas o cuidado de utilizar os equipamentos de prote o individual j mencionados nos itens anteriores No caso de troca de postes isoladores transformadores ramais de cabos ou outra manobra de maior porte a rede dever ser desligada Em sistemas h bridos onde existirem subsistemas de gera o distribu dos ao longo da rede deve se tomar o cuidado de verificar se todos os subsistemas foram devidamente desconectados da mesma para evitar situa es de ilhamento com consequente risco aos executores da manuten o 82 8 RECOMENDA ES PARA OPERA O E MANUTEN O DE SISTEMAS H BRIDOS O funcionamento adequado de qualquer sistema h brido de gera o de energia requer um plano de manuten o e opera o tamb m adequado Todos os equipamentos envolvidos devem operar sob condi es espec ficas N o se podem esquecer as recomenda es feitas pelos fabricantes e as caracter sticas de cada local onde o sistema se encontra O custo da produ o da energia em geral elevado n o podendo portanto ser desconsiderado relaxando se nos cronogramas de opera o e manuten o Al m disto acidentes com danos materiais ou vida humana podem ocorrer devido a procedimentos de opera o e manuten o in
8. 24 x Pot ncia instalada na do Pot ncia kW x Fator de carga Presin o daum Instalada e comum usar um fator de Baixo custo Fator de Carga carga igual a 25 para pequenas localidades rurais O fator de carga definido como a rela o entre a demanda m dia verificada em um dado intervalo de tempo e a m xima demanda registrada nesse mesmo intervalo regime de uso da energia fator de carga A partir do conhecimento da carga j instalada e de uma estimativa de demanda reprimida pode se determinar a pot ncia a ser instalada devendo se prever tamb m um aumento do consumo para um determinado per odo de tempo alguns anos por exemplo Para auxiliar na estimativa da carga a partir dos equipamentos instalados nas UCs a tabela 2 2 apresenta os valores de pot ncia m dia m dia de dias de utiliza o por m s tempo m dio di rio de utiliza o e consumo m dio mensal para v rios tipos de equipamentos mais comuns Tabela 2 2 Estimativa de consumo mensal de eletrodom sticos mais comuns PAR Dias Tempo Consumo Pot ncia di Sai D ia a estimados m dio de m dio Aparelhos el tricos m dia ab se uso W de uso utiliza o mensal por m s por dia kWh Abridor afiador 135 10 5 min 0 11 Afiador de facas 20 5 30 min 0 05 Aparelho de som 3 em 1 80 20 3h 4 80 Aparelho de som pequeno 20 30 4
9. 43 Cap tulo 5 Figura 5 1 Gr fico e ilustra o para defini o de espa amento m nimo entre m dulo FV e obst culo para evitar sombreamento eiim 44 Figura 5 2 Algumas formas de instala o de m dulos FV 45 Figura 5 3 Tipo de estrutura de sustenta o de m dulos FV 47 Figura 5 4 Exemplo geral de associa o mista de m dulos 48 Figura 5 5 Esquema t pico de uma caixa de conex es de um m dulo FV com liga o de diodo de bloqueio e eeeeeeereeeeaaana 49 Figura 5 6 Esquema de liga o de diodo de by pass i 49 Figura 5 7 Instala o de um aerogerador fora da regi o de influ ncia do obst culo 50 Figura 5 8 Espa amento entre aerogeradores compondo uma central e lica 50 Figura 5 9 Esquema das bases para uma torre aeee 52 Figura 5 10 Acoplamento articulado fixo base central para encaixe da torre 53 Figura 5 11 Sistema de roldanas asas serasa rara usas aea asas end nad ea qe qu 54 Figura 5 12 Esquema da torre nas posi es horizontal e vertical 55 Figura 5 13 Diagrama esquem tico gen rico de uma casa de for a 57 Figura 5 14 Tipo de estrutura de suporte para baterias 58 Figura 5 15 Exemplo geral de associa o mista de baterias 58 Figura 5 16 Conecto
10. 56 equipamentos A figura 5 13 apresenta um esquema geral de uma casa de for a quando o sistema possui apenas um grupo gerador o que faz com que o compartimento n o renov vel seja menor O compartimento renov vel deve possuir tamb m aberturas superiores como j explanado no caso dos grupos geradores para circula o de ar e redu o da temperatura interna Outra importante observa o que a casa de for a deve estar localizada o mais pr ximo poss vel dos equipamentos do subsistema de gera o renov vel e do centro de carga Um procedimento muito utilizado a instala o dos arranjos FV sobre a casa de for a Banco de Baterias E Inverser ebien ap sa sopejonuog ts E Ds v i VCS 2 Grupo Gerador Diesel Trafo 2 a Renov vel N o Renov vel Figura 5 13 Diagrama esquem tico gen rico de uma casa de for a As baterias n o devem ser dispostas diretamente sobre o solo em locais midos ou quentes e pouco ventilados para n o elevar a taxa de auto descarga das baterias e reduzir a efici ncia de convers o nos processos de descarga e recarga Uma t cnica comum a instala o sobre pe as de madeira dispostas sobre o solo ou em forma de prateleiras criando o que se conhece por arm rio de baterias A figura 5 14 apresenta um arm rio de baterias com quatro andares e prateleiras de madeira com comprimento suficiente para a disposi o de dez baterias de aproximadamente
11. J a torre depende das condi es locais e dos procedimentos de manuten o a que ela submetida Em locais que apresentam altos n veis de umidade e salinidade recomenda se que a torre seja feita de a o galvanizado e passe por processos peri dicos de manuten o principalmente para a verifica o de poss veis corros es 73 em sua estrutura Condi es clim ticas adversas ou rotinas de manuten o inadequadas indicam a substitui o da torre em per odos relativamente curtos Com rela o aos custos de O amp M dos aerogeradores estes s o superiores aos dos sistemas fotovoltaicos principalmente em fun o das estruturas de sustenta o torre cabos etc e do pr prio aerogerador que devido presen a de partes m veis deve ser submetido a uma rotina de manuten o preventiva peri dica Os custos t picos podem variar entre US 0 01 e 0 02 kWh ou entre 1 5 e 2 custo do aerogerador ao ano GIPE 2004 KELLOGG et alii 1998 AWEA WIND ENERGY FACT SHEETS 2005 6 7 3 Grupos Geradores Os principais custos de sistemas de gera o com combust veis f sseis est o relacionados com os custos de aquisi o do grupo gerador custos de combust vel e custos de manuten o troca de pe as leos lubrificantes revis es peri dicas entre outros As caracter sticas principais desses tipos de sistemas de gera o s o seus baixos custos iniciais e seus elevados custos ao longo de sua vida til Caso o horizont
12. O custo de um m dulo fotovoltaico est diretamente relacionado sua pot ncia de pico sendo representado por Wp O mercado nacional n o fornece uma rela o bem definida desses custos principalmente em fun o da aus ncia de f bricas de m dulos no pa s fazendo com que seus custos variem bastante e muitas vezes sem seguir a tend ncia internacional Recentes pesquisas realizadas no mercado nacional com dados obtidos de representantes de fabricantes internacionais indicam valores aproximados de R 15 00 Wp para m dulos cristalinos e R 12 00 Wp para m dulos de sil cio amorfo Custos relacionados reposi o dos m dulos dificilmente s o considerados em an lises econ micas devido ao elevado tempo de vida til que esses componentes apresentam A grande maioria dos fabricantes fornece em m dia 25 anos de garantia com os m dulos apresentando pouca ou nenhuma varia o em sua pot ncia m xima fornecida Exce o ainda feita a alguns fabricantes de m dulos de outras tecnologias que n o as de sil cio mono e policristalino que informam tempos de vida til mais curtos e com perdas mais acentuadas na pot ncia de sa da Demais custos pertinentes an lise econ mica de sistemas fotovoltaicos integrados em sistemas h bridos s o os de manuten o e opera o Sabe se que uma das grandes vantagens dos sistemas fotovoltaicos s o seus baixos custos de O amp M Quando inseridos em an lises econ micas esses custos po
13. Peixe Carne Feij o Arroz Farinha OUTOS a eee e a A A LE A EE AA A aa 16 Possui horta caseira 94 Sim N o 17 Atividades de lazer Festas dan antes Televis o Futebol Banhos de praias ou igarap s QUIPAS san ps a a 18 Participa de associa o comunit ria Sim N o Formarde participa o dse reee GaA ET nanda Goa ADA E PELOS ee aetan III INFORMA ES ECON MICAS 1 Tipo de atividade desenvolvida especificar principais produtos Pa o 9 8 D 60 pe peer RAPPA PRI RAR RA ERA RIR ERROR PRN A Cria o de animals andina haee id aa E e EE Ad e Extra o vegetal sas sa pts Saara anual E saia eliana PESCA amet O a ALE E IE pe a S SLS AD IGUAL COMERCIO sespsrossa os arara a AE Dag DIGO G Aa SO pda a E Ra dO aae DRaa D ares DENVI OS enorer a ei asd a SO A aa e ga Outras rute Td aos to E sed a E a E R do Rn O a a nd a Rd 2 Fontes de renda Comercializa o da produ o de pescado Comercializa o da produ o agr cola Comercializa o de outros produtos especificar ooo Aposentadoria OUIRAS mas mid SAS Ta SUR AGE TS T CO DUU DA AA VOZES De SD sea rata a a Sa US ED 3 Renda familiar lt 1SM 1a2SM 2a3SM 3a4SM 4a5SM gt 5SM 4 empregado 95 Sim Onde de QUE ias a alpes Se A ri a a a ERAS STA de TA A ERA N o 5 Possui carteira de trabalho Sim N o 6 Seu
14. atrativo se VPL gt 0 n o atrativo se VPL lt 0 e indiferente caso VPL O A tabela 6 1 exemplifica a situa o supracitada 67 Tabela 6 1 C lculo do VPL atrav s do fluxo de caixa Per odo k Receitas R Despesas D Caixa l quido 0 0 I I 1 AR am AR UD 2 AR am CNU2p am a o CNUxD 3 AR aD AR AD 4 AR ap ACR AD am CNUsr a 5 A R CNU sc AD CNUsD CNUsD VPL VPL x VPL S CNU se CNU xp CNU ep Z Sa ET 7 5 TVE TMA TMA 1 TMA Uma varia o do m todo do VPL o m todo do valor presente l quido anualizado VPLa que nada mais do que o valor m dio do VPL distribu do ao longo de todos os per odos considerados no horizonte de planejamento Este m todo utilizado quando o investidor tem prefer ncia por interpretar o ganho de capital por per odo A equa o 6 7 apresenta o m todo de c lculo do VPLa TMA I TMA VPLa VPL 1 TMA 1 6 7 6 6 2 ndice Benef cio custo O ndice benef cio custo IBC um indicador que demonstra quanto se pode ganhar por unidade de capital investido em um neg cio a rela o entre o VPL das receitas pelo das despesas sendo dado pela equa o 6 8 VPL E VPL IBC Como pode ser facilmente observado o valor do IBC ser maior que 1 caso o VPL do projeto seja maior que zero VPL R gt VPL D Portanto a refer ncia b sica do indicador
15. dias dos dados do atlas de esta es meteorol gicas pr ximas e de medi es instant neas quando aplic veis Peso 3 Se Vm 7 8 pontos se5 lt SVm lt 5 pontos se4 lt vm lt 5 gt 3 pontos se3 lt vm lt 4 1 ponto se Vm lt 3 0 ponto Experi ncia do projetista impress o do projetista com rela o ao potencial da rea Peso 1 se Excelente gt 4 pontos se Bom 3 pontos 11 se Razo vel 2 pontos se Ruim 1 ponto se P ssimo O0 ponto Indicadores naturais impress o do projetista com rela o presen a de bons indicadores Peso 1 se Forte presen a gt 3 pontos se Presen a moderada 2 pontos se Nenhuma presen a 1 ponto Informa es de moradores informa es dos moradores acerca do potencial local Peso 1 se Bom 3 pontos se Razo vel 2 pontos se Ruim 1 ponto Acessibilidade do local impress o do projetista com rela o s condi es de acesso ao local Peso 2 se Excelentes gt 3 pontos nenhuma dificuldade de acesso se Razo veis 2 pontos pouca dificuldade de acesso se Ruins 1 ponto muita dificuldade de acesso se P ssimas 0 ponto acesso extremamente dif cil Disponibilidade de reas impress o do projetista com rela o disponibilidade de reas para a instala o do sistema Peso 2 se Muita 3 pontos se Moderada 2 pontos se Pouca 1 ponto se Nenhuma
16. do sistema de gera o de eletricidade e seus componentes 4 1 Defini o da Estrat gia de Opera o Uma boa estrat gia de opera o visa garantir aos usu rios do sistema de gera o um atendimento confi vel e de qualidade minimizando simultaneamente os seus custos de implanta o e de opera o e manuten o Uma das estrat gias de opera o de sistemas h bridos o de carga e descarga do banco de baterias que visa maximizar sua vida til Outro tipo de estrat gia o controle do despacho que determina quando e como o gerador diesel deve ser ligado e desligado a fim de minimizar os custos relacionados opera o e manuten o do mesmo Neste manual realizada uma breve abordagem de algumas das estrat gias de opera o utilizadas em sistemas h bridos onde se procura mostrar as v rias configura es existentes e as diferentes formas de despacho Os sistemas h bridos podem ser classificados em tr s principais grupos de configura o com o acoplamento dos geradores no barramento de corrente cont nua CC com o acoplamento dos geradores no barramento de corrente alternada CA e com o acoplamento dos geradores de forma mista barramento CC e CA As configura es mistas cujo acoplamento dos geradores que utilizam fontes renov veis de energia realizado no barramento CC por m com a conex o do grupo gerador no barramento CA uma configura o bastante utilizada devido ao fato de os geradores fotov
17. opera o do grupo gerador BARLEY e WINN 1996 A pot ncia cr tica pode ser calculada por meio da equa o abaixo 0 08415 Ce e can CEO AGO 4 1 onde Cc custo do combust vel L P pot ncia nominal do grupo gerador kWe O termo Cs se refere ao custo da energia do banco de baterias e pode ser calculado pela equa o abaixo 26 Cs se Cha T C P 100 7 a onde Char custo da bateria Cb capacidade da bateria kWh Ppmax profundidade de descarga m xima n n mero de ciclos de carga e descarga A combina o da estrat gia de estado de carga com a estrat gia da pot ncia cr tica doravante denominada de estrat gia EDC PC A estrat gia de opera o do diesel funcionando 24 h outra alternativa em que a parte renov vel acoplada diretamente no barramento CA em geral via inversor com o objetivo de minimizar ao m ximo o consumo de combust vel e reduzir o tamanho e a utiliza o do banco de baterias Nessa estrat gia o grupo gerador a diesel quem forma e comanda a minirrede de distribui o Em caso de falha ou manuten o do grupo gerador o sistema alternativo assume a opera o do sistema dependendo do estado de carga do banco de baterias Essa estrat gia denominada D12 ou D24 dependendo do per odo de atendimento da minirrede Configura o 4 Desta forma combinando as quatro configura es as cinco estrat gias de despacho e considerando doi
18. rios aplicados prestadas pelos entrevistados Possibilidade de coleta de n mero reduzido de informa es devido ao pequeno interesse local Dados de Medi o Medidores de energia instalados nas UCs pelo maior tempo poss vel preferencialmente por pelo menos 1 ano Monitora o regular dos dados de consumo M todo ideal para previs o Precis o das informa es de consumo atual em cada UC Considera o das sazonalidades do consumo Medi es em geral inexistem nas localidades isoladas Tempo longo de medi o e monitora o Custo aumenta da carga a ser atendida deve incluir demanda Boa estimativa da energia a ser se for necess ria a instala o de futura suprida pelo medidores sistema de gera o l Imprecis o dos A partir de dados de p resultados localidades e UCs com Ea 3 ata Indisponibilidade padr o de consumo similar estima se a carga a ser qe nanpade Perfil de g Rapidez consumo das UCs atendida a Consumo A Baixo custo Usa padr o para partir de informa es de diferentes UCs consumo de algumas UCs com consumos da localidade estima se o presumidamente consumo das demais equivalentes Levantamento da pot ncia instalada nas UCs e estabelecimento de um fator de carga para estimativa do consumo O consumo di rio dado por Consumo di rio kWh abred
19. todos de payback n o s o muito utilizados em an lises de investimento por desconsiderarem os benef cios advindos ap s o per odo do retorno A tabela 6 2 apresenta um resumo dos indicadores financeiros apresentados anteriormente apontando suas principais vantagens e desvantagens Tabela 6 2 Quadro resumo dos indicadores financeiros analisados M todo Vantagens Desvantagens M todo simples por m criterioso por Pode apresentar resultados pouco VPL considerar o valor temporal do satisfat rios com rela o ao risco dinheiro Reconhecido como um dos do projeto principalmente se a melhores indicadores financeiros TMA n o for bem definida 69 Auxilia no c lculo do retorno adicional Isoladamente n o fornece uma IBC f sobre o investimento estimativa real de rentabilidade Fornece a estimativa real de N o indica com precis o os riscos ROIA A i re rentabilidade de um investimento envolvidos na an lise TIR Indica conjuntamente o retorno Solu es trabalhosas e n o esperado e o risco de um projeto aplic veis a todos os casos E N o considera fluxos de caixa Indicador de risco de f cil E Payback a ap s o instante do retorno de interpreta o investimento 6 6 Custo da Energia El trica Qualquer que seja a tecnologia selecionada para gera o de energia el trica haver custos de diversas naturezas A necessidade do investidor co
20. uma s rie de suposi es que devem ser feitas e para isso necess rio alguma experi ncia e prud ncia Por exemplo a distribui o espacial e a demanda de pot ncia da comunidade devem ser conhecidas antes que o tipo de rede seja definido e as bitolas dos condutores estabelecidas Consequentemente uma curva de demanda deve ser estimada com base em experi ncias pr vias e nos levantamentos de carga e socioecon mico e o projeto pode ser realizado de acordo com essa demanda estimada Este t pico aborda os principais fatores que dizem respeito ao projeto de uma minirrede tais como a aloca o da casa de for a a disposi o f sica da minirrede na rea de abrang ncia do atendimento de energia el trica as bitolas dos condutores e os demais componentes da rede Distribui o espacial O esfor o de mapeamento deve come ar com um esbo o da comunidade croquis come ando com as caracter sticas gerais encontradas no local e terminando com a localiza o de consumidores como resid ncias espec ficas lojas escolas e de outras cargas potenciais da comunidade Configura o da rede A finalidade principal do croquis fornecer os dados necess rios para a disposi o do sistema de distribui o de modo que o projeto detalhado possa ser iniciado dimensionamento de condutores postes e prote es Para isso deve se percorrer toda a comunidade visitando os potenciais consumidores para avaliar quais as cargas q
21. 22 cm de largura cada totalizando um banco de at quarenta baterias O arm rio normalmente confeccionado em estrutura de ferro 57 Figura 5 14 Tipo de estrutura de suporte para baterias As conex es el tricas entre as baterias s o similares s dos m dulos FV As baterias devem ser interligadas atrav s de seus terminais positivos e negativo com cabos el tricos ferramentas e acess rios adequados de forma que o banco possua em sua sa da a tens o projetada Em sistemas h bridos conex es comuns de bancos de baterias s o as do tipo mista s rie paralelo como a apresentada no esquema geral da figura 5 15 A tens o nominal do sistema ser a tens o nominal de uma bateria multiplicada por NBsn e de forma an loga a capacidade total de corrente do banco ser a capacidade de corrente de uma bateria multiplicada por NBpn NBs1 NBs2 NBs3 NBsn NBp1 NBp2 NBpn Figura 5 15 Exemplo geral de associa o mista de baterias Tomando como base as figuras 5 14 e 5 15 nota se que a confec o do arm rio deve levar em considera o o tipo de liga o do banco para otimizar o diagrama de 58 liga es e reduzir as perdas e os custos com o cabeamento Como exemplo analisando as figuras citadas uma das configura es timas para o arm rio seria a liga o de um sistema em 120 Vcc com baterias de 12 Vcc Neste caso NBsn seria igual a dez NBpn igual a quatro O Ane
22. BC que a an lise do projeto merece ser continuada somente se BC gt 1 68 6 5 3 Retorno Adicional sobre o Investimento O retorno adicional sobre o investimento ROIA representa a rentabilidade percentual gerada pelo projeto Conhecendo se o valor de IBC o ROIA pode ser calculado atrav s da equa o 6 9 ROIA 9 100 8 TBC 1 6 9 O ROTA um ganho adicional sobre a TMA Ele ajuda o propriet rio do capital a decidir se mais interessante investir a uma TMA qualquer com baixo risco ou assumir o risco de investir em um neg cio para se obter um ganho adicional igual ao valor do ROTA 6 6 4 Taxa Interna de Retorno Por defini o a taxa interna de retorno TIR aquela que faz com que o VPL se iguale a zero conforme a equa o 6 10 0 1 CNU 4S Pica i 1 TIR j l 6 10 A TIR costuma ser normalmente calculada atrav s de algoritmos iterativos 6 6 5 Tempo de Retorno de Investimento O tempo de retorno de investimento payback o tempo necess rio para que os benef cios resultantes do neg cio retornem o investimento realizado um bom indicador de risco visto que medida que o payback se aproxima do final do horizonte de planejamento mais arriscado o investimento H duas formas de se calcular o retorno de um investimento atrav s do m todo do payback simples pouco utilizado ou do payback descontado considera em seus c lculos a varia o do valor financeiro com o tempo Os m
23. Corrente mA Figura 7 2 Zonas tempo corrente de efeitos das correntes CA 15 a 100 Hz No caso de sistemas h bridos de gera o de energia devem se redobrar os cuidados porque v rias s o as fontes e equipamentos envolvidos Um sistema h brido fotovoltaico e lico diesel por exemplo necessita al m de par metros para seguran a da vida humana de normas de seguran a para a gera o e distribui o para os subsistemas de condicionamento de pot ncia e armazenamento de energia Em todos os tipos de sistemas h bridos de gera o de energia os procedimentos de implanta o opera o e manuten o devem ser executados apenas por pessoas devidamente treinadas para tal utilizando se dos equipamentos de prote o individual EPI espec ficos para cada fun o Cartazes com orienta es nas casas de for a ou mesmo afixados nos equipamentos descrevendo os riscos potenciais e os procedimentos a serem seguidos devem ser dispostos em locais de f cil visibilidade Manuais b sicos de seguran a opera o e manuten o tamb m devem estar dispon veis nas casas de for a para uso dos respons veis pelo sistema Estojos de primeiros socorros e de combate a inc ndios devem ser disponibilizados aos usu rios Importante tamb m se faz que e Os procedimentos de opera o instala o e manuten o sejam feitos sempre por pelo menos duas pessoas facilitando o socorro caso necess rio 78 Os improvisos sejam evitado
24. a corrente gerada pelo grupo gerador retificada ao banco de baterias Sua utiliza o depende da estrat gia de opera o adotada O equipamento pode vir instalado separadamente ou como mais indicado acoplado ao inversor com o mesmo sendo respons vel pelo seu controle O controle mais importante a corrente de carga que deve ser especificada para impedir situa es de cargas muito r pidas prejudiciais ao banco de baterias interessante que a instala o desses equipamentos seja realizada em total sincronismo com a instala o da USCA para que a estrat gia de opera o funcione perfeitamente Inversor de tens o o inversor tamb m instalado na casa de for a atendendo s mesmas recomenda es anteriores Podem ser utilizados mais de um inversor em um nico sistema dependendo da estrat gia adotada mas os procedimentos gerais de instala o s o iguais para qualquer quantidade de equipamentos Inversores mais simples apresentam instala o facilitada bastando a conex o dos cabos de sa da das baterias ou dos controladores de carga nos terminais de entrada CC do inversor e dos cabos que alimentam a rede externa nos terminais de 60 sa da CA do inversor O simples fechamento das chaves energiza a carga e deixa o sistema em plena opera o Outros inversores mais sofisticados e normalmente de maior porte necessitam uma pr configura o antes de sua entrada em opera o Alguns pontos de ajuste n o comu
25. baterias n o recarreg veis sempre que suas tens es estiverem abaixo do n vel admiss vel Verificar o funcionamento data hora valores medidos etc do Data Logger Verificar se os sensores demonstram visivelmente algum problema que possa ocasionar seu mau funcionamento como por exemplo pe as quebradas Verificar as conex es dos cabos que fazem a interliga o dos sensores ao Data Logger e caso necess rio efetuar o reaperto das mesmas Verificar se os cabos que fazem a interliga o entre os sensores e o Data Logger est o bem fixados na torre pois cabos soltos e sujeitos for a do vento s o vulner veis a quebra Verificar a tens o mec nica nos cabos de estaiamento da torre providenciando reapertos e ajustes se necess rio Por fim a tabela 3 3 apresenta as caracter sticas gerais de cada etapa de avalia o das potencialidades solar e e lica comentadas anteriormente Tabela 3 3 Caracter sticas gerais das etapas de avalia o Avalia o Caracter sticas Vantagens Desvantagens Consultas a atlas e licos e solarim tricos R pida l Preliminar Obten o de dados de l Pouco precisa esta es pr ximas Baixo custo Experi ncia do projetista 18 Verifica o de indicadores naturais Medi es instant neas com equipamentos de m o Informa es obtidas em Relativamente r pida Necessidade de deslocamento ao
