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Eletricidade produzida (MWh) - DigitUMa

1. cccccsccccecseessesseseeececeesesessaeeeeeeeessesseeeeaeeeeeeseesees 114 Figura 77 Radia o Solar Total Outubro 8 eceesessececeeecsssesseseeeceeeesceesssaeeeeeesessesseeseaeeeeeesensees 115 Figura 78 Radia o Solar Total Novembro 8 ccccccccssessssseseeeceecescsessaeeeeeeeessesseseeaeeeeeesensees 116 Figura 79 Radia o Solar Total Dezembro 8 sereia neereeeaneareraennnaos 117 Figura 80 Mapa de radia o solar global no plano horizontal 13 ie 118 Figura 81 Mapa de radia o solar global no plano inclinado timo 13 119 Figura 82 Sistemas fotovoltaicos de filme fino 60 2 eee cecesssecceceeessessnsececeeeescessesteaeeeeeesensees 120 Figura 83 Painel fotovoltaico de CdTe 2 ceeccesssssscececeeecessesseaeeeceeeescsessaeeeeeeeesceesneseaeeeseeseesees 121 Figura 84 C lula fotovoltaica CIGS 2 cccccccccessssssscececeeeeeesesseaeeeceesesssesseaeaeeeesesseeseeseaeeeeeesensees 121 Figura 85 C lula sensibilizada por corante 61 cccccesssececessseeececseaececssseeeceeseaeececseaueeeesseeeees 123 Figura 86 C lula organica 62 srssa iss asia iiraLiress assa lanie cada L EN ES iZa Ta ce Casais as Tania a Sad pa wea visa 123 Figura 87 Esquema de liga o el trico projetado para o FV de 10 e 20 kW de pot ncia instalada OS Sea paes Sa A VR a 126 Figura 88 M dulo Solar Bosch M240 65 ccccceessscceceeees
2. Caracter sticas el tricas Pot ncia de pico nominal Wp 230 Tens o pot ncia de pico Vinpp V 30 E Corrente pot ncia de pico Impp A 8 1 I Tens o em circuito aberto Voc V 37 4 i lt T Corrente de curto circuito l lt A 8 6 IR El Tens o m xima Vmax V 1000 Coeficientes t rmicos Coeficiente de Pot ncia C 0 46 Coeficiente de Corrente C 0 03 Coeficiente de Tens o C 0 32 Figura 89 Dimens es do PV Bosch M240 Tabela 35 Dimens es e peso Dimens es e Peso Longo cm 166 Largo Vmpp cm 99 Alto Impp cm 5 Peso kg 21 rea m 1 64 5 3 Inversores Para os projetos dimensionados para autoconsumo de 10 kW e 20 kW todas as especifica es do inversor foram tomadas em conta para a configura o do n mero de m dulos em s rie para fixa o do n vel da tens o e strings em paralelo para fixa o do n vel de corrente Assim os inversores selecionados foram os SMA STP 10000TL figura 90 sendo estes uma refer ncia no mercado e cumprem todos os requisitos de qualidade necess rios para este tipo de instala o acerca das prote es compatibilidade magn tica etc Os sistemas fotovoltaicos foram planeados com 2 inversores de alta efici ncia STP 10000TL e possuem uma pot ncia nominal AC de 10000W Um dos fatores de escolha deste modelo de inversor foi ainda o seu elevado rendimento o que permitir eventualmente um maior valor de produ o anua
3. Em 2015 os tempos retorno do investimento para as v rias modalidades s o por ordem crescente Autoconsumo 5 7 anos Regime Geral 7 8 anos e Regime Bonificado 14 anos Esta conclus o relativamente ao Regime Geral s se aplica s instala es de microprodu o uma vez que para instala es de miniprodu o aplicada uma f rmula distinta ao Regime Geral Al m disso o pre o pago por kWh produzido foi mantido inalterado desde o ano 2014 O gr fico da figura 55 foi constru do a partir dos resultados obtidos e da tend ncia verificada no qual se visualizam as previs es do comportamento do n mero de anos do retorno do investimento do valor pago por cada kWh consumido e do pre o das instala es fotovoltaicas para microprodu o 4 05 kW