26. com baixo custo associado Cada s rie de dados requer uma forma de tratamento algumas mais simples e outras mais complexas Na sequ ncia s o indicadas as formas b sicas de tratamento de dados Irradia o solar m dia 1 O c lculo da irradia o solar m dia dado usualmente em kWh m em um determinado per odo obtido diretamente atrav s da m dia dos valores medidos de irradi ncia G dados usualmente em kW m m dias 19 de dez minutos incluindo apenas o per odo do dia compreendido entre o nascer e o p r do sol A equa o 3 1 apresenta o c lculo 1 N I G 7 qa 3 1 onde N o n mero total de dados do per odo compreendido entre o nascer e o p r do sol Para um m s de 31 dias onde o per odo di rio entre o nascer e o p r do sol dure exatamente 12 horas N ser igual a 2 232 31x 24x 6 2 Velocidade m dia de vento vm A velocidade m dia de vento em um determinado per odo normalmente dada em m s obtida pela simples m dia de todos os N valores medidos m dias de dez minutos de velocidade de vento v conforme apresenta a equa o 3 2 1 N Va STO DV s 2 i 3 2 Para um m s de 30 dias N ser igual a 4 320 Dire o de vento A dire o predominante de vento obtida atrav s da an lise dos dados medidos relacionando os em faixas com seus correspondentes pontos cardeais Norte N Sul S Leste L e Oeste O sub cardeais Nordeste NE Sudeste SE
27. condi o padr o de testes realizados em amostras de m dulos de determinado tipo que nem sempre satisfeita por todos os m dulos desse mesmo tipo Ainda em regi es de clima muito quente por exemplo s o praticamente imposs veis n veis de radia o de 1 000 W m com temperaturas de c lula da ordem de 25 C Como a temperatura e a radia o s o par metros que influenciam bastante as caracter sticas dos m dulos em geral a pot ncia efetivamente verificada menor que a nominal O n mero de horas de sol pleno HSP PINHO 2007 usualmente apresentado para um dia m dio de cada m s do ano A sua utiliza o na equa o acima pode sofrer duas varia es Em sistemas considerados cr ticos geralmente quando a fonte solar a nica dispon vel e ou o ndice de interrup o deve ser m nimo utiliza se o n mero de horas de sol pleno m nimo verificado entre as m dias de todos os meses Em sistemas h bridos ou interligados rede onde h a complementa o da energia gerada por outras fontes utiliza se normalmente um valor m dio de HSP Para o exemplo estudado a pot ncia de projeto calculada considerando se 5 horas de sol pleno valor anual m dio de HSP na localidade e 20 de perdas fia o e dispers o Logo a pot ncia de projeto de 1 39 kW 5 55 Foros 7 920 1 5 Com a pot ncia de projeto calculada define se a pot ncia efetivamente instalada do sistema fotovoltaico Prvy em kWp de tal
28. de roldanas figura 5 11 para reduzir os esfor os e um guincho el trico ou manual tifor Com a torre na posi o horizontal um cabo passando pelo sistema de roldanas conforme mostrado na figura 5 11 preso por uma das pontas ao sistema de roldanas fixado extremidade superior do bra o de alavanca gin pole e pela outra ao guincho para in cio do processo de erguimento que deve ser conduzido com o maior cuidado poss vel Sugere se que a rea total da instala o seja isolada para impedir o acesso de curiosos e pessoas n o autorizadas Alavanca de Carga TAY Nm Roldana Dulpa l i Redu o 5 1 Fixa o do Cabo Roldana Dulpa Ea Roldana Simples q AAL Cabo conectado ao Tifor Suporte de Fixa o ncora Figura 5 11 Sistema de roldanas Durante o processo de erguimento do conjunto aerogerador torre comentado na sequ ncia o movimento de rota o do rotor do aerogerador deve ser travado com o aux lio de uma corda e tamb m colocando se em curto circuito as tr s fases do gerador Esse procedimento deve ser feito sempre em condi es de ventos fracos para evitar poss veis danos ao gerador A figura 5 12 apresenta um esquema do aerogerador montado na torre inicialmente na posi o horizontal e depois de erguida 54 Figura 5 12 Esquema da torre nas posi es horizontal e vertical Ap s o processo de erguimento da torre s o realizadas as regula es finais na tens o dos c
29. dimensionados de forma tal que sua capacidade de corrente direta seja adequada corrente do m dulo ou do arranjo FV Sua resist ncia direta deve ser a mais baixa poss vel a fim de reduzir as perdas e sua resist ncia reversa deve ser a mais alta poss vel para impedir que haja circula o de corrente no sentido indesejado 48 Figura 5 5 Esquema t pico de uma caixa de conex es de um m dulo FV com liga o de diodo de bloqueio HEBUDA Figura 5 6 Esquema de liga o de diodo de by pass O aterramento do arranjo feito pela simples conex o dos m dulos entre si e destes a uma malha de aterramento A conex o nos m dulos realizada em ponto apropriado indicado nos equipamentos com o s mbolo de terra Como o risco n o t o elevado o tipo de malha pode ser b sico como uma haste simples cravada no solo ou malha em delta com tr s hastes O Anexo 3 apresenta uma lista de materiais e equipamentos necess rios para instala es t picas de sistemas FV 5 2 Instala o dos Aerogeradores A instala o dos aerogeradores assim como no caso do arranjo FV pode ser dividida em cinco etapas local livre de obst culos tipo de torre e rea para instala o montagem conex es el tricas e eleva o Local livre de obst culos havendo disponibilidade de rea necess rio que se escolha um local livre de obst culos ou que sofra menos a sua influ ncia Uma t cnica simples posicio
30. dio para prote o das pessoas e dos pr prios equipamentos De um modo geral n o importando o tamanho do sistema fotovoltaico importante que e N o se usem j ias e adere os especialmente met licos das m os pesco o e pulsos durante a execu o de qualquer servi o de instala o opera o ou reparo do sistema e As partes energizadas sejam isoladas quando se operar reparar ou instalar o sistema FV e Os m dulos FV sejam cobertos com pano ou material que impe a a absor o da radia o solar pelos m dulos FV durante procedimentos de opera o instala o e reparo evitando poss veis choques el tricos e Sejam usados equipamentos de prote o individual espec ficos luvas botas capacete al m de ferramentas com isola o adequadas 7 3 Gera o a Diesel Os grupos geradores a diesel quando presentes nos sistemas h bridos de gera o de energia exigem alguns cuidados relacionados seguran a tais como e Constru o de local adequado para armazenamento de res duos como o leo lubrificante usado de modo a n o poluir o meio ambiente e Verifica o do sistema de exaust o de gases liberados pelo grupo diesel e Evitar se aproximar das partes m veis do grupo gerador para evitar graves acidentes como por exemplo o escalpelamento e Uso de equipamento de prote o individual especialmente auricular quando o equipamento estiver operando 80 7 4 Condicionamento de Pot nci
31. e 18 19 e o l X 11 13 E o e o 24 e ea 31 32 26 28 s 33 27 29 e 4 35 36 37 46 45 44 30 43 4294 40039 38 e e e e 47 56 55 54 3 2 51 0 49 48 62 57 58 59 60 6l L e e e e a 74 73 72 l 70 69 68 67 65 64 63 66 Por fim vale ressaltar que a an lise aqui realizada principalmente a relacionada participa o das fontes renov veis depende bastante dos modelos de equipamentos escolhidos dos perfis e lico e solar da localidade e do custo dos equipamentos A simples altera o entre diferentes modelos de aerogeradores e m dulos com custos tamb m diferentes pode modificar consideravelmente o quadro verificado no presente caso que apontou para um melhor desempenho t cnico e econ mico da fonte e lica Sugere se portanto que a an lise seja realizada de forma criteriosa para cada caso 125
32. e um valor futuro VF separados por um intervalo de tempo dividido em n per odos sendo aplicada uma taxa de juros qualquer i 65 pp yp Do 6 1 i Esta equa o pode ser modificada para se obter o valor futuro relacionado com uma quantia no presente resultando em VF VP l i 6 2 Um outro conceito tamb m associado varia o do dinheiro com o tempo o de anuidades a que s o definidas como s ries de pagamentos ou recebimentos que ocorrem ao longo do tempo de an lise de um projeto Normalmente considera se a anuidade do tipo temporal de dura o limitada com todos os seus termos iguais entre si e exig veis desde o primeiro per odo sendo seu pagamento realizado sempre no fim de cada per odo As equa es 6 3 e 6 4 apresentam respectivamente c lculos de valor presente e valor futuro associados a uma anuidade i 1 VP aS E E 6 3 KF atti 6 4 l Na pr tica o que ocorre na maioria dos projetos analisados durante consider vel per odo de tempo a verifica o de um investimento inicial de anuidades uniformes atuando como receitas ou despesas al m de outros pagamentos e recebimentos n o uniformes dispostos ao longo do tempo de an lise do projeto Os custos n o uniformes trazidos ao presente CNU recebidos ou pagos podem ser obtidos atrav s da equa o 6 5 CNU Valor 1 r Valor 2 E Valor n T i 6 4 Horizonte de Planejamento e Atratividade Fina
33. eg Marab a 5 a E 19 56 00 4 37 Castanha oriras asas zar Abaetetuba 0R4505 S agarar 315 Camet 02140 agaga gae Bragan a 010313 S oporsor cam Varituba 01920719S ligarse 249 taituba 01635 eagar r2 Parauapebas 0620803 S ligaya 513 Paragominas e H a E 20 15 28 2 53 Tucuru a r ai E 19 37 38 23 Breves oraosers ggg gos Atamira 0312128 amearas gar 104 Estado Rond nia Cidade oorden adas Decina ao Varia o anual Geogr ficas Magn tica o J 33 Porto Velho E o E E 11 06 50 10 15 o 33 Ji Paran i R na 12 10 40 10 09 o 3 33 Ariquemes a o E 11 32 41 10 14 o 33 Cacoal 128198 aes wor 12 44 26 Vilhena 60 08 o E 13 10 06 9 58 o 33 Jaru sa E E 11 52 35 10 12 o 3 33 Rolim de Moura o e e 12 06 23 10 12 o J 33 Buritis pe E E E 10 49 25 10 22 o J 33 Guajar Mirim Bi na E 09 34 18 10 32 o 3 33 Ouro Preto do Oeste EM o E 3 12 00 19 10 11 105 Estado Roraima Cidade ed aoas peclinacag Varia o anual Geogr ficas Magn tica Boa Vista ORAS MN passo r Rorain polis a E 14 28 25 7 58 Ato Alegre 025345N gsp rar Caracara A e a E 14 OF 17 7 51 Bonfim 032r35 N esros eae Vucajai orade N meras
34. entre as bases Por fim importante atentar para as condi es ambientais do local de instala o da torre como alto n vel de salinidade quando deve ser dada prefer ncia a torres 52 galvanizadas ou fabricadas com material anti corrosivo ou ainda atentar para um programa de manuten o mais constante Montagem para torres treli adas de at 30 m de altura podem ser utilizados dois n veis de estais Al m da prepara o e da constru o das bases para a sustenta o da torre a montagem da torre realizada em tr s etapas a primeira a pr pria montagem da torre na posi o horizontal unindo se as v rias se es pois a torre vem normalmente dividida em se es para facilitar o transporte A extremidade inferior da torre acoplada base central que possui um acoplamento articulado como o apresentado na figura 5 10 Figura 5 10 Acoplamento articulado fixo base central para encaixe da torre A segunda etapa consiste no estaiamento da torre que realizado em dois n veis com quatro estais cada sendo utilizados cabos de a o galvanizados de 1 2 no n vel mais alto e 5 16 no mais baixo Cada cabo preso a um esticador nos pontos de fixa o dos estais Os esticadores que s o presos a ganchos orelhas fixos s bases de sustenta o dos cabos s o utilizados para se obter um melhor ajuste na tens o dos cabos Em seguida realizado um ensaio da eleva o da torre sem o aerog
35. formas ocupam a mesma rea de 7 384 m por m a primeira com 2 84 m de altura por 2 60 m de largura e a segunda com 5 68 m de altura por 1 30 m de largura A decis o fica a crit rio da rea dispon vel e da presen a de obst culos que causem sombras no local Sombreamento todos os m dulos do arranjo devem ser instalados de forma a n o estejam sujeitos a situa es de sombreamento em nenhuma poca do ano Como a trajet ria solar varia com a poca do ano e as horas do dia necess rio um cuidado especial Conhecendo se apenas o valor da latitude local um m todo pr tico que garante que um obst culo de altura H n o projeta sua sombra sobre o arranjo apresentado pela equa o 5 1 e ilustrado pela figura 5 1 As medidas s o todas dadas em metros PINHO 2007 d FeH H 5 1 nd o i O b ub O N e Fator de espa amento Fe m o KN Ae o o OBST CULO 0 10 20 30 40 50 60 Latitude graus Figura 5 1 Gr fico e ilustra o para defini o de espa amento m nimo entre m dulo FV e obst culo para evitar sombreamento 44 Situa es de sombreamento que n o podem ser completamente evitadas s o comuns na pr tica Nesses casos deve se buscar locais que ofere am o m nimo tempo de sombreamento poss vel preferencialmente em pocas do ano em que o consumo de energia do local tamb m seja reduzido Orienta o e inclina o os m dulos devem e
36. metros de altura e da irradi ncia na localidade notando se neste caso a complementaridade entre as fontes solar e e lica A figura 4 4 mostra a frequ ncia relativa da velocidade do vento percentagem do tempo em que a velocidade do vento permaneceu em uma determinada faixa Demanda Figura 4 2 Curva de carga di ria estimada para a localidade 28 9 T Z8 E o E E o z gt o5 S Ko S o ko o 8 E so Q o 1 gt 0 Q Q Q Q Q o Q ja Q Q S S S S S S S S S S S S S o N lt T o o e N lt co oo N e O O as N N oO Hora Figura 4 3 Perfil t pico di rio da irradi ncia e da velocidade do vento na localidade Histograma Freq ncia relativa 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Velocidade do vento m s Figura 4 4 Distribui o de freq ncia da velocidade do vento medi o a 30 metros de altura Para se obter a energia consumida diariamente pela carga C faz se I C P At wh 4 3 i l onde At o intervalo de medi o quanto menor mais precisa ser a estimativa P a demanda de pot ncia ativa medida em cada intervalo T a quantidade de intervalos Se o intervalo de medi o for feito em minuto
37. o ou sobre elementos que possam danificar a sua isola o Os cabos devem ser fixados nos postes atrav s dos isoladores a uma altura m nima de 5 5 m em rela o ao solo Chaves seccionadoras devem estar localizadas dentro da casa de for a e devem ser projetadas para abrir e fechar sob carga Postes de concreto armado ou madeira as bases dos postes de concreto armado ou de madeira devem ser enterradas a uma profundidade equivalente a 10 da altura do poste mais 60 cm e a dist ncia aconselhada entre os postes deve ser entre 40 e 50 m Par raios de distribui o para casos onde haja necessidade da instala o de transformadores de for a p ra raios de distribui o devem ser instalados sobre a estrutura de cada transformador Aterramento deve ser feito para os equipamentos da rede tais como transformadores e p ra raios com a finalidade de prote o Cruzetas para o caso de rede com cabos nus as cruzetas s o instaladas nos postes a fim de sustentar os isoladores e os cabos Em alguns casos podem tamb m ser utilizados os cnamados racks em vez das cruzetas Isoladores s o instalados em cruzetas ou nos racks diretamente nos postes para fazer o isolamento el trico entre os cabos da rede e os postes No caso de redes multiplexadas essa instala o facilitada por j serem os condutores fase isolados Conectores para realizar ramifica es no alimentador principal Em casos de redes multiplexada
38. o do local O local escolhido para a instala o da esta o deve possuir rea til para a torre e seus pontos de estaiamento se houver al m de garantir o bom funcionamento dos equipamentos de medi o Os sensores de velocidade de vento anem metros de radia o solar piran metros e de dire o de vento anemosc pios devem estar livres de obst culos que causem sombra no caso dos piran metros ou que gerem turbul ncia no fluxo de ar no caso dos anem metros e anemosc pios A figura 3 3 apresenta uma t cnica de disposi o da torre que livra os sensores de zonas de turbul ncia causadas por obst culos de altura H 13 Regi o de alta turbul ncia Dire o predominante 2H 20H Figura 3 3 T cnica de disposi o de esta o meteorol gica 2 etapa Configura o da torre A torre considerada neste manual do tipo tubular estaiada com 30 m de altura A torre e seus instrumentos s o montados no solo com a torre sendo elevada com o aux lio de um gin pole bra o de alavanca Outros tipos de torres e formas de eleva o seguem padr o semelhante ao aqui exposto As torres podem ser treli adas com maiores alturas aconselha se altura m nima de instala o de 30 m e montadas em est gios Neste caso sugere se que a montagem seja feita por equipe especializada em trabalhos em alturas elevadas com os equipamentos de seguran a adequados Torres autoportantes tamb m podem ser utili
39. para recarregar o banco de baterias Considerando se para o presente exemplo o uso de baterias de chumbo cido estacion rias de 220 Ah tens o nominal de 12 Vcc profundidade de descarga igual a 30 autonomia energ tica do sistema de 1 dia e 2 de perdas nos dispositivos de armazenamento e controle tem se que a quantidade de baterias necess rias usando se as equa es 4 7 4 8 e 4 9 para atendimento durante 24 horas da demanda da localidade por meio do sistema com gera o renov vel seria de pelo menos 86 baterias 66 35 1 i 220 12 1 000 30 100 98 100 Portanto faz se necess ria a utiliza o de um subsistema auxiliar de gera o operado por motor a combust o no caso o gerador a diesel para atendimento da demanda em determinados per odos e com o intuito de diminuir a capacidade do banco de baterias 32 Infelizmente o banco de baterias o elo fraco do sistema pois a expectativa do tempo de vida til das baterias de cnhumbo cido bem menor do que o dos demais componentes de um sistema isolado com gera o renov vel No presente estudo de caso realizando se o atendimento das cargas pelo grupo gerador diesel durante 4 horas por dia no hor rio de maior demanda das 18 00 s 22 00 horas sendo esse crit rio de decis o tamb m baseado no estudo da pot ncia cr tica equa o 4 1 tem se que o grupo gerador diesel atenderia a 19 kWh do consumo di rio no lado CA considerando nos c lculos
40. pelo sistema igual a consumo mais perdas Custos de manuten o CM referem se a custos com manuten es preventivas e pequenas manuten es corretivas N o devem ser confundidos com os custos de reposi o que se d o pela compra de pe as para reposi o Frequentemente considera se que o custo de manuten o proporcional ao investimento inicial pot ncia nominal ou energia el trica anualmente gerada 6 7 Custos dos Equipamentos que Comp em os Sistemas H bridos A seguir s o apresentados os principais custos de interesse dos equipamentos que comp em um sistema h brido com as fontes solar fotovoltaica e lica e diesel 71 6 7 1 Sistema Fotovoltaico Os custos de investimento inicial em tais sistemas est o concentrados principalmente nos m dulos fotovoltaicos De acordo com dados do mercado nacional estima se que o custo dos m dulos varie entre 50 a 65 do investimento inicial total do sistema fotovoltaico dependendo basicamente da finalidade e do porte do mesmo Estudos de sistemas fotovoltaicos dom sticos de pequeno porte que alimentam a carga em corrente cont nua dispensando a utiliza o do inversor de tens o indicam que o custo dos m dulos responde por 51 do investimento inicial OLIVEIRA E ZILLES 2004 Esses valores s o coerentes com pesquisas de mercado internacionais que apontam para uma participa o do custo dos m dulos entre 45 e 55 do custo inicial total SOLARBUZZ 2008
41. quanto instala es de sistemas fotovoltaicos ou e licos individuais apesar das vantagens apresentadas pelos h bridos Diversos trabalhos buscam consolidar a utiliza o de sistemas h bridos principalmente em aplica es onde suas vantagens s o evidenciadas Para tal as caracter sticas particulares desses sistemas devem ser conhecidas assim como suas vantagens desvantagens modelos de dimensionamento formas de instala o estrat gias de opera o entre outros fatores Com rela o s caracter sticas t cnicas conclui se que sistemas h bridos s o vi veis quando h disponibilidade de recursos renov veis adequados e quando o sistema pode ser instalado de forma a aproveitar de maneira tima esses recursos Outros fatores como por exemplo a contribui o ideal de cada fonte no sistema e a estrat gia de opera o adotada quando h a presen a de grupos geradores s o fundamentais para que se otimize o desempenho do sistema Entretanto para que se possa garantir maior competitividade aos sistemas com fontes renov veis devem se adotar medidas que visem redu o dos seus custos iniciais visto que o fator econ mico ainda um dos maiores entraves dissemina o em larga escala desses sistemas De uma forma geral a redu o de custos iniciais a consolida o de um mercado nacional de fabrica o de equipamentos e a ado o de pol ticas de incentivos s o fatores que podem contribuir decisivamente para gar
42. se investir ou simplesmente se a instala o ir auferir lucros deve considerar as figuras de m rito econ mico os custos de O amp M a vida til dos equipamentos e principalmente o custo da energia el trica gerada 6 2 Diagrama de Fluxo de Caixa O diagrama de fluxo de caixa um gr fico que apresenta de forma ordenada e objetiva todas as receitas e despesas de cada uma das alternativas consideradas na an lise econ mica A figura 6 1 apresenta um exemplo de diagrama de fluxo de caixa onde o eixo horizontal representa o tempo sendo o n mero sobre esse eixo referente sempre ao fim do per odo dia m s ano etc As setas apontando para cima indicam as receitas R enquanto as setas para baixo indicam as despesas D Ro Ch Bs ER k Rh Figura 6 1 Exemplo de um diagrama de fluxo de caixa Normalmente considera se que a despesa realizada no per odo O refere se ao investimento inicial D 7 e que nesse per odo n o h verifica o de qualquer receita O caixa l quido do projeto definido como a diferen a entre as receitas e as despesas verificadas ao fim de cada per odo 6 3 Valor Temporal do Dinheiro Para relacionar um valor monet rio no presente e um valor monet rio no futuro deve se conhecer o valor envolvido o per odo de tempo associado a ele e uma taxa percentual de retorno esperada taxa de juros ou taxa de desconto A equa o 6 1 mostra a equival ncia entre um valor presente VP
43. tens o de entrada de 120 Vcc tens o de sa da 127 220 Vca frequ ncia de 60 Hz os n veis de tens o e freq ncia devem seguir os valores praticados no munic pio onde o sistema for instalado e forma de onda senoidal pura em sua sa da distor o harm nica total menor que 3 A pot ncia do inversor deve ser capaz de suprir a demanda m xima da comunidade com aten o para sua capacidade de surto que deve ser capaz de suprir a pot ncia necess ria para acionar determinados equipamentos que exijam altos valores de corrente de partida Um inversor de 10 kW de pot ncia cont nua capaz de atender satisfatoriamente a comunidade Uma possibilidade para tornar o sistema mais flex vel e confi vel seria utilizar dois ou mais inversores de pot ncia total igual a esse valor Etapa 7 Dimensionamento da minirrede de distribui o O projeto da minirrede deve priorizar a localiza o do sistema de gera o o mais pr ximo poss vel do centro de cargas e a constru o da casa de for a tamb m o mais pr ximo poss vel do sistema de gera o e das cargas A figura abaixo ilustra a configura o da minirrede projetada para a comunidade com destaque para a casa de for a pr dio de n mero 20 em cinza os dois aerogeradores esquerda da casa de for a e os 30 postes da rede pontos redondos escuros A instala o do arranjo fotovoltaico sobre a casa de for a indicada para reduzir perdas e custos com cabeamento 124 e
44. 0 Faca el trica 220 5 10 min 0 18 Ferro el trico autom tico 1 000 12 1h 12 00 Fog o comum 60 30 5 min 0 15 Fog o el trico de 4 chapas 9 120 30 4h 1 094 40 Forno a resist ncia grande 1 500 30 1h 45 00 Forno a resist ncia pequeno 800 20 1h 16 00 Forno a microondas 1 200 30 20 min 12 00 Freezer vertical horizontal 130 30 50 00 Frigobar 70 30 25 00 Fritadeira el trica 1 000 15 30 min 7 50 Geladeira de 1 porta 90 30 30 00 Geladeira de 2 portas 130 30 55 00 Grill 900 10 30 min 4 50 logurteira 26 10 30 min 0 13 L mpada fluorescente 1 30 5h 1 65 compacta 11 W L mpada fluorescente compacta 15 W 1 ao Es fio L mpada fluorescente compacta 23 W a X Sn to L mpada incandescente 40 W 40 30 5h 6 00 L mpada incandescente 60 W 60 30 5h 9 00 L mpada incandescente 100 W 100 30 5h 15 00 Lavadora de lou as 1 500 30 40 min 30 00 Lavadora de roupas 500 12 1h 6 00 Liquidificador 300 15 15 min 1 12 M quina de costurar 100 10 3h 3 00 M quina de furar 350 1 1h 0 35 Microcomputador 120 30 3h 10 80 Moedor de carnes 320 20 20 min 2 13 Multiprocessador 420 20 1h 8 40 Nebulizador 40 5 8h 1 60 Ozonizador 100 30 10 h 30 00 Panela el trica 1 100 20 2h 44 00 Pipoqueira 1 100 10 15 min 2 15 R dio grande 45 30 10 h 13 50 R dio pequeno 10 30 10 h 3 00 R dio rel gio 5 30 24h 3 60 Sauna 5 000 5 1h 25 00 Secador de cabelos grande 1 400 3
45. 0 10 min 7 00 Secador de cabelos pequeno 600 30 15 min 4 50 Secadora de roupas grande 3 500 12 1h 42 00 Secadora de roupas pequena 1 000 8 1h 8 00 Secret ria eletr nica 20 30 24h 14 40 Sorveteira 15 5 2h 0 15 Torneira el trica 3 500 30 30 min 52 50 Torradeira 800 30 10 min 4 00 TV em cores 14 60 30 5h 9 00 TV em cores 18 70 30 5h 10 50 TV em cores 20 90 30 5h 13 50 TV em cores 29 110 30 5h 16 50 TV em preto e branco 40 30 5h 6 00 TV port til 40 30 5h 6 00 Ventilador de teto 120 30 8h 28 80 Ventilador pequeno 65 30 8h 15 60 Videocassete 10 8 2h 0 16 Videogame 15 15 4h 0 90 Modificado de Procel www eletrobras com procel O consumo m dio mensal kWh obtido da tabela 2 2 fazendo se pot ncia m dia do equipamento W x horas utilizadas por dia x dias de uso no m s 1 000 O simples conhecimento da demanda m dia ou da curva de carga de apenas um dia t pico em uma localidade n o garante a estimativa precisa da carga a ser atendida pelo sistema de gera o de energia Na aus ncia de dados para pelo menos um ano inteiro pode se extrapolar essa curva para os outros dias do ano considerando per odos de chuva frio ou calor e prov veis sazonalidades no consumo por exemplo Essa extrapola o apesar de necess ria introduz imprecis es na estimativa da carga Entretanto a falta de dados confi veis para estimativa da carga uma realidade na grande maioria das localidades isoladas na A
46. 1 cm Pio ES A WY Alicerce Central AM Bloco Lateral Direito L L A CA x 46 cm 1 j P NS a j 91 cm Bloco Frontal A MM 152 cm Figura 5 9 Esquema das bases para uma torre Tabela 5 2 Varia es dos valores de L e M para diferentes alturas de torre Altura da torre m L m M m 18 6 4 15 2 24 8 5 21 4 30 11 6 27 5 Considerando a rea requerida como um grande ret ngulo somando as dimens es das bases as dist ncias entre elas e a base central e o suporte da torre necess ria para essa instala o aproximadamente 1 025 m de rea com ret ngulo de lados iguais a 40 46 m e 25 32 m Esta rea considerando o suporte da torre necess ria apenas em momentos onde a torre est na posi o horizontal Quando erguida o suporte n o utilizado e a rea requerida cai para aproximadamente 640 m2 Ressalta se que a rea entre as bases pode ser considerada til pois pode ser utilizada para cultivo de esp cies vegetais de baixa altura ou mesmo para a cria o de pequenos animais desde que sejam impedidos de ter contato com as bases e os cabos Se aerogeradores de porte muito pequeno forem instalados as bases podem ser substitu das por simples ncoras com esquema de instala o semelhante ao da torre da esta o meteorol gica como apresentado no Item 3 3 A escolha da altura da torre tamb m influencia na rea com o aumento da altura requerendo maiores dist ncias
47. 20 de demanda reprimida e 5 de perdas na rede de distribui o Logo a quantidade de baterias necess rias para atendimento de 44 85 kWh do consumo no lado CC seria de 58 baterias considerando 10 de perdas na convers o CC CA e 2 de perdas nos dispositivos de armazenamento e controle Para uma tens o CC do sistema tens o de entrada do inversor de 48 Vcc haveria a necessidade de 60 baterias aumentando assim um pouco mais a autonomia do sistema sendo configuradas como 4 baterias ligadas em s rie e 15 liga es em paralelo Neste caso o ideal que o banco de baterias fosse dividido em blocos com menos liga es em paralelo cada um dos quais ligado a um inversor 4 4 Dimensionamento do Subsistema de Gera o 4 4 1 Sistema E lico O comportamento estoc stico da velocidade de vento associado ao fato dessa vari vel ser fundamental na an lise torna a etapa de medi o muito importante como j comentado anteriormente Assim as an lises do potencial de gera o e lica devem ser feitas a partir de medi es suficientemente precisas e em intervalos amostrais relativamente curtos A pot ncia produzida por um aerogerador depende tanto das suas caracter sticas de projeto quanto das caracter sticas do vento no local de sua instala o Esses par metros determinam o fator de capacidade do aerogerador FC Esse fator definido como a raz o entre a energia efetivamente gerada em um per odo de tempo e a que seria pr
48. 5 12 13 0 120 12 7 6536 0 923 121 13 14 0 030 13 7 8689 0 237 14 15 0 14 7 8 0 000 15 16 0 15 5 1 0 000 16 17 0 16 3 2 0 000 17 18 0 17 3 2 0 000 18 19 0 18 3 2 0 000 A gera o e lica di ria igual a 51 74 kWh obtida a partir do somat rio das amplitudes das raias da curva de energia da figura ou da soma dos valores da ltima coluna da tabela Para o caso da fonte solar conhecendo se a pot ncia do arranjo aqui escolhida como 1 04 kWp 8 m dulos de 130 Wp 20 de perdas e o n mero de horas de sol pleno obtido pela soma dos valores de irradi ncia do dia t pico em Wh m dividido por 1 000 W m tem se Q 20 EF OG Pa HSP 2 1 04 4 92 4 09 kWh obtida de 4 11 De posse dos valores de energia calculados os fatores de capacidade s o obtidos conforme equa o abaixo com o e lico sendo igual a 28 74 e o solar FV igual a 16 41 _ Energia efetivamente gerada FC P KW At 24h 00 4 10 Constatado o melhor desempenho do sistema e lico em rela o ao sistema FV para o caso em quest o a etapa seguinte a an lise de custos O sistema de gera o e lico proposto considerando aerogerador torre de sustenta o e demais acess rios apresenta um custo total estimado de R 75 000 00 o que representa um custo de R 10 000 00 kW O sistema FV proposto considerando m dulos estrutura de sustenta o e controlador de c
49. 5 1 Vantagens e desvantagens das diferentes formas de instala o dos m dulos fotovoltaicos crase cora e een eo en eeen eene Ene ese agua LE schanigescrenabeserancE 46 Tabela 5 2 Varia es dos valores de L e M para diferentes alturas de torre 52 Cap tulo 6 Tabela 6 1 C lculo do VPL atrav s do fluxo de caixa 68 Tabela 6 2 Quadro resumo dos indicadores financeiros analisados 69 Cap tulo 7 Tabela 7 1 Zonas tempo corrente de efeitos das correntes CA 15 a 100 Hz 117 vii 1 INTRODU O E OBJETIVOS Em virtude da obrigatoriedade de atendimento de todos os cidad os brasileiros com energia el trica e da necessidade cada vez mais premente da produ o de eletricidade com a m nima degrada o ambiental poss vel o emprego dos recursos renov veis como fontes prim rias de energia torna se cada vez mais importante Dentro desse enfoque os sistemas h bridos definidos como aqueles que utilizam mais de uma fonte de energia de pequeno e m dio porte para gera o de eletricidade apresentam se como uma forma importante do uso das energias renov veis dispon veis localmente para o atendimento descentralizado de pequenas demandas no Brasil atrav s de minirredes de distribui o principalmente na Regi o Amaz nica onde existe um grande n mero de localidades isoladas sem perspectivas de atendimento pela rede el trica convencional O objetivo deste ma
50. 8 Tipo de abastecimento de gua Encanada Po o coletivo Po o individual Cacimba Rio o COUTOS aa ii asa ad efa e a a E 9 Aparelhos dom sticos j adquiridos Televis o Aparelho de som 3x1 R dio Geladeira Filtro Liq idificador Fog o a g s Ferro de passar el trico A carv o Antena parab lica OUROS nte e R ata SORCERER U as pd DA AO REA PAD are RREO PRO RAID OA de RE a DR DO DAR O EAD DRA 10 Quantidade de l mpadas existentes Fluorescentes de 20 W Incandescentes de 60 W Fluorescentes de 40 W Incandescente de 100 W Outras t aro na for su dera de da ro Sd ia dio BED ad dia 4 da 93 11 Instala es sanit rias Banheiro dentro de casa Banheiro fora de casa Fossa s ptica Fossa negra OUO Si eere a a te Rr da Ea E E E N 12 Destino do lixo mais frequente Enterrado Queimado Lan ado a c u aberto QUITOS E scr feria CU di POR O fra dA Sia O do UR UT e EO ET AUS E PS 13 Assist ncia m dica odontol gica mais utilizada FNS Posto de sa de Prefeitura Funrural OTU ja SPO PRO REINO NR RD PRE NONE DIDO RA NU RE Rc E NRO SO DI MA PO PSV RARE OD 14 Doen a mais frequente na fam lia Hepatite Febre tif ide Diarr ia Sarampo Mal ria T tano QUOS e e e e EA A E A A E r a 15 Alimenta o b sica e periodicidade semanal
51. Arruela 5 16 Cabo de Cobre 10 mm Cabo de Cobre Nu 6 mm Chave Blindada 250 V 30 A Conduite Flex vel 1 1 2 Eletrocalha 0 10 x 0 005 3 m Eletroduto 1 1 2 3 m Luva 1 1 2 Parafuso 1 1 2x5 16 c porca Parafuso 1 x5 16 c porca Terminal Garfo 10 mm Terminal Garfo 6 mm Terminal Olhal 6 mm Haste de Aterramento 5 8 x 2 40 m com conectores M dulos Fotovoltaicos Diodos Controlador de Carga 108 ANEXO 4 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Sistemas E licos Itens Abra adeira Pl stica 40 cm Arruela 3 4 Cabo de Cobre Nu 10 mm Cabo de A o galvanizado com alma de a o 1 2 Conduite Flex vel 1 1 2 Eletroduto 1 1 2 3 m Esticador Garfo Garfo 3 4 x 18 Esticador Garfo Garfo 7 8 x 18 Grampo 5 16 Pesado Parafuso 2 x3 4 Parafuso 10 x3 4 Sapatilha 5 8 Galvanizada Terminal Olhal 10 mm Haste de Aterramento 5 8 x 2 40 m com conectores Chave Blindada 250 V 60 A Transformador Torre Treli ada 30 m Anilha de Press o 3 4 Cabo de Cobre 10 mm Cabo de Cobre 25 mm Cabo de A o galvanizado com alma de a o 5 16 Destorcedor de Cabo 5 16 Esticador Garfo Olhal 1 2 x 12 Esticador Garfo Olhal 3 4 x 12 Grampo clipe 1 2 Pesado Luva 1 1 2 Eletroduto Parafuso 2 1 2 x3 4 Porcas 3 4 Sapatilha 1 2 Galvanizada Terminal Olhal 25 mm Chav
52. DIESEL Ch Autom tica 40 kvA 112 ANEXO 8 Lista de Ferramentas Equipamentos e Acess rios Necess rios para Instala es T picas de Sistemas H bridos Ferramentas Chaves Boca Boca Jogo completo Chaves Olhal Olhal Jogo completo Chaves Boca Olhal Jogo completo Chave Catraca e pe as Soquete Jogo completo Chave Inglesa Chaves de Fenda Jogo completo Chaves Philips Jogo completo Chaves Allen Jogo completo Alicate Universal Alicate de Press o Alicate de Corte Alicate de Bico Alicate Prensa cabo Alicate Turqu s Alicate Decapador Martelo de Borracha Martelo Comum Marreta Talhadeiras Pun o Arco de Serra Serras Serrote Ter ado Equipamentos e acess rios Alicate multiteste Mult metro Furadeira e brocas Jogo completo Serra tico tico GPS Trena Inclin metro B ssola Fita de isolamento seguran a de rea Tifor e cabo de a o Talha Cabos de a o e grampos Diversos Cabos el tricos Diversos Cordas Andaimes Lonas Capacete Luvas culos de prote o Botas de borracha Protetores auriculares Cintos de seguran a e acess rios Fita isolante e de auto fus o Ferro de solda e solda 113 P de cabra Estiletes Limas Enxada Enxadeco P Picareta Grampo tipo C sargento Jogo de Roldanas carretilha N vel de bolha Conectores diversos garfo olhal ponta etc
53. E id A A AA 65 6 2 Diagrama de Fluxo de Caixa 2 020500000005005 55050005510540540004600255054054540540025505000USBaS0a 65 6 3 Valor Temporal do Dinheiro e eeeeeererrreeananana 65 6 4 Horizonte de Planejamento e Atratividade Financeira i 66 BS Indicadores FINANCEIROS enen e e vos ivL Go vas Eva eieiei eoria 67 6 91 Valor Presente LIQUICO sciopero ereere CUBANOS LE teet ERAS ED apena 67 6 5 2 ndice Beneficio custo asas asas dps 68 6 5 3 Retorno Adicional sobre o Investimento iiiiiiiiiis 69 6 5 4 Taxa Interna de Retorno s oososossoossoosooosooosooosocosonosscococacacacacaon 69 6 5 5 Tempo de Retorno de Investimento nn enrreenenn nnn 69 6 6 Custo da Energia El trica siqusseasioueatashtesadoFhdn sata idas Sin sanada sanada 70 6 7 Custos dos Equipamentos que Comp em os Sistemas H bridos 71 6 7 1 Sistema Fotovoltaico eeeseeeeeeeerrrtrrrrtrtrtrrrtrttrtrrttrttrnrtrrtttntnnnnn ennenen 72 Bstze Sistema E CO sis a e a Siad a E id O e id O ak 73 6 7 3 Grupos Geradores nnnsseooeeennnntttterrrtt rt nd Ta ue Dea EE a ea OL AE 74 6 7 4 Componentes Auxiliares 0000nnnnnnnnnooanaannnnrneonnrnn nn ttrnerennnnn nn Eis cegas nda 75 7 RECOMENDA ES DE SEGURAN A PARA SISTEMAS H BRIDOS 77 T1 Gera o E liCanienene nene a a a e DR E RE REA 79 7 2 Gera o Fot
54. PROJETO BRA 99 011 Carta de Acordo 001 2007 MME PNUD UFPA FADESP MANUAL DE IMPLANTA O DE SISTEMAS H BRIDOS FOTOVOLTAICO E LICO DIESEL PARA GERA O DE ENERGIA EL TRICA Coordenador Jo o Tavares Pinho Autores em ordem Alfab tica Claudomiro F bio Oliveira Barbosa Edinaldo Jos da Silva Pereira Hallan Max Silva Souza Jo o Tavares Pinho Luis Carlos Macedo Blasques Marcos Andr Barros Galhardo Wilson Negr o Mac do Bel m Fevereiro 2008 SUM RIO LISTA D FIGURAS iiaa aaa v STA DE TABELAS a a DESSES PASTO NESEN SRA vii 1 INTRODU O E OBJETIVOS ni itereeeeerereemerererereeserererereeserererereesenes 1 2 LEVANTAMENTO DA CARGA A SER ATENDIDA ssesesesesesererereses 2 3 LEVANTAMENTO E CARACTERIZA O DOS RECURSOS ENERG TICOS 8 3 Tt SUA fe ese e ado ig po PAP SR PR O RR IP e EEEE e CEECEE CEEE 8 ze Visitando A010 EE SA E 8 3 3 Instala o de Equipamentos de Medi o 13 3 4 Caracteriza o dos Recursos Solar e E lico onnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnne 19 3 5 Disponibilidade de Combust vel e eeeeeaaeeereeeaaaanaa 22 PROJETO DO SISTEMA H BRIDO ns erererererererererererererererrarao 24 4 1 Defini o da Estrat gia de Opera o aaa 24 4 2 Considera es de Projeto aiareresorasecanerarocanontaaLerapErosEHaLEna CER CLEDOCENCLEDoCERCLEDALERagE 28 4 3 Dimensionamento d
55. Prices dispon vel em http www solarbuzz com SolarPrices htm acessada em 08 02 2008 USHER E P e ROSS M M D 1998 Recommended Practice for Charge Controllers International Energy Agency Report IEA PVPS T3 05 89 11 ANEXOS ANEXO 1 Exemplo de Formul rio para Levantamento Socioecon mico 90 dn A PUNNERSDADE pe neRAL O A SS UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA EL TRICA GRUPO DE ESTUDOS E DESENVOLVIMENTO DE ALTERNATIVAS ENERG TICAS GEDAE FORMUL RIO SOCIOECON MICO MUNICIPIO ca ssa IDEIA ANDO E Na v Du REDES DOSES EE E EREE IDENTIFICA O DO RESPONS VEL FAMILIAR 1 Sexo M F 2 NOME S enesonan aene i A a a EE CIAN ols o O EE E A T ANE A E 4 Idade S renn a a a a SVEStAdO CNI na a e a a a a a ada 6 Naturalidade tes e ee e e a a aa o GA Aa ae e TA SS 1 REGI O aeae r e a E Re nd eerie ea e o dr ae O e EEE O PrOIISSA O eea a e a caos str iE E E E E E E 9 Grau de escolaridade Analfabeto 1 grau completo incompleto 2 grau completo incompleto 3 grau completo incompleto 10 Tempo de resid ncia no local Desde o nascimento Menos de 5 anos Entre 5 e 10 anos Entre 10e 20 anos 91 Mais de 20 anos 11 N mero de pessoas que moram na resid ncia contando com o respons vel familiar Sexo masculino Sexo feminino Total
56. Sudoeste SO e Noroeste NO e sub sub cardeais Nor Nordeste NNE Este Nordeste ENE Este Sudeste ESE Sul Sudeste SSE Sul Sudoeste SSO Oeste Sudoeste OSO Oeste Noroeste ONO e Nor Noroeste NNO Estes ltimos s o exclu dos de alguns tipos de an lises O gr fico de dire es chamado de rosa dos ventos Como os dados s o normalmente medidos em graus deve se determinar a faixa abrangida por cada ponto cardeal conforme mostra a tabela 3 4 Os dados medidos s o ent o relacionados percentualmente a cada faixa compondo a rosa dos ventos Tabela 3 4 Faixa em graus abrangida por cada ponto sub sub cardeal Dire o Faixa N 0 11 25 e 348 75 360 NNE 11 25 33 75 NE 33 75 56 25 ENE 56 25 78 75 L 78 75 101 25 ESE 101 25 123 75 SE 123 75 146 25 20 SSE 146 25 168 75 S 168 75 191 25 SSO 191 25 213 75 SO 213 75 236 25 OSO 236 25 258 75 O 258 75 281 25 ONO 281 25 303 75 NO 303 75 326 25 NNO 326 25 348 75 Distribui o de Weibull A distribui o de Weibull uma das fun es densidade de probabilidade que mais se adapta maioria dos regimes de vento em todo o mundo ela bi param trica ou seja necessita do c lculo de dois par metros para sua an lise O fator de forma k adimensional calculado atrav s da equa o 3 3 enquanto o fator de esca
57. a Os inversores e retificadores quando estiverem presentes devem ter como princ pio para a seguran a de usu rios e dos pr prios equipamentos alguns requisitos como Coloca o de placas ou cartazes sinalizando os n veis de tens o envolvidos Uso de equipamento de prote o individual pelo operador Verifica o peri dica de contatos nos cabos de entrada e sa da de energia Nunca operar o equipamento com as portas dos gabinetes abertas ou proceder a rotinas de manuten o com o equipamento em funcionamento Observa o de recomenda es espec ficas dos fabricantes de cada equipamento 7 5 Armazenamento de Energia que Quando o sistema h brido for dotado de um banco de baterias deve se observar No processo da instala o das baterias as chaves adequadas sejam utilizadas e que tenham cabo com isola o ou aquele que executa a a o utilize pelo menos luvas com isola o adequada para a tens o de trabalho As chaves usadas sejam curtas para evitar fechar um curto circuito entre os terminais das baterias Ao realizar o aperto de um cabo em um terminal de bateria necess rio que o outro terminal seja coberto com material isolante evitando um poss vel curto circuito entre os terminais Existam chaves seccionadoras ou disjuntores adequados que possam desconectar o banco de baterias do sistema de gera o e da carga quando os procedimentos de manuten o limpeza e troca forem executados O banc
58. a sua tens o nominal que deve ser a mesma do barramento CC do sistema sua configura o s rie shunt ou mista e a estrat gia de controle do mesmo ON OFF ou tens o constante OLIVEIRA 2005 As fun es desej veis para um controlador de carga s o as seguintes a Prote o contra sobrecargas 39 b Prote o contra descargas profundas c Informa o do estado de carga d Baixo autoconsumo 4 5 2 Inversor de Tens o Para especificar um inversor de tens o necess rio considerar tanto a tens o de entrada do equipamento CC quanto a tens o de fornecimento sa da CA Em termos da pot ncia os inversores s o dimensionados levando se em considera o basicamente dois fatores o primeiro a pot ncia el trica que dever suprir em opera o normal por determinado per odo de tempo o segundo a capacidade de surto do equipamento que deve ser especificada de acordo com a natureza dos equipamentos que comp em a carga Equipamentos que exigem altos valores de corrente de partida como motores el tricos devem merecer aten o especial no dimensionamento para que o inversor possa fornecer durante um curto intervalo de tempo a pot ncia necess ria para acionar esses equipamentos Outro fator importante na especifica o que se devem observar todas as exig ncias que a carga far ao inversor n o somente em rela o pot ncia mas tamb m varia o de tens o frequ ncia e forma
59. abos e o aterramento el trico da torre por meio de sua estrutura estais e do aerogerador pela sua carca a Os demais componentes fornecidos com o aerogerador como transformadores retificadores e controladores quando for o caso s o instalados na casa de for a Em casos onde um transformador trif sico e um retificador controlador sejam fornecidos com o aerogerador os cabos de sa da deste s o levados at a casa de for a e conectados ao prim rio do transformador cujo secund rio conectado ao retificador controlador que por sua vez conectado ao banco de baterias O Anexo 4 apresenta uma lista de materiais e equipamentos necess rios para instala es t picas de sistemas e licos 5 3 Instala o dos Grupos Geradores O subsistema diesel el trico pode ser composto por um ou mais grupos geradores de acordo com a estrat gia de opera o definida Os grupos geradores devem ser instalados em uma edifica o pr pria a qual ter a finalidade de servir como abrigo para as m quinas A edifica o normalmente conhecida por usina ou casa de for a A rea interna onde ser o instalados os grupos geradores deve apresentar espa o suficiente para a instala o dos equipamentos al m de possuir espa o para que seja poss vel a circula o do operador em volta da m quina para executar os procedimentos t picos de opera o e manuten o e bons n veis de iluminamento Outro ponto importante a ser observado a v
60. adequados Em todos os casos os procedimentos de opera o e manuten o s devem ser executados por pessoal qualificado para tal e preferencialmente trabalhando pelo menos em dupla Em um sistema h brido fotovoltaico e lico diesel com participa o de sistemas de condicionamento de pot ncia e de armazenamento de energia de um modo geral a opera o bastante simples e quase sempre autom tica A gera o renov vel priorit ria na alimenta o da carga diretamente atrav s do inversor ou via banco de baterias A entrada do grupo a diesel acontece nos per odos em que o sistema renov vel n o atende a demanda e o banco de baterias encontra se com baixo n vel de carga Nesta situa o a comuta o renov vel diesel pode ser autom tica ou manual Nas casas de for a devem ser observadas as luzes indicadoras do estado dos sistemas antes da execu o das a es de opera o e manuten o A verifica o de qualquer disjuntor aberto quando este deveria estar ligado sinal de problemas no sistema possivelmente algum trecho em curto circuito Neste caso se ap s armado o disjuntor este for novamente automaticamente desarmado a causa do seu desarme deve ser localizada imediatamente Esta pode advir de problemas na pr pria casa de for a na minirrede de distribui o ou em alguma unidade consumidora Em todos os equipamentos do sistema uma inspe o visual a primeira a o a ser realizada antes de manobrar
61. ala o f sica apenas em pontos de ajustes O segundo pode ser instalado entre os equipamentos de gera o e o banco de baterias ou entre este e o inversor de tens o Pode elevar ou baixar a tens o se esta for diferente entre os subsistemas Prote o e Controle para realizar a prote o e o controle dos equipamentos respons veis pelo condicionamento de pot ncia e tamb m fornecer seguran a para o operador no momento de uma eventual manuten o faz se necess rio o uso de disjuntores e ou chaves seccionadoras Os disjuntores s o dispositivos de prote o dimensionados para atuar caso haja o surgimento de sobrecorrentes ocasionadas por curto circuito ou por inser o de grandes cargas no sistema de energia el trica As chaves seccionadoras s o utilizadas para abrir ou fechar circuitos S o utilizadas para realizar manuten es no sistema e tamb m para permitir manobras nos circuitos el tricos Existem chaves que operam somente quando o circuito est sem carga e outras que operam sob carga Dentro da casa de for a existem v rios pontos do circuito el trico que devem estar conectados a dispositivos de prote o e controle Dentre esses pontos destacam se O circuito que interliga os m dulos fotovoltaicos ao controlador de carga O circuito que interliga os aerogeradores ao retificador O circuito que interliga o banco de baterias ao inversor de tens o circuito que interliga a USCA ao inverso