considerando o IVA at o ano 2016 O custo da energia por kWh consumido nas horas fora do vazio no regime BTN foi previsto considerando para cada ano um acr scimo percentual igual m dia dos acr scimos percentuais dos ltimos 10 anos 7 04 importante mencionar que a m dia anual da varia o do custo de energia em regime BTE nos ltimos 10 anos ronda os 5 77 Gr fico Evolutivo mit Pre o das instala es fotovoltaicas Retorno do investimento Regime Bonificado Pre o por kWh BTN H O yn fa lt x w wn E c O 0 0 2005 2010 2015 2020 Ano Figura 55 Previs es acerca dos pre os das instala es valo
4. Keywords Madeira Solar Radiation Public Buildings Photovoltaic Panels Solar Technologies ndice Apradecimentos earnan A E RD RR RED RO SS RS Atecyteteeteaee II RESUMO ioeina EE ta isa UU Ta calcd aa UT TROCO a a TETAS SS aaa TARA dO UERR DUAS seaasedvermnars III V eA Re e a A E A A A E a EE E TE IV Indice ed O a np nSEt ssn E sree mer eye Mnen Es ter V e OER CETE VIII nice E TATO o alder dtansasd terion in eaennideleianotemmaicletederne XI POCONOS add XII Capitulo 1 INtrodU O spas iai aa ad EREA EEEE EARE EERS 1 1d MOtiVaGa Osisisiiesciaitviedsiiidhedaalessivsialdnsudstedgaseiati a cas heed aersiiueespaeuguosieagbenes SUA E A e ins ta 1 1 2 ODJELIVOS acneei dis Codes antas cede E DAL s STENT ANA CANO CV EE desse and CLA UA UA 1 1 3 Estt t rada CISC curse ag 2 Capi tulo 2 Estado de arte iis csecesisssis svscdaceesiessansdeaaeeceiedies ovis enevsasi date se danca die aviao E EEE 3 2 LINtrOdU O 2 seas sssaii a uve tea eds E E RE Sd o 3 2 2 Energias reMOVAVEIS ccccccsessesssececeeececsesseaeeececeesceeseeeaeeeceeecsseeeaseseseeeescussnsseaeeeeeeeessseseasaeeeeees 3 2 3 Energias renov veis em Portugal e na RAM ccceceessssececeeecessesssaeeeceeeescneseseseseceesesssessasaeeeeees 5 2 4 Energia Solar sseccsscsssscessicdsssvesdvevvesiehes En E nisi papas iai steeds ENET iaSadaiia E AAEE ERRERA 6 2 4 1 Avalia o da radia o solar na RAM sssccccsssssccssssssccessssossecssssssecsessesecess
5. Photovoltaics 2 c 2 E S 5 3 200 00 Thermoelectric 7 Hydroelectric 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Year Figure 94 Total acquired electrical energy by source in Madeira 2013 The electricity from solar power had an amazing growth over the past three years with an extraordinary 200 increase in installed capacity Already at the same level of wind energy there has been a 120 increase in investment in this area 1 2 Solar radiation in Madeira Solar energy is an inexhaustible abundant energy source on the planet In Europe Portugal is the country with more solar exposure registering an annual average of approximately 8 hours day with a reception above 1200W m The daily solar energy that reaches Portugal is on average 430000 GWh which is equivalent to the energy the country consumes in approximately 1000 days 1 2 For the study of global radiation of RoM we used data from various meteorological stations in particular the Institute of Meteorology IM the Regional Laboratory of Civil Engineering LREC NASA Surface Meteorology and Solar Energy and World Meteorological Organization WMO 3 Figure 2 shows a graph of the monthly variation of the daily solar radiation average from 2002 to 2005 135 Solar Radiation in RoM Areeiro Funchal Lugar de Baixo lt Ponta do Pargo S o Jorge 2 Ke a E gt lt c 2 ds AS mo e 2