62. alhe tamb m importante s o os pontos de ajuste de tens o corte e religamento da gera o e da carga que devem ser adequados ao tipo de bateria utilizada e s especifica es de projeto Alguns controladores modernos permitem ao usu rio o ajuste desses pontos outros devem ser adquiridos especificamente para operar com determinado tipo de bateria e com pontos de ajuste fixos Retificador controlador Existem dois tipos de retificadores tipicamente utilizados em sistemas h bridos o que retifica a corrente alternada de sa da dos aerogeradores e o que retifica a corrente alternada de sa da do grupo gerador Ambos entregam a corrente cont nua de sa da ao banco de baterias O primeiro tipo normalmente acompanha o aerogerador sendo fornecido pelo fabricante e atua tamb m como controlador impedindo situa es de sobrecarga do banco de baterias Devem possuir sua tens o de sa da adequada tens o CC de projeto S o instalados entre o aerogerador e o banco de baterias Alguns modelos de aerogeradores possuem suas sa das CA conectadas primeiramente a um transformador que adequa a tens o ao valor necess rio para ent o ser entregue ao retificador Outro fator a ser observado se o controlador possui pontos de ajuste para regula o por sobrecarga Modelos mais simples possuem este ponto fixo e pr ajustado podendo ser obtido no manual do equipamento outros podem e devem ser ajustados O segundo tipo de retificador entrega
63. anda kW OQ a 1234567 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Hora Demanda kW Hora Demanda kW 1 3 38 13 2 35 2 3 06 14 2 46 116 3 2 11 15 2 40 4 2 48 16 2 43 5 2 33 17 2 24 6 2 32 18 2 24 7 1 58 19 3 82 8 1 61 20 5 66 9 2 19 21 5 49 10 2 48 22 5 18 11 2 49 23 4 49 12 2 35 24 3 33 A integra o da rea da curva ou simplesmente a soma dos 24 valores de demanda da tabela aponta para um consumo m dio C de 71 13 kWh no per odo dia conforme equa o abaixo I 24 C P 4 5 P 1 7113kWh 4 3 i 1 i 1 H a necessidade de considera o das perdas nos processos de convers o e de distribui o da energia gerada al m da demanda reprimida Considerando 20 de demanda reprimida DR o novo consumo C ser igual a c 12 c 14 2 7113 8536 4 4 Finalmente considerando 15 de perdas 2 erdas O banco de baterias deve ser capaz de entregar uma energia di ria Ccor de E ERES 100 42 kWh Ccor 1 O da a 5 4 5 100 100 Etapa 2 Caracteriza o dos potenciais solar e e lico e an lise da log stica de abastecimento de combust vel no local A segunda etapa para implanta o do sistema h brido a caracteriza o dos recursos energ ticos Ap s um per odo m nimo de um ano de medi es podem se obter as curvas de irradi ncia e velocidade de vento para um dia t pico no l
64. ando se uma profundidade de descarga m xima de 30 a capacidade energ tica til de uma bateria de C C Eoma 24 20 O72kWh 4 7 100 100 A etapa seguinte o c lculo da capacidade energ tica necess ria ao banco suficiente para o atendimento da carga em um determinado per odo de autonomia Conhecendo se o consumo corrigido a ser atendido 100 42 kWh e as perdas no armazenamento e controle aqui consideradas iguais a 2 resta apenas a defini o da autonomia do sistema A presen a do grupo gerador diesel permite a redu o da capacidade do banco de baterias uma vez que o sistema n o ter seu atendimento interrompido quando de um longo per odo de aus ncia de gera o renov vel Para o presente caso foi definido um per odo de autonomia de 12 horas A capacidade necess ria para o banco de baterias ent o igual a 119 CAN a 100 42 12 4 E Pae o 100 100 Dividindo se a capacidade necess ria do banco pela capacidade de uma bateria tem se que o banco deve ser composto por Cs 51 23 nb 71 15 baterias C 072 82 Co 51 23 kWh 4 8 Al m da necessidade do n mero ser inteiro ainda deve se atentar para a rela o entre a tens o nominal do sistema 120 Vcc e a tens o nominal de uma bateria 12 Vcc que aponta para a necessidade da quantidade de baterias do banco ser um n mero m ltiplo de 10 O presente caso indica duas op es 70 baterias o que reduziria o n mero de horas de a
65. antir a competitividade de sistemas de gera o com fontes renov veis para uma gama ainda maior de aplica es Al m disso importante que se disponha de m o de obra devidamente qualificada para avaliar potencialidades energ ticas nos locais de poss veis instala es dos sistemas h bridos desenvolver os seus projetos de forma adequada a cada atendimento em particular instalar os sistemas levando em conta as suas peculiaridades e operar e fornecer a manuten o adequada ao bom funcionamento e sustentabilidade dos sistemas durante toda a vida til de seus equipamentos Para tal este manual em conjunto com a apostila aqui referenciada como PINHO 2007 espera cumprir sua finalidade de servir como orienta o b sica para aqueles interessados em trabalhar com sistemas h bridos e incentiv los a aprofundarem seus conhecimentos no assunto 87 10 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS AWEA WIND ENERGY FACT SHEETS 2005 The Economics of Wind Energy dispon vel online em http Avww awea org pubs factsheets html acessada em 01 03 2005 BARLEY C D e WINN C B 1996 Optimal Dispatch Strategy in Remote Hybrid Power Systems Solar Energy Vol 58 No 4 6 p 165 179 BILLINTON R e KARKI R 2001 Capacity Expansion of Small Isolated Power Systems Using PV and Wind Energy IEEE Trans Power Systems vol 16 No 4 p 892 897 BLASQUES L C M 2005 Estudo da Viabilidade T cnico Econ mica de Si
66. arga apresenta custo estimado de R 17 200 00 o que representa um custo de R 16 538 46 kW Constatado o melhor fator de capacidade da fonte e lica aliado ao seu menor custo pode se concluir que o sistema h brido deve apresentar como principal contribui o renov vel a fonte e lica A gera o solar FV interessante para suprir momentos de calmaria onde a velocidade de vento n o suficiente para gerar eletricidade e por isso o presente projeto ir prever uma pequena participa o FV para complementa o da gera o e lica Conhecendo se o consumo corrigido di rio de 100 42 kWh e a gera o e lica estimada de 51 74 kWh conclui se que dois aerogeradores de 7 5 kW s o suficientes para suprir o consumo visto que os mesmos geram em m dia 103 48 kWh por dia A 122 participa o FV apenas como complementa o de 2 6 kWp 20 m dulos de 130 Wp com 2 grupos em paralelo cada um com 10 m dulos em s rie Por fim o grupo gerador deve ser dimensionado de forma a suprir a demanda m xima da comunidade 5 66 kW Considerando ainda perdas de 5 na distribui o e uma demanda reprimida de 20 a demanda m xima atinge o valor de 7 15 kW especificado portanto um grupo gerador de 10 kVA 8 kW considerando fator de pot ncia de 0 8 para atendimento da carga em momentos de aus ncia de gera o renov vel e baixa capacidade energ tica do banco de baterias Apenas a t tulo ilustrativo com base na curva de
67. as O custo da energia gerada por sistemas de pequeno porte sensivelmente mais alto do que o custo para os de grande porte Esse comportamento verificado principalmente devido aos custos de aquisi o dos aerogeradores Pesquisas realizadas a partir de dados do mercado internacional apontam para valores m dios de aerogeradores de US 1 000 kKW ELHADIDY e SHAAHID 2000 DANISH WIND INDUSTRY ASSOCIATION 2008 Como os custos variam com o porte do aerogerador uma faixa mais abrangente aponta para valores de at US 2 000 kW para aerogeradores de pequeno porte atingindo custos m dios da ordem de US 800 kW para aerogeradores de grande porte O custo de capital da gera o e lica em sistemas h bridos compreende basicamente os custos do aerogerador supondo que o sistema de controle acompanhe o aerogerador e da torre com suas funda es Torres tubulares autoportantes s o mais onerosas que torres treli adas sustentadas por cabos de a o com os custos variando proporcionalmente altura da torre Torres treli adas de ferro de 30 m de altura muito utilizadas na instala o de aerogeradores de pequeno porte podem ser encontradas na faixa de R 20 000 00 a 25 000 00 segundo pesquisas locais Com rela o aos custos ao longo da vida til de um sistema e lico os principais s o os relacionados sua manuten o e opera o Os aerogeradores s o equipamentos robustos e se operados adequadamente apresentam elevada vida til
68. brir esses custos e auferir lucro o que determinar o custo da energia para o consumidor Considera se que o custo da energia el trica gerada por um sistema dado pela equa o 6 11 CE CCVa 6 11 c onde CE o custo da energia el trica CCVa o custo do ciclo de vida anualizado do sistema que a denomina o mais utilizada na engenharia para o VPLa e Ec a energia el trica consumida no per odo de um ano At 8 760 h No denominador da equa o 6 11 utilizado Ec e n o E porque do consumo de energia el trica que vir o as receitas para pagar o custo do sistema Pode se reescrever a equa o 6 11 em fun o do fator de carga f conforme equa o 6 12 CCVa FPA paa onde Pc a potencia nominal da carga O custo do ciclo de vida anualizado dado pela equa o 6 13 CCVa 1 CR FRC TMA n CO CM 6 13 onde 7 o investimento inicial do sistema CR a soma dos valores presentes dos custos de reposi o dos componentes do sistema CO os custos de opera o CM os custos de manuten o e FRC TMA n o fator de recupera o de capital dado pela equa o 6 14 _ TMA TMA FRO TMA n ZAO FIMA eyn TMA 1 9 14 70 Os custos que aparecem na equa o 6 13 compondo o custo total do sistema Sao Investimento inicial 7 referem se ao projeto aquisi o transporte e instala o de todo o aparato necess rio entrada em opera o do sistema de ene
69. bust vel seja fluvial ou rodovi rio at o sistema de gera o deve ser feito de forma tal que se consiga minimizar os custos associados A seguran a no transporte tamb m deve ser levada em considera o Salienta se que um bom planejamento com rela o s esta es do ano fundamental para garantir o suprimento do combust vel ao sistema pois h reas onde o transporte fluvial afetado pela esta o de seca e outras onde o rodovi rio prejudicado pela esta o chuvosa A armazenagem do combust vel deve ser feita em tanques adequados levando se em considera o crit rios m nimos de seguran a para pessoas durante o manuseio bem como para o meio ambiente Para projetos de instala es de armazenamento de l quidos inflam veis e combust veis contidos em tanques estacion rios com capacidade superior a 250 L press o lt 103 4 kPa deve se seguir a norma t cnica NBR 7505 1 Redes de Distribui o de Combust vel Sistema Diesel El trico Forma de Transporte Pontos de Venda Armazenamento de Combust vel de Combust vel Figura 3 7 Diagrama de blocos da log stica de fornecimento de combust vel 23 4 PROJETO DO SISTEMA H BRIDO Ap s a an lise da carga a ser atendida e das potencialidades dos recursos energ ticos locais solar e e lico para gera o de eletricidade e tamb m verificada a disponibilidade de fornecimento de leo diesel a pr xima etapa o dimensionamento
70. carga t pica da comunidade j acrescida das perdas e da demanda reprimida obt m se os valores hor rios de Pc conforme mostrado na tabela abaixo que indica que o grupo gerador de 10 kVA consumiria diariamente 38 26 litros de combust vel conforme equa o abaixo caso fosse a nica fonte de gera o da comunidade e operasse de forma ininterrupta F 50 246 Pai At 0 08415 Pouc 4 12 At 1 Hora Pc kW Consumo L Hora Pc kW Consumo L 1 4 26 1 72 13 2 97 1 40 2 3 87 1 62 14 3 11 1 44 3 3 50 1 53 15 3 03 1 42 4 3 13 1 44 16 3 07 1 43 5 2 94 1 40 17 2 83 1 37 6 2 93 1 39 18 2 83 1 37 7 2 00 1 17 19 4 82 1 86 8 2 03 1 17 20 7 15 2 43 9 2 76 1 35 21 6 93 2 38 10 3 13 1 44 22 6 54 2 28 11 3 14 1 45 23 5 67 2 07 12 2 97 1 40 24 4 21 1 71 Consumo total de combust vel L 38 26 Etapa 6 Dimensionamento do sistema de condicionamento de pot ncia O controlador de carga ligado ao arranjo FV deve ser capaz de permitir a passagem da corrente de curto circuito do arranjo que no presente caso composto pela liga o de dois grupos de m dulos de 130 Wp em paralelo cada um com corrente de curto circuito de 8 02 A A capacidade do controlador 123 C I 2 8 02 16 04 A 4 13 cont SCarranjo Um controlador de 20 A 120 Vcc especificado para o sistema O inversor de tens o especificado deve ser trif sico possuir
71. cnica de disposi o de esta o meteorol gica 14 Figura 3 4 Esquema da base es perdera MATAS CASAS GAS Ade TAGS Ade ATA TERA RA RSA a 15 Figura 3 5 Esquema das ncoras iiiiiesesiienerenirenereninenarenirenanentaananentnananana 15 Figura 3 6 Distribui o dos equipamentos ao longo da torre 17 Figura 3 7 Diagrama de blocos da log stica de fornecimento de combust vel 23 Cap tulo 4 Figura 4 1 Sistema h brido com estrutura modularmente expans vel com componentes acoplados diretamente no lado CC a lado CC e CA b e Celado CAO erine ars pod boo id bd a Pod o SiS fm Db ida 25 Figura 4 2 Curva de carga di ria estimada para a localidade 28 Figura 4 3 Perfil t pico di rio da irradi ncia e da velocidade do vento na localidade 29 Figura 4 4 Distribui o de frequ ncia da velocidade do vento medi o a 30 metros dC AMA ss OD Gis 29 Figura 4 5 Curva de pot ncia do aerogerador utilizado 34 Figura 4 6 C lculo da energia di ria produzida pelo aerogerador baseada na distribui o de frequ ncia da velocidade do vento 35 Figura 4 7 Croquis de uma comunidade em destaque pontos cr ticos de carga 42 Figura 4 8 Fluxograma para implanta o de minirredes 43 Figura 4 9 Principais caracter sticas de uma minirrede
72. com o tipo de torre Aerogeradores de pequeno e m dio porte s o comumente instalados em torres sustentadas por cabos de a o ou estaiadas como s o normalmente chamadas Como os aerogeradores dessas faixas de pot ncia s o os mais utilizados em sistemas h bridos apropriados para a Regi o Amaz nica o presente t pico d nfase a torres sustentadas por cabos de a o As torres estaiadas apesar de ocuparem menor rea em sua base necessitam de rea para fixa o de seus cabos de sustenta o que s o presos ao solo por ncoras se aerogeradores de porte muito pequeno faixa pr xima a 1 kW ou suportes fixados em bases de concreto se aerogeradores de portes maiores faixa de 10 kW e maiores Para aerogeradores de pequeno e m dio porte as torres estaiadas mais comuns s o as tubulares e as treli adas A decis o fica a crit rio do projetista em fun o da robustez da torre que deve ser adequada ao peso do aerogerador e dos custos de sua confec o transporte e instala o Como exemplo um aerogerador de 7 5 kW e aproximadamente 500 kg de peso pode ser instalado em uma torre treli ada sustentada por cabos de a o fixos a quatro pontos no solo em bases de concreto Quando utilizada uma torre basculante h a necessidade de 6 bases uma central para o aerogerador quatro para a fixa o dos cabos de sustenta o e uma para o suporte da torre conhecido popularmente como descanso utilizado para montagem do aerogerado
73. da carga a ser atendida O valor da demanda de energia el trica local sua distribui o ao longo do dia e as perspectivas futuras de amplia o do consumo s o par metros que influenciam no tamanho na otimiza o do uso e at mesmo na viabilidade t cnico econ mica do sistema A tabela 2 1 apresenta algumas formas de realizar o levantamento da carga a ser atendida pelo sistema h brido de gera o de energia Em todas as formas citadas deve se acrescer quando do dimensionamento do sistema de gera o as perdas associadas gera o e condicionamento de pot ncia transmiss o distribui o e cargas da pr pria usina Tabela 2 1 Tipos de levantamentos para estimativa de carga Formas de Caracter sticas Vantagens Desvantagens Levantamento Deve conter informa es m nimas como Total de UCs atendidas N total pot ncia e regime Baixo custo Possibilidade de de funcionamento dos Obten o das imprecis o das a equipamentos el tricos informa es em informa es Formul rio Socioecon mi co Aplicado s Unidades Consumidoras UCs existentes nas UCs H bitos dos consumidores que provoquem consumo de energia festas na localidade luz acesa ao dormir etc Tipo e consumo de energ ticos nas UCs Possibilidade futura de expans o do consumo de energia el trica curto ou m dio prazo Flexibilidade no momento da coleta de dados Simplicidade dos formul
74. das como mistas enquanto que as configura es 4 1 a e 4 1 d t m os acoplamentos feitos inteiramente no barramento CCe CA respectivamente a Configura o 1 b Configura o 2 upo gerador Controlador Retificador c Cofyfrkgm 37 d Configura REtificador Figura 4 1 Sistema h bridt com estrutura modularmente expans vel cam componentes acoplados diretamente no lado CC a lado CC e CA b e c elado as CA d d Inversor Vale ressaltar que a maioria dos equipamentos utilizados s o importados uma vez que n o existem equipamentos nacionais que desempenham fun es de controle 25 Banco de Baterias 19707 IAN AQ V7 19A NT mais sofisticadas em sistemas de pequeno porte como o sincronismo de diversas fontes no barramento CA Dentro do escopo de otimiza o da opera o do sistema encontram se diversos fatores a minimiza o do consumo de leo diesel o melhor aproveitamento poss vel de energia proveniente das fontes renov veis a maximiza o da vida til do banco de baterias o melhor atendimento das cargas entre outros O principal fator que determina uma opera o tima do sistema a utiliza o do grupo gerador ou seja a pergunta que se deve fazer quando e como o grupo gerador deve
75. de onda de tens o de sa da Inversores em sistemas isolados devem possuir capacidade de atender a carga m xima instalada de maneira cont nua e dentro dos padr es de qualidade indicados pelas normas vigentes Um outro par metro de grande import ncia na sele o do inversor a ser utilizado sua efici ncia Uma varia o de 1 na efici ncia pode resultar em um diferencial de 10 na energia anual gerada RUTHER 2004 Atualmente a grande maioria dos fabricantes informa valores maiores que 90 de efici ncia de convers o Valores muito inferiores representam perdas excessivas que podem comprometer a viabilidade do projeto 4 5 3 Equipamentos de Controle e Prote o O dimensionamento dos cabos el tricos disjuntores chaves fus veis e demais componentes el tricos que comp em o sistema deve seguir os crit rios adotados na norma brasileira de instala es el tricas de baixa tens o ABNT NBR 5410 Ressalta se que no lado CC a tens o geralmente baixa e a corrente elevada Logo deve se dimensionar a se o m nima do condutor pelos crit rios apresentados na norma em especial pelo da queda de tens o 4 6 Dimensionamento da Minirrede de Distribui o de Energia O projeto de uma minirrede segue basicamente os mesmos crit rios e normas de uma rede de distribui o convencional havendo entretanto algumas caracter sticas 40 peculiares aos sistemas de pequeno porte que devem ser consideradas Em geral h
76. dem ser representados atrav s de um valor percentual com rela o ao custo de capital do sistema ou valores monet rios por capacidade instalada ou energia gerada kW ou kWh Para qualquer representa o os custos informados por diversas refer ncias da rea apontam para valores muito reduzidos desde zero BILLINTON e KARKI 2001 at US 0 005 kWh KELLOGG et alii 1998 Representa es percentuais indicam valores inferiores a 1 do investimento ao ano inclusive para sistemas de grande porte KUROKAWA 2003 72 6 7 2 Sistema E lico Ao se especificar um determinado aerogerador para uma localidade aspectos importantes como o custo do kW instalado a disponibilidade de mercado do aerogerador e de seus equipamentos auxiliares dentre outros devem ser considerados Os custos de gera o a partir da fonte e lica est o diretamente relacionados ao recurso e lico dispon vel no local de instala o do sistema Esta depend ncia pode inclusive ser considerada mais forte que a verificada em outras tecnologias devido rela o c bica existente entre a pot ncia e lica e a velocidade do vento Um outro fator que influencia bastante no custo de gera o de sistemas e licos o porte do sistema Enquanto que a tecnologia fotovoltaica compreende uma faixa limitada de pot ncia por m dulo os aerogeradores variam de unidades de centenas de watts a alguns megawatts o que pode representar consider veis varia es econ mic
77. distribui o de frequ ncia da velocidade do vento de uma localidade calcula se para o exemplo em quest o a energia estimada produzida diariamente pelo aerogerador a ser instalado nessa localidade figura 4 6 Curva de Pot ncia Pot ncia Gerada kW SaNorBOaoSNOoOo 012345678 910111213141516 1718 Velocidade do vento m s Figura 4 5 Curva de pot ncia do aerogerador utilizado Histograma Energia di ria S 16 10 a 14 9 E 12 8 e E o s o 4 44 za 3 E cmi dada 24 012345678 9 1011121314 15161718 a Velocidade do vento m s 01234567 8 9 1011121314 15161718 Velocidade do vento m s 34 Curva de Pot ncia Pot ncia Gerada kW O NOUA OONO Lall 0123456 7 8 910111213141516 1718 Velocidade do vento m s Figura 4 6 C lculo da energia di ria produzida pelo aerogerador baseada na distribui o de freq ncia da velocidade do vento Os valores de cada raia da figura 4 6 s o apresentados na tabela 4 2 na qual sintetizado o c lculo realizado para a estimativa da energia el trica di ria produzida pelo aerogerador Tabela 4 2 Distribui o de freq ncia da velocidade do vento na localidade e energia produzida pelo aerogerador
78. dos m dulos normalmente situada em sua parte traseira possui indica es da polaridade de seus terminais bastando se efetuar a liga o com cabo el trico ferramentas e acess rios adequados entre os terminais de forma que o arranjo possua as caracter sticas de tens o e corrente desejadas Em sistemas h bridos conex es comuns de arranjos s o as do tipo mista s rie paralelo como a apresentada no esquema geral da figura 5 4 A tens o nominal do 47 sistema ser a tens o nominal de um m dulo multiplicada por NMsn e de forma an loga a corrente total do conjunto ser a corrente nominal de um m dulo multiplicada por NMpn Para o controlador de carga Figura 5 4 Exemplo geral de associa o mista de m dulos A figura acima sugere a presen a de apenas um controlador de carga por m na pr tica podem ser utilizados quantos controladores de carga forem necess rios bastando dividir fisicamente os arranjos em n mero igual ao dos controladores dispon veis Os diodos de bloqueio indicados na figura devem ser instalados sempre na sa da do terminal positivo de cada fileira em paralelo S o normalmente instalados na pr pria caixa de conex es como mostra a figura 5 5 Diodos de by pass j v m normalmente instalados nos m dulos por m quando isso n o ocorrer devem ser adicionados de acordo com a figura 5 6 Os diodos de bloqueio e de by pass devem ser do tipo retificador
79. e conferida pelas estruturas de sustenta o dos m dulos comentadas na sequ ncia Instala o f sica arranjos fotovoltaicos em sistemas h bridos podem ser instalados tipicamente de quatro formas em estruturas de sustenta o fixas ao solo em postes tamb m fixos ao solo em fachadas de edifica es fixos a paredes ou como complemento da cobertura ou sobre edifica es instalados diretamente sobre a cobertura ou em estruturas de sustenta o A figura 5 2 ilustra as formas citadas Figura 5 2 Algumas formas de instala o de m dulos FV A forma de instala o depende basicamente do tipo de terreno onde o arranjo ser instalado e de quest es de manuten o e seguran a A tabela 5 1 apresenta algumas vantagens e desvantagens destas quatro formas de instala o Deve se utilizar tamb m estruturas e locais que n o ocasionem eleva o de temperatura no m dulo o que reduz sua efici ncia de convers o A instala o sobre edifica es 45 depende do tipo de cobertura Se esta for de telhas o ideal a confec o de estruturas que posicionem os m dulos sobre as telhas com a inclina o desejada por m estando fixadas no madeirame do telhado se a cobertura for do tipo laje plana necess ria a confec o de estruturas de sustenta o ou postes como no caso de instala o em solo que garantam rigidez mec nica ao conjunto e confiram a inclina o adequada Tabela 5 1 Vantagens e desvantagens das dife
80. e Comutadora Aerogerador Retificador Controlador Bases da Torre Funda o Vergalh o 5 8 1 2 Cimento Areia Seixo T bua Branca Pedra Preta Prego Arame Recozido 109 ANEXO 5 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Grupos Geradores Itens Cabo de Cobre 50 mm Cabo de Cobre Nu 6 mm Chave Comutadora Conduite Flex vel 2 Coxim Eletrocalha 0 10 x 0 05 3 m Eletroduto 2 3 m Hastes de Aterramento 5 8 x 2 40 m com conectores Bucha de amortecimento Grupo Gerador Diesel Tubo de Escapamento 110 ANEXO 6 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Bancos de Baterias Itens Cabo de Cobre 150 mm Cabo de Cobre 70 mm Conduite Flex vel 2 Eletrocalha 0 10 x 0 05 3 m Eletroduto 2 3 m Baterias Estrutura para Baterias T buas para Estrutura das Baterias 111 ANEXO 7 Diagrama Unifilar de um Sistema H brido SISTEMA FOTOVOLTAICO Controlador de Carga Ch 4 s rie x 4 paralelo Astropower AP 120 Banco de Baterias 4 x16 x 180 Ah x 12V INVERSOR 23 kVA Ch Ch Ch KA Autom tica Ch 4 s rie x 4 paralelo Kyocera KC 120 Rede de SISTEMA E LICO Retificador e Er Controlador de Carga Ch VCS 10 Ch Ch 127 220V 60 Hz Bergey EXCEL Retificador 7 5kW Altura 30 m Ch Ch Bergey EXCEL Controlador 7 5 kW ST2030 Altura 24 m GRUPO GERADOR
81. e Observar o n mero de horas de opera o para troca de filtro e leo lubrificante e Observar algum tipo de ru do at pico e Observar e se necess rio completar fluido do radiador e Observar desgastes de correias caso existentes e Manter o tanque de combust vel abastecido especialmente quando o grupo diesel operar automaticamente e Lubrificar as partes indicadas pelo fabricante e Registrar as a es realizadas nas manuten es em livro pr prio 8 4 Sistema de Armazenamento de Energia No que diz respeito opera o nada h a dizer Entretanto manuten o rotineira de car ter preventivo deve ser realizada Neste aspecto deve se e Completar o n vel de gua ou de solu o das baterias quando for o caso e Observar algum tipo de ru do at pico chiado ou perda de solu o nas baterias e Verificar apertos nos terminais das baterias mantendo os limpos e de prefer ncia engraxados e Verificar exist ncia de oxida o nos cabos de conex o Lix los e retirar a parte oxidada pode resolver o caso contr rio deve se substituir o cabo e Verificar as tens es das aterias do banco e efetuar sua troca conforme o tempo especificado pelo fabricante ou quando as tens es estiverem abaixo do m nimo especificado e Manter as baterias isoladas do piso 8 5 Sistema de Condicionamento de Pot ncia Os inversores e controladores de carga constituem o que se conhece por sistema de condicionamento de p
82. e de planejamento do sistema n o seja muito curto fatalmente o grupo gerador dever ser substitu do Sua vida til depende diretamente de suas horas de opera o Em sistemas h bridos onde o gerador opere somente na escassez de recursos renov veis a vida til do conjunto prolongada por m operando de forma isolada e cont nua apresenta dr stica redu o em sua vida til Custos com combust vel apresentam se como a principal desvantagem de grupos geradores quando comparados a sistemas renov veis Muitas vezes em sistemas instalados em localidades remotas o custo do litro do combust vel ainda maior que o verificado nas bombas de combust vel devido a todo o processo de log stica envolvido na aquisi o e transporte do combust vel ao ponto de consumo Outro fator que influencia os custos de combust vel de um grupo gerador seu carregamento A curva da figura 6 2 ilustra a rela o entre o custo de gera o de 1 kWh pelo grupo gerador cs e a carga demandada supondo um custo de combust vel de R 2 00 L valor razo vel para a realidade da Regi o Amaz nica 74 cc R kKWh w 0 4 8 12 16 20 24 28 32 Pci kW Figura 6 2 Custo unit rio de energia gerada por um grupo gerador a diesel de 32 kWe Nota se pela an lise do gr fico acima que sob condi es de baixo carregamento carga demandada de 1 kW o gerador a diesel apresenta custos de gera o muito elevados atingindo um valor de R 5 88 kW
83. e projeto A distribui o de Weibull fornece duas importantes conclus es o fator de escala qualifica a velocidade de vento ou seja quanto maior for o valor de C maior ser a velocidade de vento no local e o fator de forma indica o n vel de varia o da velocidade de vento no local Altos valores de k que resultam em curvas com picos mais acentuados indicam menores varia es na velocidade de vento A tabela 3 5 apresenta indicativos de viabilidade da instala o de sistemas h bridos de acordo com os dados medidos e tratados de irradia o solar e velocidade de vento m dias anuais Tabela 3 5 Indicativos de viabilidade da instala o de sistemas h bridos de acordo com dados medidos e tratados In KWh m Vm M S Viabilidade gt 5 gt 7 Sim sistemas h bridos de grande porte gt 4e lt 5 gt 6e lt 7 Sim sistemas h bridos de m dio porte gt 3e lt 4 gt 4e lt 6 Sim sistemas h bridos de pequeno porte Sa lt 4 N o 3 5 Disponibilidade de Combust vel Os principais aspectos log sticos figura 3 7 relacionados disponibilidade de combust vel resumem se em Verifica o de poss veis pontos de venda ou redes de distribuidores de leo diesel necess rio para o abastecimento do subsistema de gera o diesel el trica 22 Esses estabelecimentos devem estar o mais pr ximo poss vel do sistema de gera o para redu o dos custos de transporte O transporte do com
84. entila o do local obtida por exemplo atrav s de aberturas na parte superior das paredes conhecidas como combong s Al m da ventila o as aberturas t m a finalidade de remover o excesso 55 de calor gerado pelo grupo gerador al m de gases que ocasionalmente n o forem expelidos pelo sistema de escapamento que deve ser instalado adequadamente de acordo com as especifica es da m quina Para se reduzir o n vel de ru do pode ser utilizada isola o ac stica ou grupos geradores cabinados Em casos onde seja prevista a supervis o e o controle das m quinas deve se instalar uma Unidade de Supervis o de Corrente Alternada USCA a qual possibilita realizar a partida e parada dos grupos geradores al m de indicar e supervisionar os valores de grandezas el tricas tais como tens o corrente e frequ ncia e sinalizar para o operador atrav s do sistema de emerg ncia quando h algum problema no funcionamento da m quina e qual o momento de realizar procedimentos de manuten o Os cabos el tricos para a interliga o do gerador USCA e desta aos consumidores devem ser dimensionados obedecendo se s recomenda es do fabricante e s normas t cnicas aplic veis A sobrecarga em cabos el tricos produz o aquecimento dos condutores com consequente risco de danos ao isolamento e possibilidade de curto circuito As recomenda es fornecidas em manuais que diferem ligeiramente entre cada fabricante e modelo de
85. equipamento devem ser cuidadosamente examinadas e seguidas a fim de garantir o bom funcionamento das m quinas Para prevenir contra choques el tricos a base met lica do grupo gerador deve ser conectada a um sistema de aterramento geral normalmente instalado nas proximidades da casa de for a Os grupos geradores devem ser instalados de forma que em opera o o equipamento n o produza vibra es prejudiciais ao pr prio equipamento e estrutura da edifica o Para isso amortecedores conhecidos como coxins devem ser instalados entre as bases da m quina e o solo O Anexo 5 apresenta uma lista de materiais e equipamentos necess rios para instala es t picas de grupos geradores 5 4 Instala o do Banco de Baterias O banco de baterias deve ser instalado em local suficientemente ventilado e livre das intemp ries Em sistemas h bridos o banco normalmente instalado dentro da casa de for a Como j comentado anteriormente a casa de for a deve abrigar os grupos geradores e a mesma edifica o pode ser utilizada para abrigar o banco de baterias e demais equipamentos do subsistema de condicionamento de pot ncia Sugere se apenas que os grupos geradores sejam instalados em compartimento diferente dos demais equipamentos da surgindo a divis o da casa de for a em um compartimento chamado de n o renov vel e outro de renov vel O tamanho de cada compartimento deve ser proporcional quantidade e s dimens es dos
86. erador fixado mesma para ajustar os cabos dos estais Esse ensaio objetiva que o processo final de eleva o do conjunto aerogerador torre ocorra da melhor forma poss vel necessitando de m nimos ajustes e com menores riscos A terceira e ltima etapa a instala o do aerogerador Com a torre na posi o de descanso uma estrutura com andaimes auxilia na instala o do aerogerador que inicialmente fixado no topo da torre sem o leme e as p s que s o fixados na sequ ncia Por fim caso este n o esteja j acoplado ao aerogerador instalado o revestimento frontal spinner importante atentar para o fato de existirem algumas varia es no processo de instala o entre diferentes modelos de aerogeradores e 53 diferentes tipos de torres o que torna imprescind vel uma criteriosa consulta aos manuais de instala o fornecidos com o equipamento Conex es el tricas ainda com a torre em posi o horizontal realizada a instala o dos tr s cabos el tricos um para cada fase que s o conduzidos por eletrodutos at a base da torre e da para a casa de for a As bitolas dos cabos variam de acordo com a pot ncia nominal do aerogerador e a altura da torre sendo normalmente indicadas nos manuais dos equipamentos Para o caso aqui exemplificado aerogerador de 7 5 kW instalado em torre de 30 m o fabricante indica a utiliza o de cabos de 10 mm Erguimento para o erguimento da torre utilizado um sistema
87. fisiol gicos CA 1 At 0 5 mA linha a Normalmente sem rea o ei Normalmente nenhum efeito fisiol gico CA 2 0 5 mA at linha b prejudicial Normalmente nenhum dano org nico esperado Probabilidade de contra es musculares e dificuldade de respira o para dura es de passagem da corrente CA 3 Linha b at curva c1 Superiores a 2 s Perturba es revers veis de forma o e condu o de impulsos no cora o inclusive fibrila o do trio e parada card aca passageira sem fibrila o ventricular aumentando a intensidade da corrente e o tempo Aumentanto a intensidade e o tempo CA 4 Acima da curva c1 podem ocorrer efeitos patofisiol gicos perigosos como parada card aca parada 11 da respira o e queimaduras severas al m dos efeitos de Zona 3 Probabilidade de fibrila o ventricular at CA 4 1 c1 c2 aproximadamente 5 Probabilidade de fibrila o ventricular at CA 4 2 c2 c3 aproximadamente 50 RPE Aemdanwaes Probabilidade de fibrila o ventricular acima de 50 Para dura es de passagem de corrente inferiores a 10 ms o limite para corrente do corpo para a linha b permanece constante a um valor 200 mA Fonte Painel NR 10 Revista Eletricidade Moderna 2007 10 000 a b cmo DR 500 Es CA 200 E E HH En io EE IR 10 0 0 1 100 20 Dura o da passagem da corrente ms 000 5 000 10 000
88. gora cg Borba 0025168 agor gae Santo Ant nio do I sa si ea E 09 06 31 9 50 S o Gabriel da Cachoeira o E E E 10 10 48 9 10 Barcelos 0058276 spar pag 101 Estado Maranh o Cidade PA Pre Varia o anual S o Lui ozar aT S agso ose Imperatriz pol 3 E E 20 29 08 3 50 Timon 0905305 aaga ros Casas 0eSTINS ezpa ram S o Jos de Ribamar o a E 20 51 21 0 50 Cod pa a fd 21 12 34 1 28 A ail ndia 0 s6A8 S apago gar Pa o do Lumiar a o Ea gt 20 50 34 0 51 Bacabal orars opgror rse Santa Luzia o H Pi x 20 47 26 2 18 102 Estado Mato Grosso Cidade nen pres Varia o anual Cuiab a po E 15 3349 9 08 V rzea Grande ka a a E 15 31 44 9 09 Rondon polis e a E 16 24 59 8 45 Sinop no o NA E 16 32 14 8 40 C ceres teor erga gas Tangar da Serra ea A Sa E 14 45 28 9 28 primavera doLesto Ear S aos eao Barra do Gar as a E F 18 03 12 7 56 Sanio 12324 s eigse g4 Ata Forest o9sz32 S agozgap e38 103 Estado Par Cidade o Poa peclnacao Varia o anual gr ficas Magn tica Bel m orars igapos 287 Ananindeua OR215ES gapa ps Santar m 0226355 amos
89. grupo gerador a diesel escolhido para atendimento da localidade de 10 kVA trif sico 127 220 Vca com pot ncia efetiva nominal de 8 kWe consumindo nas 4 horas de opera o cerca de 7 13 litros de combust vel equa o 4 10 Se a gera o a diesel atendesse a demanda da localidade por 24 horas observando se ainda que para esse fim haveria a necessidade de aquisi o de outra m quina reserva o consumo de combust vel seria de 30 04 litros verificando se uma representativa economia di ria de combust vel com o sistema de gera o renov vel 7 42 kVA 38 em opera o al m da minimiza o da emiss o de gases poluentes ao meio ambiente 4 5 Dimensionamento do Subsistema de Condicionamento de Pot ncia Entre os componentes t picos de um sistema de condicionamento de pot ncia de sistemas h bridos para gera o de eletricidade dois equipamentos merecem especial destaque em seu dimensionamento controladores de carga e inversores de tens o Demais equipamentos como retificadores de aerogeradores unidades de controle de grupos geradores entre outros s o na maioria das vezes fornecidos conjuntamente com os equipamentos principais Situa es de exce o ocorrem quando a filosofia da opera o do sistema peculiar quando principalmente as unidades de controle do grupo gerador devem ser especificamente projetadas para garantir desempenho timo ao sistema 4 5 1 Controlador de Carga Controladores de carga ligado
90. h Em contrapartida em situa es de carga plena Pc 32 kW o custo de gera o reduzido a R 0 66 kWh Assim como acontece com os custos de combust vel os custos de manuten o de grupos geradores tamb m variam bastante com o seu carregamento al m de ser influenciado pelo n mero de partidas da m quina Entretanto o par metro que mais influencia nesses custos o n mero de horas em que o gerador permanece em opera o Integrados em sistemas h bridos operando de forma espor dica os grupos geradores apresentam custos de manuten o em torno de US 0 02 kWh BILLINTON e KARKI 2001 Atuando como nica fonte de gera o em sistemas isolados se em funcionamento cont nuo 24 h dia normalmente apresentam custos de manuten o mais elevados 6 7 4 Componentes Auxiliares Os demais componentes do sistema apresentam custos basicamente relacionados a sua aquisi o e reposi o Procedimentos de manuten o s o reduzidos e podem ser associados aos custos de opera o e manuten o dos sistemas fotovoltaico e e lico Dentre os componentes auxiliares os equipamentos mais cr ticos s o as baterias pois requerem substitui es em per odos de tempo relativamente curtos As automotivas e estacion rias possuem vida til entre 2 e 4 anos se n o submetidas a condi es anormais de opera o As especiais para aplica es que requerem ciclos di rios de descarga recarga apresentam vida til mais elevada por m
91. h 2 40 Aquecedor de ambiente 1 550 15 8h 186 00 Aquecedor de mamadeira 100 30 15 min 0 75 Ar condicionado 7 500 BTU h 1 000 30 i 120 00 comum Ar condicionado 10 000 BTU h 1 350 30 g 162 00 comum Ar condicionado 12 000 BTU h 1 450 30 g 174 00 comum Ar condicionado 15 000 BTU h 2 000 30 g 240 00 comum Ar condicionado 18 000 BTU h 2100 30 E 252 00 comum Aspirador de p 100 30 20 min 10 00 Barbeador depilador 10 30 30 min 0 15 massageador Batedeira 120 8 30 min 0 48 Boiler 50 e 60 L 1 500 30 6h 270 00 Boiler 100 L 2 030 30 6h 365 40 Boiler 200 a 500 L 3 000 30 6h 540 00 Bomba d gua 1 4 cv 335 30 30 min 5 02 Bomba d gua 1 2 cv 613 30 30 min 9 20 Bomba d gua 3 4 cv 849 30 30 min 12 74 Bomba d gua 1 cv 1 051 30 30 min 15 77 Bomba de aqu rio grande 10 30 24 h 7 20 Bomba de aqu rio pequeno 5 30 24 h 3 60 Cafeteira el trica 600 30 1h 18 00 Churrasqueira 3 800 5 4h 76 00 Chuveiro el trico 3 500 30 40 min 70 00 Circulador de ar grande 200 30 8h 48 00 Circulador de ar pequeno m dio 90 30 8h 21 60 Computador impressora estabili 180 30 3h 16 20 zador Cortador de grama grande 1 140 2 2h 4 56 Cortador de grama pequeno 500 2 2h 2 00 Enceradeira 500 2 2h 2 00 Escova de dentes el trica 50 30 10 min 0 25 Espremedor de frutas 65 20 10 min 0 22 Exaustor de fog o 170 30 4h 20 40 Exaustor de parede 110 30 4h 13 2
92. ia elevada ou cr tica O grupo gerador deve ser dimensionado para suprir completamente a carga durante o per odo em que a gera o renov vel est indispon vel Em contrapartida em situa es onde o gerador alimenta diretamente o banco de baterias atrav s da utiliza o de um retificador sua pot ncia nominal deve ser especificada para que ele opere com fator de carregamento timo pois nessas condi es o gerador apresenta m xima efici ncia Definida a pot ncia nominal do gerador Peme dada em kWe o seu consumo estimado de combust vel F em L h dado pela rela o de Skarstein e Uhlen 1989 apresentada pela equa o F 0 246 P 0 08415 P 4 12 O termo Pc dado em kW representa a pot ncia efetivamente demandada pela carga em determinado instante Para fins de c lculos pr ticos quando n o se dispuser de valores pontuais de demanda pode se considerar o primeiro termo da equa o 4 12 como a pot ncia total instalada e multiplic lo pelo fator de carga fe das instala es o que garante uma aproxima o razo vel Voltando ao estudo de caso o gerador a diesel assumiria a maior demanda no hor rio das 21 00 h ver figura 4 2 com cerca de 4 7 kW Considerando um fator de pot ncia de 0 8 e tamb m as perdas na rede de distribui o em 5 e demanda reprimida de 20 a pot ncia aparente nominal m nima do grupo gerador a ser escolhido deve ser de 7 42 kVA 4 7 1 2 0 8 TERS 100 Com isso o
93. idade do inversor dispon vel iii se a carga ou o sistema h brido sofrerem determinadas modifica es em sua configura o como amplia es ou repotenciamento e iv se houver a necessidade de se utilizar inversores monof sicos sincronizados de forma a atender circuitos trif sicos Nos tr s primeiros casos o procedimento de instala o id ntico sendo a entrada CC de cada inversor conectada a um controlador de carga ou a um ponto distinto do banco de baterias e a sa da CA de cada um ligada a um circuito diferente da carga O quarto caso entretanto apresenta procedimento de instala o diferenciado e s deve ser realizado se os inversores forem de modelos id nticos e aptos a realizar tal procedimento Esses inversores j v m com pontos espec ficos de conex o para sincronismo e tr s monof sicos devem ser conectados entre si atrav s desses pontos para compor um sistema trif sico A sa da CC do banco de baterias e o ponto de conex o com a carga CA s o ent o ligados aos terminais correspondentes dos inversores 61 Outros acess rios Alguns acess rios de sistemas h bridos n o t o comuns podem ser instalados Aqui ser o comentados apenas dois deles o seguidor de ponto de m xima pot ncia SPMP e o conversor CC CC O primeiro instalado na sa da do arranjo FV antes do controlador de carga Pode vir inclusive acoplado a alguns modelos de controladores n o possuindo qualquer diferen a na inst
94. la C dado em m s calculado atrav s da equa o 3 4 1 086 o k z 3 3 v C 4 rtt r 3 4 O desvio padr o o calculado atrav s da equa o 3 5 e a solu o da fun o gama x facilmente obtida em tabelas matem ticas ou programas computacionais TE ES j 3 5 N 1 i m z De posse dos dois par metros de Weibull a distribui o obtida atrav s de an lise da fun o densidade de probabilidade de Weibull apresentada pela equa o 3 6 considerando se uma s rie de intervalos fixos de velocidade de vento k k 1 k fo Ez exp 2 k gt 0 v gt 0 C gt 1 3 6 21 Temperatura e Press o atmosf rica m dias T e Pr Dados m dios de temperatura e press o s o calculados de forma an loga velocidade de vento conforme mostrado na equa o 3 2 apenas com a substitui o dos termos vm e v i por Tm e T para a temperatura e por Pr e Pr para a press o atmosf rica Alguns dados tratados como a irradia o solar e a velocidade de vento s o fundamentais na an lise podendo indicar ou n o a viabilidade de instala o de sistemas h bridos Outros como a temperatura e a press o atmosf rica s o utilizados em etapas do dimensionamento por m n o s o determinantes para garantir a viabilidade do projeto A dire o de vento utilizada no aux lio ao processo de posicionamento e instala o dos aerogeradores n o sendo preponderante na etapa d
95. lo para evitar que receba influ ncia da irradia o deste A tabela 3 2 mostra as alturas recomendadas para instala o dos equipamentos ao longo da torre ilustrada na figura 3 6 Tabela 3 2 Disposi o dos equipamentos ao longo da torre Equipamentos Altura m Sensor de dire o 30 Anem metro A sensor de velocidade 30 P ra raios 30 Anem metro B sensor de velocidade 10 Term metro sensor de temperatura 5 Piran metro sensor de radia o solar 5 Data Logger 2 5 ou maior Nota 1 Altura escolhida a fim de se evitar atos de vandalismo ao equipamento Sensores de press o atmosf rica bar metros e de umidade higr metros podem ainda estar presentes em esta es meteorol gicas Os primeiros s o normalmente instalados em caixa juntamente com o Data Logger e os segundos s o normalmente acoplados ao term metro compondo um termohigr metro 16 Ainda nesta etapa importante ensaiar o monitoramento das vari veis meteorol gicas antes de erguer a torre para verificar o correto funcionamento dos sensores sm SI O E a Edi b Gm poder 1 a l E os Figura 3 6 Distribui o dos equipamentos ao longo da torre 4 Etapa Erguimento da torre O erguimento realizado com o aux lio de um guincho el trico ou de alavanca manual tifor cujo cabo preso extremidade de um pau de carga gin pole de 6 m fixado na base de sustenta o da torre O gi
96. local Visita ao Custo Car ter subjetivo conversas com moradores local moderado de algumas locale an lises Ea PEN Indicativos mais i Avalia o da acessibilidade ao precisos Pouco local conclusiva Disponibilidade de reas para a instala o z n Relativamente Instala o de esta o caras meteorol gica em local mais op pr ximo poss vel do local de Totalmente Per odo de Medi o instala o do sistema conclusiva tempo longo para Tratamento e an lise dos obten o de amostra de dados dados medidos E confi vel 3 4 Caracteriza o dos Recursos Solar e E lico De posse dos dados coletados a etapa seguinte o tratamento e an lise dos mesmos O tratamento normalmente realizado mensalmente medida que os dados de um m s completo s o coletados A an lise do recurso solar mais simples requerendo apenas dados de radia o e dependendo do m todo de dimensionamento do sistema de gera o empregado dados de temperatura J a an lise do recurso e lico um pouco mais complexa devido ao fato de se dispor de mais par metros para serem analisados Al m da velocidade de vento s o requeridos dados de dire o do vento temperatura e press o atmosf rica Dados de umidade relativa do ar n o s o preponderantes na an lise em climas tropicais mas por muitas vezes s o coletados em fun o do sensor estar normalmente acoplado ao term metro
97. maz nia A figura 2 1 apresenta uma curva de carga para um dia t pico de uma localidade no Par A demanda m dia di ria de 2 96 kW com pico de 5 74 kW s 19h35 Observa se na curva que a demanda maior no per odo noturno quando o sistema fotovoltaico n o contribui para a gera o o que dever ser compensado por outra fonte de energia O conhecimento da curva de carga a ser atendida obtida por medi o permite uma melhor estimativa para o projeto do sistema de gera o Dia T pico Junho 2007 z x f gt c E D A Figura 2 1 Curva de carga de um dia t pico do m s de junho 2007 em uma comunidade do Estado do Par O Anexo 1 apresenta um exemplo de formul rio socioecon mico aplicado pelo Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energ ticas GEDAE em diversas localidades 3 LEVANTAMENTO E CARACTERIZA O DOS RECURSOS ENERG TICOS 3 1 Avalia o Preliminar A avalia o preliminar como o pr prio nome sugere o primeiro passo para se identificar reas onde os aproveitamentos solar e e lico s o potencialmente vi veis Essa avalia o apresenta como vantagens a rapidez e o baixo custo Como desvantagem apresenta a imprecis o da avalia o devendo ser tratada apenas como indicativo de potencial e nunca como nica forma de caracteriza o Dentre as formas de avalia o preliminar destacam se Consulta a atlas e licos e solarim tricos nesta etapa os dados obtid
98. modo que ela seja igual ou maior que Ppros Em alguns casos pode se superdimensionar o arranjo para garantir maior confiabilidade ao sistema se isolado ou maior lucro com a venda de energia se interligado com esquema de interc mbio com a rede el trica da concession ria 1 39 kW Considerando por exemplo o uso de m dulos fotovoltaicos de pot ncia nominal de 85 Wp calcula se que a quantidade de m dulos necess rios ser 1 390 85 16 35 ou seja 17 m dulos No caso como a tens o nominal CC do sistema de 48 Vcc s o necess rios 20 m dulos fotovoltaicos configura o de 4 m dulos em s rie e 5 liga es em paralelo totalizando uma pot ncia efetivamente instalada Prv de 1 7 kWp 4 4 3 Grupo Gerador Supondo se n o haver quaisquer restri es quanto disponibilidade e uso de combust vel sistemas de gera o a diesel s o dimensionados de forma a atender totalmente a carga consideradas as perdas envolvidas no processo Por estarem 37 dispon veis comercialmente em uma vasta gama de pot ncias a determina o do valor de pot ncia do gerador mais adequado ao sistema ir depender apenas dos custos envolvidos da finalidade do sistema e da estrat gia de opera o adotada O grupo gerador do presente estudo de caso atua como alternativa de backup operando apenas em situa es onde h indisponibilidade de energia renov vel gerada e armazenada ou na estrat gia de opera o para situa es de pot nc