6. o t m verificado um crescimento enorme nos ltimos anos devido ao grande potencial de redu o de despesas que apresentam sua grande maleabilidade e flexibilidade dos processos de fabrico A figura 82 apresenta duas imagens relativas a dois sistemas diferentes A figura 82 a mostra um exemplo de uma c lula de filme fino com substrato flex vel e a figura 82 b apresenta um sistema fotovoltaico de filme fino com substrato r gido Figura 82 Sistemas fotovoltaicos de filme fino 60 2 As previs es realizadas indicam que este grande potencial de crescimento ir acentuar se ainda mais nos anos vindouros mas existem algumas perguntas s quais ainda n o h respostas como 2 e Qual o potencial das tecnologias de filme fino serem disruptivas em rela o s tecnologias de sil cio cristalino que atualmente dominam o mercado detendo cerca de 85 do mesmo e Se as tecnologias de filme fino forem disruptivas qual a solu o tecnol gica que ser capaz de o concretizar e Que novos desafios aparecer o tecnologia de filme fino medida que a mesma evolui e entra no mercado A todas estas quest es sem resposta concreta somam se algumas desvantagens competitivas como o conhecimento ainda fraco dos materiais utilizados ser uma tecnologia 120 relativamente recente e sobretudo o facto da efici ncia de convers o da radia o solar em energia el trica ser inferior obtida com as tecnologias convencionais c
7. 8 581 2 55 4 989 4 934 3 647 3 56 5 228 5172 1 525 4 58 5 479 5422 6 947 5 59 5 742 5 684 12 631 6 60 6 018 519584 18 589 7 61 6 307 6 246 24 835 8 62 218 6 610 6 329 31 164 9 64 6 927 6 863 38 027 10 65 7 259 V 45 222 11 66 7 608 7 542 52 764 12 67 7 973 7 906 60 670 13 69 8 356 8 287 68 957 14 70 8 757 8 687 77 644 15 72 9177 9 463 87 107 Tabela 28 Cash flow anual para a opera o do sistema solar do caso 2 Ano Pre odo Incentivos Manuten o Repara es Energia n o Balan o Balan o sistema consumida anual acumulado simples 0 46856 23428 23 428 23 428 1 96 9 549 9 453 13 975 2 97 10 007 91909 4 066 3 99 10 487 10 388 6 322 4 101 ORS Sit 10 889 1721 5 103 11 518 11 415 28 626 6 106 12 071 11 965 40 591 7 108 12 650 12 543 53 134 8 110 384 13 258 127645 65 898 9 112 13 894 13 782 79 680 10 114 14 561 14 447 94 126 11 117 15 260 15 143 109 270 12 119 15 992 15 873 2543 13 121 16 760 16 639 141 782 14 124 17 564 17 441 159222 15 126 18 407 18 912 178 134 Os dados assinalados com s o valores dispon veis para reinvestimentos a receber no final do per odo em an lise e o balan o excluindo os reinvestimentos 91 A partir dos dados das tabelas 27 e 28 estima se uma redu o anual na balan a comercial da RAM para os casos 1 e 2 de 6 746 07 e 13 531 27 respetivamente Considerando a esperan a
8. A n vel de efici ncia este tipo de c lulas consegue atingir aproximadamente 11 e C lulas de Sil cio microamorfo ua Si As c lulas de sil cio microamorfo s o formadas pela jun o de c lulas de sil cio microcristalino com c lulas de sil cio amorfo sendo que estas ltimas ficam colocadas na camada superior do painel parte virada para o Sol Esta jun o feita atrav s de uma liga o em tandem camadas alinhadas em fila nica e com a mesma dire o e tem o objetivo de melhorar a utiliza o do espetro solar V rias companhias t m se interessado por este tipo de c lulas reportando a literatura valores de efici ncia da ordem de 11 em regime equilibrado Os primeiros m dulos comerciais usando esta tecnologia de c lulas solares est o anunciados para muito breve sugerindo que as dificuldades encontradas inicialmente na deposi o de camadas uniformes