99. mportante na visita ao local da poss vel instala o do sistema a conversa com moradores para coleta de informa es sobre as caracter sticas meteorol gicas locais Informa es como dados de insola o e velocidade de vento podem ser obtidas principalmente com aqueles moradores mais antigos Essas informa es podem confirmar ou n o os dados obtidos atrav s das observa es visuais e atrav s da medi o com instrumentos port teis Avalia o da acessibilidade ao local esta etapa deve ser precedida de uma poss vel estimativa do porte dos equipamentos que ir o compor o sistema principalmente os aerogeradores e suas torres Quanto maior o porte dos equipamentos maior a dificuldade em seu transporte e instala o e reas de dif cil acesso podem resultar em fatores impeditivos instala o do sistema caso os equipamentos sejam de grande porte De uma maneira geral aerogeradores de pequeno porte e suas torres com cerca de 50 m de altura podem ser transportados em qualquer tipo de meio de transporte seja rodovi rio mar timo ou a reo desde que ele possa suportar o peso e o tamanho de pelo menos um equipamento A modularidade desses tipos de sistemas torna se uma grande vantagem nesta etapa visto que a instala o de mais de um aerogerador de pequeno porte no lugar de um nico de grande porte pode facilitar o transporte reas de mar aberto sem a disponibilidade de embarca o que l trafegue de forma segura e
100. muns Seu principal atrativo a facilidade de compreens o e desenvolvimento da an lise que consiste basicamente em se concentrar todos os custos presentes no fluxo de caixa de um projeto no per odo zero fazendo uso da TMA Este m todo baseado nas equa es 6 3 e 6 5 que representam s ries de valores futuros trazidos ao presente A associa o das duas equa es aplicadas TMA somada ao investimento inicial J e aos custos n o uniformes trazidos ao presente resulta no equacionamento do m todo do VPL apresentado pela equa o 6 6 VPL 1 CNU 5 VP 6 6 jal Uma varia o do m todo do VPL pode ser aplicada a uma situa o onde o propriet rio do capital invista em uma certa alternativa que ao longo do horizonte de planejamento apresente receitas e despesas distribu das sob formas de anuidades e custos de valores n o uniformes A solu o para a an lise seria a utiliza o da equa o 6 6 para o c lculo dos desembolsos e a utiliza o de uma outra equa o semelhante 6 6 sem o termo 7 para o c lculo dos ganhos O VPL do projeto seria ent o a diferen a entre o VPL dos ganhos e o VPL dos desembolsos Uma solu o an loga seria a utiliza o apenas da equa o 6 6 considerando fluxo de caixa l quido representando as despesas por sinais negativos inclusive o investimento inicial e as receitas por sinais positivos Em ambas as solu es a conclus o alcan ada que o neg cio
101. n pole serve como um bra o de alavanca para erguer a torre com maior facilidade O tifor preso em uma ncora bem fixada ao solo estaca de madeira por exemplo Finalmente ap s esta etapa faz se a configura o do Data Logger para os registros dos dados meteorol gicos a cada per odo determinado geralmente utiliza se 1 segundo para o intervalo de amostragem e 10 minutos para o de integra o Em 17 geral os registros referem se aos valores m dios m ximos m nimos e desvios padr o As vari veis meteorol gicas s o coletadas continuamente pelos equipamentos de medi o Esses dados coletados s o recebidos e armazenados pelo Data Logger Os dados podem ser retirados via conex o com um microcomputador port til atrav s de uma porta de comunica o por meio da troca de cart es de mem ria ou ainda via comunica o remota de acordo com o tipo de equipamento utilizado para serem ent o lidos e tratados de maneira adequada As esta es meteorol gicas atuais s o desenvolvidas para operar sem supervis o por um longo per odo praticamente isentas de manuten o Contudo por medida preventiva inspe es e manuten es peri dicas s o aconselh veis para o seu bom funcionamento Sugere se que a periodicidade dos procedimentos de inspe o e manuten o seja mensal A seguir s o listados alguns destes procedimentos Verificar as tens es das baterias do Data Logger e efetuar a troca das mesmas caso de
102. nar a torre do aerogerador a uma dist ncia m nima de 20 vezes a altura do obst culo a jusante deste Em casos de limita o de rea deve se elevar a altura da torre at que o rotor seja completamente retirado da regi o de 49 turbul ncia que se propaga at uma altura de duas vezes a altura do obst culo como ilustrado na figura 5 7 Regi o de alta turbul ncia AD Dire o predominante 2H 20H Figura 5 7 Instala o de um aerogerador fora da regi o de influ ncia do obst culo Regi es de turbul ncia s o tamb m originadas pelos pr prios aerogeradores em instala es com mais de um equipamento fazendo com que um aerogerador produza efeitos indesejados em outros Essa influ ncia ainda mais complexa por apresentar o aerogerador quando em funcionamento o chamado efeito esteira Para minimizar essa influ ncia os aerogeradores devem ser espa ados uns dos outros por uma dist ncia m nima conforme ilustra a figura 5 8 Outra t cnica utilizada onde h limita o de espa o elevar a altura do cubo dos aerogeradores das fileiras traseiras em rela o s frontais D gt Di metro do Espa amento t pico Rotor E lico 1 5a3xD Espa amento t pico 8a10xD E Dire o predominante de vento Figura 5 8 Espa amento entre aerogeradores compondo uma central e lica 50 Tipo de torre e rea para instala o a rea de instala o est diretamente relacionada
103. nceira A decis o pelo horizonte de planejamento pode depender de v rios fatores como a capacidade financeira do investidor e a pol tica de investimento adotada entre outros Uma forma simples de definir o horizonte de planejamento do projeto consider lo como o maior tempo de vida til dentre os de todos os equipamentos do sistema Quando duas ou mais alternativas s o comparadas consideram se duas op es b sicas de horizontes de planejamento com tempos iguais para ambas as alternativas e com tempos diferentes entre as mesmas No caso de alternativas com 66 tempos de vida til diferentes e analisadas sob um mesmo horizonte de planejamento sup em se reposi es quantas forem necess rias dos equipamentos com vidas teis mais curtas para que o sistema opere normalmente at o fim do per odo considerado Um fator fundamental para tornar um investimento atrativo financeiramente a um propriet rio de capital a taxa de juros empregada na an lise Cada investidor deve optar levando em considera o o grau de risco empregado por uma taxa m nima dispon vel para aplica o do capital Essa taxa conhecida como taxa m nima de atratividade TMA4 e a partir daqui substitui a taxa de juros i apresentada anteriormente nas demais f rmulas 6 5 Indicadores Financeiros 6 6 1 Valor Presente L quido O crit rio do valor presente l quido VPL um dos mais difundidos dentre os indicadores financeiros mais co
104. ns a todos os inversores s o Pot ncia m nima de entrada em opera o indica que o inversor pode iniciar o processo de invers o atrav s da conex o de qualquer carga ou atrav s da especifica o de um valor m nimo de carga Tens o de corte por carga baixa o operador deve programar um valor m nimo de tens o do banco de baterias que quando verificado pelo inversor este interrompe o fornecimento carga a fim de evitar uma situa o de descarga profunda do banco de baterias Este procedimento indicado apenas em situa es onde a sa da do banco esteja ligada diretamente ao inversor sem passar por um controlador de carga Tens o de religamento ap s o corte indica o valor de tens o do banco de baterias em que o inversor pode voltar a operar ap s ter seu funcionamento interrompido devido descarga do banco Este caso v lido apenas para as situa es indicadas acima Outros pontos de ajuste podem ser verificados dependendo do modelo e do fabricante do equipamento Por isso recomenda se a leitura completa e cuidadosa do manual de instala o e opera o do inversor antes de sua instala o A instala o de mais de um inversor requerida em quatro casos t picos i por uma quest o de estrat gia com o objetivo de tornar o sistema o mais modular poss vel evitando que a falha de um componente comprometa o atendimento carga como um todo ii se a carga total a ser atendida for maior que a capac
105. nual fornecer aos leitores uma ferramenta de aux lio para o projeto e a instala o de sistemas h bridos para gera o de eletricidade incluindo a avalia o da carga a ser atendida e das fontes prim rias renov veis solar e e lica a escolha da estrat gia de opera o o dimensionamento dos subsistemas de gera o de armazenamento de energia de condicionamento de pot ncia e de distribui o de energia el trica al m da an lise econ mica para definir a viabilidade dos sistemas Tamb m s o abordados os procedimentos de instala o opera o e manuten o e os cuidados com a seguran a durante a execu o desses procedimentos O enfoque dado limita se ao n vel de sistemas de pequeno porte do tipo fotovoltaico e lico diesel embora a maioria das t cnicas e procedimentos apresentados possa tamb m ser utilizada com as devidas altera es para sistemas de grande porte isolados ou interligados rede el trica ou mesmo com outras fontes renov veis ou n o Finalmente sugere se a utiliza o deste manual em conjunto com a apostila sobre sistemas h bridos elaborada pelos mesmos autores e editada pelo Minist rio de Minas e Energia aqui referenciada como PINHO 2007 uma vez que estas publica es podem ser vistas como complementares em muitos aspectos 2 LEVANTAMENTO DA CARGA A SER ATENDIDA A realiza o do projeto de um sistema h brido fotovoltaico e lico diesel exige o levantamento das caracter sticas
106. o Subsistema de Armazenamento 31 4 4 Dimensionamento do Subsistema de Gera o nna 33 4 4 1 Sistema E lico sas se cas Eae Ed ad Ss a E aa ade 33 4 4 2 Sistema Fotovoltaico eei e e aa eaae bia a ea a aeeie 36 4 4 3 Gr po Gerador acngsinennnra aa a aia 37 4 5 Dimensionamento do Subsistema de Condicionamento de Pot ncia 39 4 5 1 Controlador de Carga seeseeesseeseeesenssseresererrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrereeeeeree t 39 4 5 2 Inversor de TENS AQ io 4a pra ni l a ida Si Sia ii dd Lo fo Lodi doa pda 40 4 5 3 Equipamentos de Controle e Prote o eee 40 4 6 Dimensionamento da Minirrede de Distribui o de Energia 40 5 INSTALA O DO SISTEMA H BRIDO ieeeeeerereresereseeenene 44 5 1 Instala o dos M dulos Fotovoltaicos eee 44 5 2 Instala o dos Aerogeradores eneee 49 5 3 Instala o dos Grupos Geradores e eeeeieeereeeaaaa nene 55 5 4 Instala o do Banco de Baterias e ieereeeaeaa aeee 56 5 5 Instala o dos Equipamentos de Condicionamento de Pot ncia 59 5 6 Instala o da MINIS ps ui usigua sas ipuir nb igudA cubngablo nba guia ssa ieba gui d nud agudos Lr ein 63 6 AN LISE ECON MICA iss siso serssssassrsvarasarverasisastoacoeaisesesassnastonisnaiasentenitcas 65 6 1 Considera es INICIAIS src pai dpai ga db ipi dead gid EE
107. o a Amaz nica e o nordeste brasileiro normalmente apresentam bom potencial solar 3 2 Visita ao Local A visita ao local pode ser considerada como segunda etapa na avalia o dos recursos dispon veis no local Assim como na primeira etapa recomenda se fortemente que a avalia o aqui realizada n o seja determinante para a instala o do sistema mas apenas indicativa Como vantagens esta etapa ainda r pida apresenta custos moderados relacionados ao deslocamento ao local e aquisi o de equipamentos de medi o port teis e apresenta indicadores mais precisos que a etapa anterior Como desvantagens est o a necessidade de deslocamento ao local que implica em maiores custos e tempo o car ter subjetivo de algumas an lises principalmente nas etapas que envolvem informa es obtidas com moradores locais e o fato da etapa ainda n o ser completamente conclusiva sendo ainda necess ria a medi o dos par metros de interesse As principais a es a serem desenvolvidas em visitas ao local s o Observa o de indicadores naturais esta uma das primeiras etapas que deve ser considerada na chegada ao local pois al m dos indicadores serem facilmente observados ela garante uma melhor confiabilidade avalia o Indicadores naturais de bom potencial e lico s o normalmente verificados na vegeta o atrav s da inclina o ou mesmo o tombamento de rvores e na forma o de dunas ou bancos de areia ambos em fun
108. o anual Geogr ficas Magn tica Rio Branco E a a E 7 47 01 10 33 Cruzeiro do Sul nA A E gt 4 27 05 10 02 Foi ROSS erga gor Sena Madureira Ea o 7 19 23 10 30 Tarauac ROMS sys 4049 Senador Guiomard e a ua E 7 47 50 10 34 Brasil ia 100058 gapiz toa Pl cido de Castro 162007 gar wa Epiacil ndi morass eapo 403 Xpur 10300 ore oae 99 Estado Amap Cidade P oorgan acas Declmacao Varia o anual Geogr ficas Magn tica Macap 0002 20N agosto 346 Santana 000330 N ageagor gso Laranjal do Jari pe O o E 18 36 21 4 38 Oiapoque ps a E 18 24 19 3 16 Porto Grande 0004248 N tgar agaz Mazag o 00006 54 S aegros gee Vit ria do Jari a F E E 18 26 19 4 46 Tartarugalzinho 0193020 N gsp az Calpoene 02208TN aggya 308 Amap CMOS AN ggap 24e 100 Estado Amazonas Cidade pesei pres Varia o anual Manaus 0206076 gagas e25 Parintins as o E 16 28 30 7 11 Coari 090506 wape o2 Manacapuru a a pas 14 10 11 8 38 Itacoatiara a E aa E 15 30 07 7 56 Tet 0321155 a os gaz Mau s 0925078 espar eras Tabatinga p E 07 22 34 10 02 lranduba si a 14 26 36 8 31 Fonte Boa 0o23 sos apagar gas Manicor 048936 a
109. o de baterias seja instalado em lugar abrigado do tempo mas que permita a circula o de ar evitando o ac mulo de gases liberados nos processos qu micos que acontecem nas mesmas e reduzindo sua temperatura de opera o Em hip tese alguma sejam usados objetos que produzam fogo ou fa scas pr ximo das baterias N o seja permitir o contato direto com a pele de qualquer solu o que eventualmente venha a vazar das baterias As baterias usadas n o sejam descartadas em locais que comprometam o meio ambiente 81 e As conex es entre as baterias e com os sistemas de gera o e carga utilizem cabos com bitolas adequadas reduzindo as perdas e evitando poss veis inc ndios por eleva o da temperatura dos cabos al m de sua capacidade 7 6 Minirrede de Distribui o Em rela o aos cuidados que devem ser tomados durante a instala o e a manuten o da minirrede de distribui o alimentada pelo sistema h brido estes s o basicamente os mesmos que os de uma rede de distribui o convencional Dessa forma destacam se aqui apenas alguns procedimentos b sicos Quando da instala o da rede as a es realizadas s o a coloca o do posteamento fixa o dos isoladores lan amento dos cabos e coloca o dos transformadores caso existam Neste caso os cuidados a serem tomados referem se basicamente queles com obras civis uma vez que a rede s ser energizada posteriormente J durante procedimentos de opera
110. o e lico diesel Etapa 3 Defini o da estrat gia de opera o e da tens o nominal do sistema Considerando que o sistema deve atender carga de forma ininterrupta durante 24 h dia uma estrat gia de opera o autom tica a mais indicada A estrat gia aqui considerada aquela do estado de carga EDC com acoplamento no barramento CC A tens o de projeto definida com base na pot ncia de pico solicitada pela carga que atrav s dos dados da curva de carga igual a 5 66 kW ou 5 660 W Considerando a efici ncia do inversor igual a 85 caso ainda n o tenha sido definido o inversor a ser instalado pode se considerar nesta etapa uma efici ncia t pica e inicialmente um valor de tens o CC de 48 V bastante encontrado em equipamentos comerciais a corrente de pico do sistema igual a P 5 660 TR Bos 138 73 A Peo my 085 48 a INV Como o valor razoavelmente elevado a estrat gia a eleva o do valor de tens o nominal O valor de 120 Vcc ent o definido resultando em uma corrente de pico de 55 49 A A dificuldade na utiliza o deste valor de tens o a menor disponibilidade de equipamentos no mercado principalmente controladores de carga Etapa 4 Dimensionamento do banco de baterias O primeiro passo para o dimensionamento do banco de baterias a escolha da bateria a ser utilizada Selecionando se uma bateria de 200 Ah 12 Vcc 2 4 kWh de energia m xima estacion ria e consider
111. o modificar o gt Einecessario instala o layout da minirrede Figura 4 8 Fluxograma para implanta o de minirredes Minirrede de Espa amento distribui o Cruzeta contendo isoladores Poste Liga o p ae servi o F Cabo de estaiamento a fico servi o a com ou sem medidor Entrada de Terra Ancora Quadro de M distribui o Circuito de distribui o Figura 4 9 Principais caracter sticas de uma minirrede 43 5 INSTALA O DO SISTEMA H BRIDO 5 1 Instala o dos M dulos Fotovoltaicos A instala o do arranjo fotovoltaico que comp e um sistema h brido pode ser dividda em cinco etapas comentadas na sequ ncia rea para a instala o sombreamento orienta o e inclina o instala o f sica e conex es el tricas rea para a instala o a defini o da rea total necess ria para a instala o do arranjo fotovoltaico simples bastando multiplicar a rea de cada m dulo pela quantidade total de m dulos considerando se sempre que poss vel seu agrupamento de forma a otimizar o espa o ocupado Como exemplo um arranjo com oito m dulos de 1 42 m de altura e 0 65 m de largura cada ou seja 0 923 m de rea ocupa um total de 7 384 m Os m dulos podem ser agrupados no arranjo basicamente de duas formas com duas fileiras horizontais de quatro m dulos cada ou duas fileiras verticais tamb m com quatro m dulos cada As duas
112. ocal como as apresentadas no gr fico abaixo obtidas a partir dos dados da tabela apresentada na seq ncia 117 9 8 A E 5 N go E o z gt o 3 K S ga s D 3 E D oo ES S 1 0 1234567 8 9 101112 131415 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hora Hora Irradi ncia Velocidade de Hora Irradi ncia Velocidade de Wim vento m s Wim vento m s 1 0 0 6 09 13 687 43 7 51 2 0 0 5 81 14 635 12 7 61 3 0 0 5 55 15 519 38 7 79 4 0 0 5 56 16 357 78 7 95 5 0 0 5 44 17 187 14 7 82 6 0 0 5 35 18 49 58 7 75 7 51 01 5 34 19 9 59 7 48 8 202 77 5 47 20 0 0 7 19 9 377 02 6 03 21 0 0 7 15 10 520 46 6 57 22 0 0 7 01 11 638 31 6 88 23 0 0 6 72 12 688 97 7 22 24 0 0 6 44 Os valores m dios de irradi ncia e velocidade de vento obtidos a partir das m dias dos gr ficos ou dos valores da tabela apenas os valores diferentes de zero para o caso da irradi ncia s o respectivamente 378 81 W m e 6 66 m s Com rela o log stica de abastecimento de combust vel verifica se que h disponibilidade de acesso ao local permitindo a chegada do combust vel em qualquer poca do ano 118 Verificados os bons n veis de potencial solar e e lico e constatada a disponibilidade de abastecimento de combust vel indica se a viabilidade de instala o de um sistema h brido do tipo solar fotovoltaic
113. odos os equipamentos dever o ser adequados para no lado CC operar dentro dessa faixa A equa o 4 5 relaciona a tens o nominal do sistema com a corrente de pico 7pico ambas do lado CC atrav s da pot ncia m xima gerada ou demandada pela carga Ppio em W A efici ncia do inversor Mim considerada apenas se Pp o corresponder demanda da carga atendida em CA pico Niny i Vy pico 4 6 4 3 Dimensionamento do Subsistema de Armazenamento A capacidade energ tica m xima de uma bateria Cz dada simplesmente pelo produto entre a sua capacidade de corrente e sua tens o nominal Entretanto a capacidade energ tica til de uma bateria depende da especifica o de sua profundidade m xima de descarga e tamb m do regime de opera o ao qual a bateria submetida Por quest es de aumento na expectativa de sua vida til cada tipo de bateria utilizada em sistemas de energia possui n veis recomendados de profundidade m xima de descarga Ppmax normalmente expressa em percentagem Dessa forma a capacidade energ tica til C de uma bateria dada por P ERO E 4 7 Logo para ser capaz de suprir um determinado consumo di rio mais as perdas Ccor O subsistema de armazenamento deve possuir uma capacidade total Css em kWh dada pela equa o Ccor N Cop i Q 4 8 2e onde 31 OQ representa a percentagem de perdas nos dispositivos de armazenamento e ac controle N
114. oduzida caso o aerogerador operasse com sua pot ncia nominal durante todo esse per odo O c lculo da energia produzida em um determinado per odo por um aerogerador de fundamental import ncia na avalia o de qualquer projeto que vise ao aproveitamento da energia e lica para gera o de eletricidade Para esse c lculo determina se atrav s da s rie de dados de vento medida a distribui o de frequ ncia da velocidade do vento ao longo de um per odo quanto maior o per odo de an lise mais confi vel a probabilidade de ocorr ncia e aplica se esse histograma curva da pot ncia de sa da do aerogerador 33 A curva de pot ncia de um aerogerador indica a sa da de energia el trica do mesmo para uma carga um sistema de armazenamento ou uma rede el trica em fun o da velocidade do vento na altura do rotor O resultado da aplica o da distribui o de frequ ncia pela curva de pot ncia do aerogerador fornece a quantidade de energia produzida no per odo considerado comum realizar se o c lculo usando intervalos de velocidade de vento de 1 m s obtendo se resultados com precis o satisfat ria MAC DO 2002 Entretanto quanto mais estreitos forem os intervalos de velocidade maior ser a precis o da estimativa de produ o de energia Tomando se a curva de pot ncia na sa da do est gio de retifica o para um aerogerador de 7 5 kW de pot ncia nominal de um determinado fabricante figura 4 5 e de posse da
115. oltaica e E lica Disserta o de Mestrado PPGEE UFPA 88 PINHO J T Coordenador et al 2007 Solu es Energ ticas para a Amaz nia Eletrifica o de Comunidades Isoladas M dulo Sistemas H bridos Apostila do Curso Programa Luz Para Todos PNUD BID FUMIN MME OLIVEIRA L G M 2005 Estrat gias de Controle de Carga e Descarga em Sistemas Fotovoltaicos Domiciliares Disserta o de Mestrado PIPGE USP OLIVEIRA L G M e ZILLES R 2004 Estrat gias de Controle de Carga em Pequenos Sistemas Fotovoltaicos AGRENER GD 2004 5o Encontro de Energia no Meio Rural e Gera o Distribu da Campinas OMARI O ORTJOHANN E SAIJU R HAMSICH N e MORTON D A 2003 A Simulation Model for Expandable Hybrid Power Systems 2 European PV Hybrid and Mini Grid Conference Kassel Alemanha PAINEL NR 10 Revista Eletricidade Moderna 2007 dezembro PROCEL Eletrobr s 2008 dispon vel em http www eletrobras com procel html acessada em 14 12 2007 RUTHER R 2004 Edif cios Solares Fotovoltaicos O Potencial da Gera o Solar Fotovoltaica Integrada a Edifica es Urbanas e Interligada Rede El trica P blica no Brasil Editora UFSC LABSOLAR SKARSTEIN O e UHLEN K 1989 Design Considerations with Respect to Long term Diesel Saving in Wind Diesel Plants Wind Engineering vol 13 No 2 p 72 87 SOLARBUZZ 2008 Solar Electricity
116. oltaicos fornecerem energia el trica em CC e a maioria dos aerogeradores de pequeno porte j possu rem um retificador acoplado em sua sa da enquanto que os grupos geradores j possuem um sistema de controle e condicionamento de pot ncia fornecendo energia el trica em CA j nos n veis de tens o utilizados no fornecimento de energia el trica usualmente 127 220 V ou 220 380 V A configura o com o acoplamento dos geradores no barramento CA concretizou se como uma alternativa confi vel recentemente Uma das principais vantagens desta configura o que a pot ncia de cada uma das fontes pode ser inferior pot ncia m xima a ser atendida pelo sistema Por m ela requer um sistema de controle e condicionamento mais sofisticado para que os equipamentos possam operar em paralelo DALBON et alii 2002 Estudos mais detalhados s o necess rios para se determinar qual das duas configura es mais vantajosa Essa quest o pode depender de diversos fatores 24 particulares de cada caso OMARI et alii 2003 As vantagens e desvantagens das v rias configura es pass veis de serem aplicadas dependem das diferentes condi es de oferta e demanda de energia e das diferentes estrat gias de opera o assumidas Nas figuras 4 1 a b c e d s o apresentados os diagramas de quatro configura es que podem ser obtidas a partir da classifica o dada anteriormente As configura es 4 1 b e 4 1 c podem ser classifica
117. or o caso ou por pe as instaladas de forma a fornecer a inclina o desejada Nesta etapa importante contar com o aux lio de um inclin metro ou de um transferidor As estruturas s o normalmente confeccionadas em madeira ou metal Estruturas instaladas diretamente sobre o solo em reas alagadas indicam a utiliza o de madeira na base Metais s o indicados para conferir a inclina o ideal ao arranjo al m de garantir maior rigidez mec nica ao conjunto Um esquema com bases de madeira e fixa o com suportes met licos apresentado na figura 5 3 Figura 5 3 Tipo de estrutura de sustenta o de m dulos FV Conex es el tricas esta etapa consiste na interliga o el trica entre os m dulos compondo o arranjo e deixando o preparado para a conex o ao controlador de carga al m da conex o dos m dulos ao sistema de aterramento A tens o de projeto e as caracter sticas nominais dos m dulos indicam a forma de associa o do arranjo importante ressaltar que totalmente desaconselhada a utiliza o de m dulos de diferentes caracter sticas em um mesmo arranjo A conex o el trica entre os m dulos realizada entre seus terminais positivo e negativo com a liga o s rie positivo negativo correspondendo ao aumento da tens o e manuten o da corrente e a liga o paralela positivo positivo e negativo negativo correspondendo manuten o da tens o e ao aumento da corrente A caixa de conex es
118. os Data Logger ao longo da torre por meio de suportes e de bra adeiras de a o como tamb m na interconex o dos sensores via cabos de comunica o ao Data Logger Na fixa o dos instrumentos de medi o alguns detalhes t cnicos de montagem precisam ser observados como 15 A orienta o do sensor de dire o deve ser para o norte verdadeiro ou para o magn tico observando se para este ltimo a necessidade da corre o dos dados medidos em fun o da declina o magn tica no momento do tratamento dos dados Os anem metros n o devem ser instalados a montante ou a jusante da torre em rela o dire o predominante do vento no local para evitar que sofram influ ncia de sua estrutura Os bra os que sustentam os equipamentos devem ter um comprimento de pelo menos dez vezes o di metro da torre e estar fixados de forma que n o fiquem balan ando com o vento Os anem metros e o sensor de dire o devem ser instalados com seus planos de rota o na posi o horizontal para evitar erros de medi o A parte vertical dos bra os dos sensores deve ter pelo menos 30 cm para evitar poss veis erros de medi o O posicionamento do piran metro deve ser de modo que fique devidamente nivelado no plano horizontal e fora do alcance da sombra da torre e ou dos cabos de estaiamento que pode ocasionar erros nos valores medidos O sensor de temperatura n o deve ser instalado muito pr ximo ao so
119. os condutores para o atendimento adequado da demanda as op es dispon veis de postes e suas dimens es para definir as alturas e os espa amentos adequados e garantir um sistema seguro A figura 4 8 apresenta um diagrama de blocos que sintetiza as v rias etapas de projeto e os principais aspectos a serem considerados no projeto de uma minirrede A figura 4 9 d um exemplo de uma minirrede e seus componentes 42 Considerar a queda de tens o localiza o das fontes a serem aproveitadas tipo e tamanho das cargas e polui o sonora Um esbo o da comunidade contendo a rea a ser atendida com a localiza o das cargas Croquis Abrang ncia da malha Disposi o do de distribui o e sistema de defini o da distribui o configura o monof sica ou trif sica Considerar a localiza o das ruas presen a de arvores Localiza o Defini o dos topografia comprimento da do centro de Localiza o cametanes d linha alinhamento carga EE dos postes distribui o distribui o de carga e o horizonte de planejamento kis Considerar a curvatura palinnagposic ojde Considerar os custos de grupos de Calcular o todos os componentes e da consumidores altura custo da instala o adequada e resist ncia a minirrede esfor os mec nicos Execu o da necess ri
120. os em atlas podem apontar regi es de maiores potenciais por m n o s o indicados para identificar potencial de forma pontual em um determinado local Sugest es para consulta no Brasil s o o Atlas do Potencial E lico Brasileiro desenvolvido pela CAMARGO SCHUBERT e TRUEWIND SOLUTIONS com suporte t cnico e financeiro do MME ELETROBR S CEPEL CRESESB e o Atlas Solarim trico do Brasil desenvolvido pela UFPE e CHESF com suporte t cnico e financeiro do MME ELETROBR S CEPEL CRESESB Obten o de dados de esta es meteorol gicas pr ximas se dispon veis estes dados podem ser bastante teis dependendo da finalidade da esta o Se com fim espec fico de aproveitamento solar e e lico para gera o de eletricidade como em casos onde haja a presen a de projetos j desenvolvidos ou em fase de desenvolvimento em locais pr ximos os dados podem ser utilizados de forma mais confi vel Se com outras finalidades como esta es meteorol gicas instaladas em aeroportos ou para fins agr colas os dados podem indicar a presen a ou n o de bons potenciais e lico e solar mas devem ser acompanhados de outras medi es para garantir maior confiabilidade avalia o Experi ncia do projetista alguns indicativos podem auxiliar projetistas experientes a identificar reas com maiores potenciais e lico e solar Regi es costeiras normalmente indicam locais de bom potencial e lico assim como regi es equatoriais com
121. ot ncia Recomenda se e Verificar as sinaliza es dos LEDs e alarmes sonoros nos controladores de carga e inversores 85 e Verificar poss vel incapacidade de carregamento do banco de baterias devido a problemas no controlador de carga e Procurar por curtos circuitos liga es clandestinas na rede de distribui o ou mesmo excesso de demanda quando de sucessivos desarmes do inversor 8 6 Minirrede de Distribui o Os componentes da minirrede de distribui o devem tamb m ser verificados periodicamente para evitar perdas desnecess rias ou mesmo problemas mais s rios como seccionamento de cabos curtos circuitos etc Recomenda se e Verificar o estado do posteamento e Verificar o estado dos cabos transformadores se houver e isoladores e Podar a vegeta o que possa interferir com partes da rede Neste caso o uso de cabos multiplexados reduz a necessidade de poda e Procurar por curtos circuitos liga es clandestinas na minirrede de distribui o ou mesmo excesso de demanda quando de sucessivos desarmes do inversor do sistema e Verificar os ramais de liga o das unidades consumidoras e seus padr es de entrada especialmente os medidores de energia 86 9 COMENT RIOS FINAIS Apesar da maturidade tecnol gica atualmente atingida pelas fontes solar e e lica sua integra o de forma a compor sistemas h bridos para gera o de eletricidade ainda n o t o disseminada no Brasil e no mundo
122. ou efetuar procedimentos de manuten o Vale ressaltar que algumas vezes a diminui o na autonomia de um sistema h brido pode estar associada n o a defici ncias nos seus componentes mas ao aumento da demanda Portanto um uso racional e eficiente dos recursos energ ticos disponibilizados colabora para um bom desempenho e maior durabilidade do sistema como um todo 83 8 1 Sistema E lico O sistema e lico bastante robusto e de simples manuten o De um modo geral a manuten o apenas visual do estado de conserva o dos cabos e atraca es da torre do aerogerador importante verificar o funcionamento da l mpada de sinaliza o a rea da torre Al m disso deve se e Verificar o bom funcionamento do retificador garantindo que a energia gerada chegue ao banco de baterias e Verificar o funcionamento adequado do sistema de freio e leme para perfeita opera o em caso de ventos muito fortes e Observar o per odo de manuten o do aerogerador conforme indicado pelo fabricante 8 2 Sistema Fotovoltaico A princ pio n o h qualquer procedimento de opera o para os m dulos fotovoltaicos Depois de instalados necessitam apenas de alguns cuidados b sicos de manuten o tais como e Verificar periodicamente todos os cabos de liga o dos arranjos a solidez da estrutura de suporte dos m dulos os apertos dos parafusos de fixa o dos m dulos e as partes inferiores dos m dulos principalmente a
123. ovoltaica gas ensr uses ear Ea e E e E E E ernnn 80 3 GBra o A Diesel xao do iii Ansa bn did dit a A Sid Aid e 80 7 4 Condicionamento de Pot ncia llll ii eeeaaaaananaa 81 7 5 Armazenamento de Energia osssoossoissoossoissoooooissososcasoascocicoacesanananoo 81 Os Minire de de Distribui o sussa ineo das pipi dinda e dad aca ai pi dd pasa 82 8 RECOMENDA ES PARA OPERA O E MANUTEN O DE SISTEMAS H BRIDOS re e Aa tas ans a E e ca 83 Sl Sistema EOTCO sa OO a aa 84 8 2 Sistema FOLOVONAICO nenen a e ass E EA A EAA 84 8 3 Grupo Gerador a Diesel n0aannnnnnnnnnoeneannantttnererrntnntttrneenrrnnnnntrrneerrnnn nnter rrenen 85 8 4 Sistema de Armazenamento de Energia soooeeneneeeennnneeeeeeereeeeeereeressereeeeene 85 8 5 Sistema de Condicionamento de Pot ncia terem 85 8 6 Minirrede de Distribui o sa ssusgiadines tie iene qua densiiao deuea a dera dani dead ata ora dia Casada 86 9 COMENT RIOS FINAIS Saia casirasnia anais sia nessa nata 87 10 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS ni ireeerererereeesereeererereserenees 88 Tia ANEXOS E E aiii E E dubai dd 90 Anexo 1 Exemplo de Formul rio para Levantamento Socioecon mico 90 Anexo 2 Coordenadas Geogr ficas e Declina es Magn ticas de Cidades da Regiao AMAZONICA RR RD AR RR RR RR EEEE EE 99 Anexo 3 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala e
124. perdas a energia requerida diariamente no lado CC 56 40 Ceor 66 35 kWh CR 1 15 100 Ent o h a necessidade de se projetar um banco de baterias capaz de entregar diariamente essa energia em per odos de indisponibilidade da gera o renov vel bem como um sistema de gera o capaz tamb m de repor a referida energia ao banco de baterias Cabe enfatizar que os equipamentos respons veis pela entrega da energia rede de distribui o inversor ou grupo gerador a diesel devem possuir capacidade de surto que deve ser especificada de acordo com a natureza dos equipamentos que comp em a carga Equipamentos que exigem altos valores de corrente de partida 30 como motores el tricos devem merecer aten o especial no dimensionamento para que o inversor ou o grupo gerador a diesel possa fornecer durante um curto intervalo de tempo a pot ncia necess ria para acionar esses equipamentos Um outro par metro importante que deve ser especificado nesta etapa a tens o nominal Vw do sistema do lado CC escolhida normalmente em fun o da corrente de pico do projeto A eleva o no valor da tens o nominal permite a redu o da corrente com consequente diminui o da se o reta dos condutores e redu o de riscos No entanto deve se atentar para a utiliza o de n veis de tens o compat veis com os dispon veis comercialmente em equipamentos Em sistemas h bridos uma vez determinado esse valor t
125. pintura anti corrosiva da torre Verifica o das recomenda es de seguran a do fabricante do aerogerador Constru o de cerca ou muro dotado de placas de alerta isolando o per metro onde se encontra o sistema Uso de equipamento de prote o individual espec fico como luvas botas capacete cinto de seguran a quando necessitar subir na torre ou operar na usina onde se encontram abrigados os equipamentos de retifica o invers o e armazenamento de energia Observa se que as a es de seguran a em fun o da robustez do sistema e lico concentram se mais no campo visual o que n o minimiza a import ncia das mesmas 79 7 2 Gera o Fotovoltaica Os sistemas fotovoltaicos em geral operam com um conjunto de m dulos fotovoltaicos associados em arranjos s rie e paralelo arranjo fotovoltaico As correntes CC envolvidas na sa da das associa es s o muitas vezes de valor elevado o que requer cuidadosos procedimentos de seguran a Os arranjos fotovoltaicos podem ser instalados em estruturas met licas ou de madeira sobre o solo dispostos sobre telhados ou ainda funcionando como o pr prio telhado de um pr dio Por este motivo devem estar isolados por cercas ou afastados de vias de circula o de pessoas al m de serem dotados de um bom sistema de aterramento Outros equipamentos que podem constituir o sistema fotovoltaico como controladores de carga e inversor devem ser mantidos abrigados em pr
126. r de tens o ou rede de distribui o o circuito que interliga o inversor ao ponto de conex o com a rede de distribui o O Anexo 7 apresenta o diagrama unifilar de um sistema h brido onde podem ser vistas todas as conex es entre equipamentos citados O Anexo 8 apresenta uma lista de ferramentas equipamentos e acess rios utilizados em todas as etapas de instala o descritas at aqui 62 5 6 Instala o da Minirrede A minirrede tem a fun o de distribuir a energia el trica da gera o pelas unidades consumidoras As t cnicas de instala o de alguns de seus componentes t picos s o apresentas a seguir Transformadores de for a se necess ria a utiliza o de rede de alta tens o em geral 13 8 kV devem ser instalados em pontos estrat gicos da rede ou seja ao lado ou dentro da casa de for a elevando o n vel de tens o de sa da e pr ximo aos pontos de carga reduzindo a tens o para que as unidades consumidoras sejam atendidas Cabos condutores podem ser nus ou isolados estes ltimos formando os chamados cabos multiplexados Para o primeiro tipo faz se necess rio o uso de isoladores e o afastamento dos condutores entre si para evitar contatos acidentais o que provocaria curto circuitos O segundo tipo composto pelos condutores fase isolados e o condutor neutro nu Os condutores el tricos devem ser fixados aos postes tomando se os devidos cuidados Os cabos n o devem ser arrastados no ch
127. r quando a torre est na posi o horizontal Considerando se uma torre de 30 metros a base central possui dimens es aproximadas de 122 cm x 91 cm x 120 cm enquanto as demais bases possuem dimens es aproximadas de 152 cm x 91 cm x 152 cm e s o simetricamente distribu das e localizadas a 11 6 m da base da torre vari vel L da figura 5 9 A base para o suporte da torre possui dimens es aproximadas de 60 cm x 60 cm x 60 cm est localizada a 27 5 m da base da torre vari vel M da figura 5 9 e possui preso a ela um suporte met lico em formato de T com dimens es e resist ncia adequadas para suportar o conjunto torre aerogerador As especifica es aqui citadas s o indicadas no manual de aerogeradores de 7 5 e 10 kW do fabricante Bergey por m podem ser utilizadas para aerogeradores de caracter sticas similares Em geral cada fabricante apresenta em seus manuais orienta es de instala o t picas que devem ser seguidas durante todo o processo de instala o A figura 5 9 mostra o esquema das funda es importante frisar que as bases devem estar perfeitamente alinhadas e niveladas para que o sistema basculante possa ser utilizado corretamente sem que haja dificuldades no momento do erguimento da torre A tabela 5 2 apresenta varia es dos valores de L e M para diferentes alturas de torres 51 Bloco do Suporte da Torre O Bloco Lateral Esquerdo Bloco Posterior Y D A E o 122 cm d A Y M 9
128. rador e m dulo devem ser escolhidos O aerogerador escolhido um modelo de 7 5 kW com controlador retificador para 120 Vcc e o m dulo um de 130 Wp de sil cio policristalino A energia gerada pela fonte e lica com base no perfil de vento da localidade calculada conhecendo se a curva de pot ncia do aerogerador e o histograma de ventos no local conforme apresentado na figura abaixo cujos dados s o obtidos da tabela na sequ ncia 120 Frequ ncia Histograma mm T T 01234 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15161718 Velocidade de vento m s X Pot ncia kW O NOU AOON O Curva de Pot ncia Hi 0 12345686 7 8 9 10 114 12 13 14 15 16 17 18 Velocidade de vento m s Energia kWh oOo N A A Q a o Energia Di ria 01234567 891011121314 15161718 Velocidade de vento m s Histograma Curva de Pot ncia Resultado Col 2 x Col 4 Velocidade de Ocorr ncias Velocidade de Pot ncia Energia vento m s horas vento m s kW Gerada kWh 0 1 1 044 0 0 0 000 1 2 1 134 1 0 0 000 2 3 1 205 2 0 0 000 3 4 1 455 3 0 0 000 4 5 1 584 4 0 202 0 320 5 6 2 088 5 0 804 1 679 6 7 2 586 6 1 507 3 898 7 8 3 573 7 2 12 7 574 8 9 3 795 8 3 06 11 611 9 10 3 060 9 4 1 12 547 10 11 1 740 10 5 24 9 116 11 12 0 586 11 6 5407 3 83
129. rentes formas de instala o dos m dulos fotovoltaicos Forma de instala o Vantagens Desvantagens Estrutura de sustenta o no solo F cil instala o F cil manuten o Estrutura robusta Indicado para sistemas de qualquer porte Mais prop cia a situa es de sombreamento Mais sujeita a contato de pessoas objetos e animais F cil instala o Menos prop cia a situa es de sombreamento Estrutura menos robusta Maior dificuldade de Poste manuten o Mais segura contra contato f Indicada apenas para sistemas de pessoas objetos e Anis de pequeno porte animais Menos prop cia a situa es de sombreamento Instala o mais trabalhosa Mais segura contra contato Maior dificuldade de Fachada de pessoas objetos e manuten o ANIRAI O porte do sistema deve ser Ajuda a reduzir a carga adequado rea da edifica o t rmica interna da edifica o Menos prop cia a situa es de sombreamento A l Instala o mais trabalhosa Mais segura contra contato PAAS g Maior dificuldade de Sobre a de pessoas objetos e 2 EA n manuten o edifica o animais Instala o mais pr xima dos equipamentos dos demais subsistemas O porte do sistema deve ser adequado rea da cobertura 46 A inclina o proporcionada pela diferen a de altura entre as bases frontais e traseiras quando f
130. representa os dias de autonomia O termo N deve ser necessariamente representado por dias caso a autonomia desejada seja equivalente a um intervalo de horas N deve ser fracion rio Portanto de posse das equa es 4 6 e 4 7 o n mero de baterias nb necess rias para suprir determinada carga com uma autonomia de N dias C nb 4 9 C Tendo nb que ser necessariamente um n mero inteiro deve se arredondar o resultado normalmente para maior dependendo da tens o nominal do banco e da associa o s rie paralelo entre as baterias Este m todo eficiente em situa es onde o consumo di rio n o excede o valor calculado Ccor Nesses casos se o sistema de armazenamento e controle operar satisfatoriamente a carga sempre satisfeita e o ndice de interrup o nulo Em casos onde o consumo di rio exceder o calculado a consequ ncia imediata a redu o na autonomia do sistema at o ponto em que haver interrup o no atendimento originado por corte efetuado pelo sistema de controle Essas suposi es consideram sempre que a gera o capaz de carregar o banco de baterias em n veis satisfat rios Situa es onde a gera o maior do que a prevista contribuem para a manuten o da autonomia especificada mesmo em situa es de consumos maiores que Ccor De maneira an loga se a gera o for inferior prevista a autonomia do sistema reduzida em fun o da energia gerada n o ser suficiente
131. res perfurantes utilizados em ramifica es da rede 64 Cap tulo 6 Figura 6 1 Exemplo de um diagrama de fluxo de caixa 65 Figura 6 2 Custo unit rio de energia gerada por um grupo gerador a diesel de 32 KV E quad pues pis dali pel RU El Ra id Pa Rd Ed e Pd ii a td sd id uid pad ad 75 Cap tulo 7 Fig ra 7 1 Choque El iOO e a ap aa a aa a iiS 77 Figura 7 2 Zonas tempo corrente de efeitos das correntes CA 15 a 100 Hz 78 vi LISTA DE TABELAS Cap tulo 2 Tabela 2 1 Tipos de levantamentos para estimativa de carga 2 Tabela 2 2 Estimativa de consumo mensal de eletrodom sticos mais comuns 4 Cap tulo 3 Tabela 3 1 Resumo dos dados do roteiro 13 Tabela 3 2 Disposi o dos equipamentos ao longo da torre 16 Tabela 3 3 Caracter sticas gerais das etapas de avalia o 18 Tabela 3 4 Faixa em graus abrangida por cada ponto sub sub cardeal 20 Tabela 3 5 Indicativos de viabilidade da instala o de sistemas h bridos de acordo com dados medidos e tratados 22 Cap tulo 4 Tabela 4 1 Rela o de estrat gias de opera o 27 Tabela 4 2 Distribui o de frequ ncia da velocidade do vento na localidade e energia produzida pelo aerogeradores ieniscettop iscniden scniconisoni op iecmidenicomideniecwiden es 35 Cap tulo 5 Tabela
132. rgia el trica Custos de reposi o trazidos a valor presente CR referem se s substitui es dos componentes principais do sistema devido ao fim da vida til dos mesmos Pelo fato das vidas teis possu rem car ter aleat rio intr nseco determina se na pr tica um tempo de vida til cont bil para cada equipamento de acordo com m dias conhecidas Assim se o equipamento durar tempo menor do que o cont bil arca se com preju zo Por outro lado se tiver boa sobrevida al m da vida cont bil aufere se lucro A escolha da vida til cont bil depende do risco que o investidor deseja assumir Certamente vidas teis cont beis longas reduzem o custo da energia A atitude conservadora de escolher vidas teis cont beis curtas diminui o risco para o investidor em troca de um aumento do custo da energia para o consumidor A soma dos valores presentes dos custos de reposi o dada pela equa o 6 15 k R I CR D7 6 15 mil LEMA onde k o n mero de componentes do sistema J o custo do componente j T a sua vida til cont bil e R o n mero de reposi es do mesmo durante o per odo de an lise n horizonte de planejamento Custos de opera o CO referem se aos custos necess rios ao funcionamento do sistema Esses custos resumem se aos gastos com combust veis com os operadores com as leituras e envio de faturas dentre outros Por isso esses custos s o proporcionais energia el trica gerada
133. s devem ser utilizados conectores que perfuram o isolamento dos 63 condutores aos quais s o aplicados denominados conectores perfurantes e estes devem estar separados de no m nimo 10 cm entre si nas fases conforme ilustra a figura 5 16 Caso os cabos n o tenham isolamento os conectores tipo cunha s o indicados para realizar as conex es Tanto para a primeira situa o quanto para a segunda a conex o do neutro feita com o conector tipo cunha Rede Secund ria Isolada Ramal de Liga o Conector Perfurante Figura 5 16 Conectores perfurantes utilizados em ramifica es da rede FONTE Rede CELPA NTD 09 2002 Sempre que a rede tiver que passar por trajetos com abund ncia de vegeta o o que uma situa o muito comum nas minirredes de localidades isoladas recomenda se a utiliza o de cabos multiplexados pois apesar de serem mais caros que os nus reduzem significativamente os custos com manuten o principalmente com poda de rvores Al m disso reduzem tamb m a ocorr ncia de furto de energia gatos uma vez que precisam ter sua isola o removida para tal O Anexo 9 apresenta uma lista de materiais e equipamentos necess rios para instala es t picas de minirredes 64 6 AN LISE ECON MICA 6 1 Considera es Iniciais O desenvolvimento de uma an lise econ mica criteriosa sobre qual entre dois ou mais tipos de sistemas de gera o de eletricidade o melhor para
134. s ent o o mesmo expresso como uma fra o de hora por exemplo para um intervalo de medi o de 5 minutos tem se At 5 60 h 29 No presente exemplo tem se a m dia hor ria da pot ncia ativa Logo o consumo di rio da comunidade fazendo o somat rio de todas as pot ncias e multiplicando por 1h uma hora igual a 47 kWh o consumo tamb m igual rea delimitada pela curva de carga ou seja pela sua integra o no tempo Outro ponto a ser considerado refere se demanda reprimida j que com a eletrifica o da localidade existe a tend ncia do aumento imediato do consumo seja por novos consumidores ou pela demanda de novos tipos de servi os como refrigera o comunica o entre outros Para o caso do exemplo estudado dimensiona se o sistema para que seja capaz de atender uma demanda reprimida DR de 20 do consumo atual estimado Ent o o consumo fica DR C 1 C 56 40 kWh I x 4 4 O consumo corrigido no lado CC dado considerando se as perdas na distribui o caso a curva de carga for estimada considerando se somente a demanda dos equipamentos dos consumidores e a efici ncia do processo de convers o CC CA Ccor lt 1 Z NQ perdas 4 5 100 Qperdas a percentagem de perdas totais entre a energia produzida no lado CC e a entregue s cargas no lado CA inclu das as perdas na convers o e distribui o da energia el trica onde Considerando se 15 de
135. s tais como by pass de equipamentos de seguran a e controle ou liga es com materiais fora dos padr es de seguran a exposi o de emendas de cabos ou sua inadequada isola o cabos com bitolas inadequadas etc Os locais de trabalho casas de for a e reas de instala o dos equipamentos estejam limpos e livres de l quidos inflam veis e objetos que possam causar curtos circuitos 7 1 Gera o E lica Os sistemas e licos funcionam com um ou mais aerogeradores de pot ncias que come am em centenas de W e atingem valores na faixa do MW dispostos em torres treli adas ou estruturas tubulares met licas ou de concreto em terra firme ou mesmo fora dela A altura em que os aerogeradores s o instalados tamb m vari vel ficando em geral na faixa de dezenas de metros O elevado peso e tamanho das estruturas envolvidas s o tamb m bastante caracter sticos Considerando que as torres e aerogeradores est o sujeitos a o dos ventos e do salitre pois s o muitas vezes instalados em reas costeiras os cuidados com a seguran a devem ser priorit rios Podem se elencar os seguintes Verifica o di ria da ilumina o de sinaliza o a rea na torre do aerogerador Verifica o mensal da tens o mec nica e exist ncia de corros o nos cabos de estaiamento grampos e parafusos da torre do aerogerador se houver Verifica o semestral do aperto dos parafusos das se es da torre Verifica o semestral da
136. s T picas de Sistemas Fotovoltaicos sas soe siseishon tum iardimiaios dreratasdescamessautaadica 108 Anexo 4 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Sistemas FOCOS merere mepe pa e DELA EA a e DAS Sa Se 109 Anexo 5 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Grupos Geradores susana sa gesesati era tab ed aa eae EA eia aa 110 Anexo 6 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Bancos de Baterias e eeeeeerereeeeeereeaaaerreenanas 111 Anexo 7 Diagrama Unifilar de um Sistema H brido 112 Anexo 8 Lista de Ferramentas Equipamentos e Acess rios Necess rios para Instala es T picas de Sistemas H bridos iiin 113 Anexo 9 Lista de Materiais e Equipamentos Necess rios para Instala es T picas de Minirredes de Distribui o serranas 115 Anexo 10 Exemplo de Projeto de um Sistema H brido in 116 LISTA DE FIGURAS Cap tulo 2 Figura 2 1 Curva de carga de um dia t pico do m s de junho 2007 em uma comunidade do Estado do Par acesse sioussaa aire rena tens seicadea dent a ue anda 7 Cap tulo 3 Figura 3 1 Indicadores naturais da presen a de bom potencial e lico 9 Figura 3 2 An em metro POrtalil cscsaseesesasdorbagaie depagesd ces ioada ubes dio nb Usado debepabd ebagasl us ogtacs 10 Figura 3 3 T
137. s a sistemas fotovoltaicos devem ser dimensionados de forma tal que permitam a passagem da corrente m xima especificada do arranjo FV para o banco de baterias Situa es de m xima corrente s o indicadas nos m dulos fotovoltaicos por seus valores de corrente de curto circuito Dessa forma a capacidade m nima do controlador de carga Ceon em A deve ser igual corrente de curto circuito total do arranjo Iscarranjo tamb m dada em A conforme mostra a equa o 4 11 C ar eoria 4 1 3 Como as caracter sticas el tricas dos m dulos s o fornecidas segundo uma condi o padr o de testes podem ocorrer situa es onde as condi es verificadas na pr tica excedam os valores de testes n veis de irradi ncia maiores que 1 000 W m por exemplo Nesses casos h uma tend ncia natural de consequente eleva o nos valores de corrente de curto circuito do arranjo variando de acordo com as condi es clim ticas do local de instala o Em alguns casos recomenda se a utiliza o de um fator de seguran a variando de 25 GTEF CRESESB CEPEL 1999 a 30 USHER e ROSS 1998 de acordo com a situa o Alguns controladores de carga modernos j s o fabricados para suprir determinados picos de corrente devendo ser analisado esse fato quando do dimensionamento do componente De uma maneira geral a equa o 4 11 confere bons n veis de seguran a Outros pontos a serem destacados na sele o do controlador de carga
138. s caixas de conex o atentando para poss veis infiltra es ou entrada de insetos Em casos de anormalidade o reparo deve ser imediatamente providenciado e Limpar periodicamente as superf cies dos m dulos utilizando apenas gua e um pano de tecido macio Realizar este procedimento no in cio da manh ou ao final da tarde aproveitando os hor rios em que os m dulos est o frios e a sua gera o n o significativa para o sistema e No momento de cada limpeza observar se h qualquer rachadura nos vidros protetores dos m dulos ou se h qualquer anormalidade no aspecto das c lulas como perda de colora o ou ranhuras Se constatada uma dessas anormalidades o desempenho do m dulo estar comprometido e dever ser providenciada sua substitui o Manter o m dulo em condi es anormais de funcionamento ou simplesmente retir lo pode comprometer o desempenho do arranjo como um todo e Medir as tens es nas sa das dos arranjos observando se h qualquer altera o nos valores esperados o que ser ind cio de algum problema conex o frouxa m dulo sujo opaco ou quebrado e Impedir que qualquer tipo de sombreamento possa atingir a superf cie dos m dulos diminuindo a gera o de energia do arranjo 84 8 3 Grupo Gerador a Diesel A opera o e a manuten o de qualquer grupo gerador a diesel devem seguir as recomenda es do fabricante Entretanto algumas a es s o comuns a todos os casos tais como
139. s filhos ajudam no trabalho Sim N o 7 Quantos e como ajudam 10 Costuma pagar m o de obra de fora da fam lia para a atividade que desenvolve 96 1 Fontes de energia utilizadas por m s ANEXOS Fontes Energ ticas Ilumina o Quantidade Utilizada por Atividade Coc o de alimentos Refrigera o Com rcio Transporte Lazer Outras Atividades Pre o M dio Unit rio R Querosene l leo Diesel 1 Gasolina 1 G s de cozinha Lenha feixe Carv o vegetal saca Vela pacote Pilha de 1 5 V Bateria automotiva recarga Outras fontes especificar Especificar o peso do botij o 2 kg 13 kg etc Especificar o tamanho pequena m dia ou grande 97 2 Perspectiva de aquisi o de aparelhos utens lios dom sticos O que poderiam adquirir Sim N o R dio Tais do So o o AparohodeSom3x1 Geladeira ligtidicador Ventlador ooo o ooo Feroe d Feroacan o do _Fogoags Jo So Lampadas fuorescentesdez0W Lampadas fuorescentesdesow ES Outros Obs Indicar se as l mpadas fluorescentes substituir o as incandescentes existentes 98 ANEXO 2 Coordenadas Geogr ficas e Declina es Magn ticas de Cidades da Regi o Amaz nica Estado Acre Cidade soorten aoas parinaan Varia
140. s per odos de fornecimento 12 ou 24 h chega se a um total de quatorze diferentes estrat gias de opera o que s o apresentadas na tabela 4 1 Uma avalia o mais detalhada de estrat gias de opera o de sistemas h bridos pode ser encontrada em HAUSCHILD 2006 Tabela 4 1 Rela o de estrat gias de opera o Confidurad o Estrat gia de Per odo de Estrat gia de ana Despacho Fornecimento Opera o 12 horas C1 EDC 12 EDC 24 horas C1 EDC 24 Configura o 1 12 horas C1 EDC PC 12 EDC PC 24 horas C1 EDC PC 24 12 horas C2 EDC 12 EDC 24 horas C2 EDC 24 Configura o 2 12 horas C2 EDC PC 12 EDC PC 24 horas C1 EDC PC 24 Configura o 3 EDC 12 horas C3 EDC 12 27 24 horas C3 EDC 24 12 horas C3 EDC PC 12 EDC PC 24 horas C3 EDC PC 24 D12 12 horas C4 D12 Configura o 4 D24 24 horas C4 D24 4 2 Considera es de Projeto Para melhor assimila o dos conceitos abordados faz se a apresenta o da teoria e em seguida aplica se em um estudo de caso simplificado de dimensionamento de um sistema h brido fotovoltaico e lico diesel para eletrifica o de uma determinada localidade O projeto do sistema parte da estimativa da curva de carga t pica da localidade apresentada na figura 4 2 e das medi es de velocidade de vento e irradi ncia na localidade A figura 4 3 mostra o perfil t pico da velocidade do vento medi o a 30
141. ser conectado ao sistema A resposta para como se deve conectar o grupo gerador ao sistema depende basicamente da configura o do sistema ligado direto rede ligado ao barramento CC etc enquanto que a resposta para quando se deve conectar o grupo gerador ao sistema depende da estrat gia de despacho adotada A estrat gia de despacho que pode ser considerada a mais simples aquela onde o gerador acionado automaticamente quando a bateria atinge certo n vel m nimo de tens o determinado pela sua profundidade m xima de descarga BLASQUES 2005 Uma vez acionado o gerador permanece conectado ao sistema at que o estado de carga do banco de baterias atinja um determinado valor que tamb m pode ser determinado pelo n vel de tens o do banco Esta estrat gia doravante denominada de estrat gia de estado de carga ou simplesmente estrat gia EDC Uma estrat gia um pouco mais sofisticada que pode ser considerada uma melhoria da estrat gia anterior a que tamb m leva em considera o a pot ncia demandada pela carga no instante do acionamento do grupo gerador Neste caso o gerador acionado quando o estado de carga do banco de baterias est baixo ou quando a pot ncia demandada pelas cargas muito elevada O valor de pot ncia no qual o grupo gerador deve ser acionado pot ncia cr tica PC determinado por um crit rio que estabelece uma rela o entre o custo da energia das baterias e o custo de
142. seus altos custos de capital e sua indisponibilidade no mercado nacional tornam dif cil o seu uso em grande parte dos sistemas 75 Demais componentes como controladores de carga e inversores j atingiram maturidade tecnol gica tal que sua robustez e confiabilidade garantem reduzidas necessidades de reposi o O tempo m dio de vida til da maioria dos modelos desses equipamentos j atinge atualmente a faixa dos 10 anos Com rela o aos seus custos de capital diferentemente de m dulos fotovoltaicos e aerogeradores equipamentos como baterias inversores e controladores de carga s o fabricados nacionalmente em escalas relativamente largas principalmente as baterias estacion rias e automotivas Para determinadas faixas de capacidade inversores e controladores ainda devem ser produzidos sob encomenda e n o apresentam custos bem definidos Situa o semelhante verificada para baterias especiais ainda pouco disseminadas no Brasil Pesquisas baseadas em dados do mercado nacional apontam para custos de capital de baterias automotivas e estacion rias superiores a R 200 00 kWh de capacidade energ tica total Os custos de inversores variam bastante com a sua capacidade Inversores de baixas e m dias pot ncias at 2 5 kW apresentam custos m dios de R 2 500 00 kW de pot ncia nominal enquanto que equipamentos com valores de pot ncia superiores chegam a atingir R 4 000 00 kW J os custos de controladores de carga variam en
143. star orientados para o norte verdadeiro ou geogr fico se instalados no hemisf rio sul e orientados para o sul verdadeiro ou geogr fico se instalados no hemisf rio norte Uma b ssola fundamental nessa etapa atentando se para o fato de que a indica o da b ssola pode sofrer influ ncia de objetos met licos devendo se mant la afastada desses objetos para que a leitura n o seja comprometida Deve se atentar tamb m para o fato de que a b ssola fornece indica o de norte e sul magn ticos havendo a necessidade de corre o para os valores verdadeiros ou geogr ficos Essa corre o realizada deslocando se a indica o Norte da b ssola do ngulo de declina o magn tica correspondente ao local para a direita em caso de valor negativo do ngulo ou para a esquerda em caso de valor positivo A declina o magn tica do local pode ser encontrada em tabelas ou calculada por programas computacionais No Anexo 2 s o apresentados valores de declina o magn tica de algumas cidades da Regi o Amaz nica Aconselha se que os m dulos sejam dispostos com valor de inclina o igual latitude do local de instala o exce o feita a casos onde a latitude for muito pr xima a zero 10 a 10 onde aconselha se a instala o com inclina o de 10 j que a pr pria gua das chuvas limpa a superf cie dos m dulos evitando o ac mulo de part culas que podem comprometer a convers o A inclina o normalment
144. stemas H bridos para Gera o de Eletricidade Disserta o de Mestrado PPGEE UFPA DALBON W LEVA S ROSCIA M e ZANINELLI D H 2002 Hybrid Photovoltaic System Control For Enhancing Sustainable Energy IEEE p 134 139 Danish Wind Industry Association 2005 Guided Tour on Wind Energy dispon vel online em http www windpower org en tour econ index htm acessada em 08 02 2008 ELHADIDY M A e SHAAHID S M 2000 Parametric Study of Hybrid Wind Solar Diesel Power Generating Systems Renewable Energy vol 21 p 129 139 GIPE P 2004 Wind Power James amp James GTEF CRESESB CEPEL 1999 Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos Diversos autores Grupo de Trabalho de Energia Solar Fotovoltaica GTEF 2 Ed HAUSCHILD L 2006 Avalia o de Estrat gias de Opera o de Sistemas H bridos Fotovoltaico E lico Diesel Disserta o de Mestrado PIPGE USP KELLOGG W D NEHRIR M H VENKATARAMANAN G e GEREZ V 1998 Generation Unit Sizing and Cost Analysis for Stand alone Wind Photovoltaic and Hybrid Wind PV Systems IEEE Trans Energy Conversion vol 13 No 1 p 70 75 KUROKAWA K 2003 Energy From the Desert Feasibility of Very Large Scale Photovoltaic Power Generation VLS PV Systems James amp James MAC DO W N 2002 Estudo de Sistemas de Gera o de Eletricidade Utilizando as Energias Solar Fotov
145. stradas com condi es impr prias para o tr fego de caminh es e locais onde a nica forma de acesso seja via a rea s o exemplos de locais que dificultam a instala o de sistemas h bridos 10 Disponibilidade de reas para a instala o de nada adianta atender a todas as quest es j abordadas se n o houver rea suficiente para instalar o sistema de forma que ele atenda demanda da localidade Al m do espa o f sico deve se atentar para a presen a de poss veis obst culos que n o possam ser retirados e que podem constituir empecilhos convers o solar ou e lica Com base nos itens j relacionados at aqui apresentado a seguir um roteiro para avalia o de reas de acordo com o potencial solar e e lico estimado a fim de classificar as prov veis melhores reas A cada item atribu da uma pontua o e um peso com este ltimo sendo proporcional import ncia do item na an lise e devendo ser multiplicado pela pontua o correspondente Quanto maior o valor final melhores s o as reas Irradia o solar m dia anual Im kWh m dia obtida com base nas m dias dos dados do atlas de esta es meteorol gicas pr ximas e de medi es instant neas quando aplic veis Peso 3 se Im 2 5 7 pontos se3 lt In lt 4 E se4 lt In lt 5 5 pontos 3 pontos EN se 2 lt lm lt 3 1 ponto se Im lt 2 0 ponto Velocidade m dia anual de vento Vm m s obtida com base nas m
146. t m melhor rendimento para o perfil de vento local MAC DO 2002 A estimativa da energia di ria produzida pelo aerogerador e entregue diariamente ao banco de baterias de 39 3 kWh Nota se que somente um aerogerador desse tipo n o atende diariamente todo o consumo requisitado no lado CC 44 85 kWh havendo um d ficit de 5 55 kWh para a carga lado CC Devido exist ncia de per odos de calmaria do vento per odos de gera o e lica nula e sazonalidade do comportamento do vento na localidade torna se conveniente para aumento da confiabilidade do sistema e complemento da energia no lado CC a utiliza o de outra fonte de gera o no caso a solar fotovoltaica cujo projeto descrito no t pico seguir 4 4 2 Sistema Fotovoltaico No projeto do sistema fotovoltaico deve se calcular uma pot ncia m nima instalada do arranjo para suprir a carga requisitada j considerando todas as perdas envolvidas no processo Essa pot ncia aqui denominada de pot ncia de projeto Pprou sendo calculada em kW pela equa o Coor ry Es 4 11 100 Ppros onde Ccor rv O consumo CC solicitado gera o fotovoltaica kWh Oy s o as perdas na fia o e por dispers o 36 HSP o n mero de horas de sol pleno h As perdas por dispers o das caracter sticas dos m dulos devem se ao fato dos valores de pot ncia dos m dulos fotovoltaicos fornecidos pelos fabricantes serem definidos para uma
147. tema o mais modular poss vel ii se a corrente de curto circuito total do arranjo for maior que a capacidade dos controladores dispon veis no mercado ou iii se o arranjo FV sofrer determinadas modifica es em sua configura o com o passar do tempo como amplia es ou repotenciamento Em todos os casos a instala o simples com os arranjos FV sendo divididos em blocos e conectados individualmente a cada controlador de carga As tens es nominais dos arranjos devem ser iguais e a corrente deve ser adequada capacidade de cada controlador Vale ressaltar que os controladores de carga n o devem ser conectados entre si na tentativa de forma o de liga es em s rie ou em paralelo como no caso de m dulos e baterias O equipamento n o possui esta caracter stica e este procedimento poderia ocasionar defeitos ao pr prio controlador e a outros equipamentos Por fim antes da conex o final deve se atentar para os pontos de ajuste do controlador Alguns equipamentos trabalham com mais de uma tens o de opera o 59 que selecionada de forma manual ou autom tica caso da maioria Os primeiros possuem chaves para sele o da tens o que devem ser ajustadas antes de feitas as conex es Os controladores com sele o autom tica da tens o necessitam que seja feita a conex o do banco de baterias antes de qualquer outro equipamento para que os mesmos possam reconhecer a tens o nominal do banco e se ajustar a ela Um det
148. tre R 10 00 e 15 00 A Apenas a t tulo comparativo pesquisas no mercado internacional indicam custos m dios de inversores da ordem de US 718 00 kKW de pot ncia nominal em 2008 Durante o mesmo per odo controladores de carga apresentaram custos m dios de US 5 81 A SOLARBUZZ 2008 76 7 RECOMENDA ES PARA SEGURAN A DE SISTEMAS H BRIDOS Quando se faz uso ou se manuseia a energia el trica extremamente importante obedecer a algumas normas b sicas de seguran a Ainda que os n veis de tens o e corrente sejam considerados baixos n o se devem subestimar os danos que a eletricidade pode trazer ao ser humano choque el trico figura 7 1 Figura 7 1 Choque el trico Diferentemente da a o do calor frio ou ru do o efeito da eletricidade s percebido quando esta j est atravessando o corpo humano o que pode ser fatal dependendo da intensidade da corrente das partes do corpo atravessadas e da dura o da passagem da corrente O homem apresenta um limite inferior de sensa o passagem da corrente el trica conhecido como Limiar de Percep o que de 1 mA para corrente alternada e 5 mA para corrente cont nua A tabela 7 1 e a figura 7 2 apresentam os efeitos fisiol gicos da passagem da corrente alternada tempo intensidade da corrente na faixa de 15 a 100 Hz Tabela 7 1 Zonas tempo corrente de efeitos das correntes CA 15 a 100 Hz Designa o da Sora Limites da zona Efeitos
149. ue devem ser atendidas durante o pico de demanda di ria e indicar isto na posi o apropriada no mapa Se um motor ou outra carga com caracter stica especial for usada por qualquer consumidor isto deve tamb m ser registrado A figura 4 7 mostra um exemplo pr tico desse procedimento realizado para uma comunidade no interior do estado do Par 41 LEGENDA e i as Rao Barramento de sa da PE Am 4 A Rap Cara d gua o Am de distribui o d ncia n o sentida a Pose a Posei BEDODOBODRO constru o Figura 4 7 Croquis de uma comunidade em destaque pontos cr ticos de carga Al m de avaliar a carga inicial do consumidor o crescimento dessa carga no futuro deve ser estimado da maneira mais real stica poss vel O tamanho e a posi o dessas novas cargas devem tamb m ser considerados no planejamento da minirrede Uma vez que todas as cargas a serem atendidas tenham sido corretamente estimadas o sistema de distribui o pode ser implementado Isso requer a defini o do centro de carga a instala o dos condutores e a localiza o dos postes Em grande parte isso determinado pelo mapeamento da comunidade que d origem disposi o do sistema de distribui o e pela natureza das cargas a serem atendidas Uma vez que a natureza das cargas e a disposi o do sistema de distribui o s o conhecidas os passos seguintes s o determinar a configura o da rede os tipos e bitolas d
150. utonomia para aproximadamente 11 8 h ou 80 baterias o que elevaria a autonomia para 13 5 h A primeira op o escolhida determinando a utiliza o de um banco composto por 70 baterias sendo configurado com 10 grupos em s rie e estes interligados em paralelo entre si Etapa 5 Dimensionamento do sistema de gera o A primeira etapa no dimensionamento dos equipamentos do sistema de gera o a defini o da participa o de cada uma das fontes no sistema Com o intuito de tornar o sistema menos dependente da fonte diesel el trica uma alternativa dividir o consumo m dio di rio corrigido calculado na etapa 1 100 42 kWh somente entre as fontes renov veis Neste caso o grupo gerador seria acionado em duas situa es em dias onde o recurso renov vel estiver aqu m da m dia e o consumo seguir seu comportamento t pico quando o consumo estiver al m da m dia e o recurso renov vel seguir o comportamento t pico ou ainda no pior caso quando o consumo estiver al m da m dia e o recurso renov vel estiver aqu m da m dia Apesar de inicialmente mais onerosa tal medida implica em menores custos de opera o e manuten o al m de aumentar a confiabilidade do sistema O segundo passo a defini o das participa es das fontes solar e e lica no sistema que deve ser realizada levando se em considera o dois fatores o fator de capacidade e o custo de cada fonte de gera o Para este c lculo os modelos de aeroge
151. xo 6 apresenta uma lista de materiais e equipamentos necess rios para instala es t picas de bancos de baterias 5 5 Instala o dos Equipamentos de Condicionamento de Pot ncia O subsistema de condicionamento de pot ncia de sistemas h bridos composto por uma s rie de equipamentos que devem ser corretamente instalados de forma a garantir o bom funcionamento do sistema Os mais importantes s o os controladores de carga retificadores controladores inversores de tens o e equipamentos gerais de prote o e controle que s o comentados na sequ ncia Outros acess rios como conversores CC CC seguidores de ponto de m xima pot ncia dentre outros quando j n o contidos nos controladores ou inversores podem ser instalados separadamente se necess rio por m s o utilizados em menor escala e sua instala o b sica rapidamente comentada Controlador de carga em sistemas h bridos o controlador de carga normalmente instalado na casa de for a e como j comentado esta deve estar o mais pr ximo poss vel dos subsistemas de gera o e do centro de carga ser ventilada e evitar que o equipamento fique sujeito a o das intemp ries Os controladores de carga s o instalados entre os arranjos FV e o banco de baterias sendo utilizados tantos quanto for necess rio A utiliza o de mais de um controlador de carga em um sistema h brido ocorre principalmente por tr s motivos i com a finalidade de tornar o sis
152. zadas por m s o menos frequentes na pr tica para medi es visando instala o de sistemas h bridos de pequeno e m dio portes A torre aqui considerada confeccionada com tubos de ferro galvanizado de 4 de di metro sendo composta por cinco tubos 6 m cada com extremidades acopladas por luvas quatro ao total de mesmo material sendo a sua fixa o realizada por parafusos A torre feita de tubos cil ndricos apresenta como vantagens em rela o torre treli ada al m do custo o fato desta ltima ser mais larga e portanto prop cia a provocar maior turbul ncia nas correntes de ar ou sombreamento dos equipamentos de medi o O estaiamento da torre possui tr s est gios um a 10 outro a 20 e o ltimo a 29 7 m em rela o base figura 3 4 Cada est gio constitu do por quatro cabos de a o 3 16 de di metro conectados torre por flanges e fixados ao solo por interm dio de esticadores e ncoras de ferro figura 3 5 localizadas aproximadamente a 10 m da base da torre Grampos de a o fazem a fixa o dos cabos nos flanges e esticadores 14 Figura 3 4 Esquema da base 6cm el sie di metro da haste Figura 3 5 Esquema das ncoras 3 Etapa Instala o dos instrumentos Consiste tanto nas fixa es do sistema de prote o contra descargas atmosf ricas p ra raios dos equipamentos de medi o e da unidade de aquisi o de dad

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