e ultrafinas menor que 2 micron podem estar ultrapassadas 2 e C lulas de Sil cio cristalino em vidro CSG Neste tipo de c lulas o material constituinte n o sil cio mas sim g s silano SiH4 Uma camada ultrafina menor que 2 micron depositada diretamente no vidro sendo de seguida cristalizada por aquecimento Este tipo de c lulas est em fase de comercializa o limitada para servir de teste aceita o por parte do mercado a este tipo de c lulas Esta tecnologia apresenta rendimentos de aproximadamente 8 122 e Tecnologias de 32 ger
9. Finalmente foram adicionados os ficheiros PO com as localiza es dos pr dios p blicos fornecidos escolas prote o civil hospitais governo regional centros de sa de farm cias parafarm cias sendo que para tal foram efetuados os seguintes passos Na barra de ferramentas do programa abriu se o separador Camada Escolheu se a op o Adicionar Camada Vetorial Na janela Adicionar camada vetorial selecionou se a op o Ficheiro do quadro Tipo de fonte No quadro Fonte selecionou se os ficheiros POI para inserir no Conjunto de dados atrav s do bot o Exibir Finalizou se esta a o de inser o dos POI atrav s do bot o Open A figura 30 exemplifica o projeto final que cont m os ortofotomapas e MDT da Madeira utilizado no processo de identifica o dos pr dios p blicos LB Quantum GIS1 80 Lisos UNCA T T O leh nana LLPPCPRCERRPI ZE h aaaeeuartnOG SC OM loSAANRNXADALO 97 GFONBRLANROO S Reg Be ORR D Aee o gt we Camadas EA Ext s Protec o Civil a s Parafarmacias E s hospitais EB s governo regional 5 3 s farmacias B s escolas o Ed s centros saude o EM 0410 05k 069 x EH 0410 05k 065 BE 0410 05K 056 x E 0410_05k_055 x MM 0410_05k_054 x EE 0410_05k_044 x E 0410_05k_043 x E 0410_05k_042 x E 0410_05k_041 x E 0410_05k_034 KD Control rendering order Coordenada 2962
10. Pain is Fotovoltaicos QGIS Quantum GIS Lisboa XII RAM Regi o Aut noma da Madeira RCCTE Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios TIR Taxa Interna de Retorno UE European Union Uni o Europeia UV Raios Ultravioleta WGS World Geodetic System Sistema Geod sico Mundial WMO World Meteorological Organization Organiza o Meteorol gica Mundial XIII Cap tulo 1 Introdu o Hoje em dia existe uma grande preocupa o a n vel mundial devido crescente depend ncia dos combust veis f sseis e s consequ ncias provocadas no meio ambiente pelo consumo dos mesmos Neste contexto surgem outras alternativas nomeadamente as energias renov veis sendo os seus recursos renov veis naturalmente abastecidos limpos e ilimitados Atualmente verifica se um aumento do consumo mundial de energia sendo que as energias renov veis representam 19 do consumo total de energia 2 Ao n vel de investimento na rea de energias renov veis surge o Jap o com o maior investimento alguma vez realizado seguido dos Estados Unidos da Am rica e o Brasil sendo este ltimo o que possui um dos maiores programas de energia renov vel no mundo envolvendo a produ o de lcool a partir da cana de a car Em termos energ ticos a RAM tem uma elevada depend ncia em rela o aos combust veis f sseis apesar desta ter sido atenuada com os recentes pequenos investimentos ao n vel
11. e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 43 24 N o Latitude 17 10 52 O o Altitude 175 m e Area de constru o 19 448 m e Orienta o do pr dio Sudoeste e Orienta o das superf cies de instala o Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 3 e rea de instala o total poss vel 2 964 m sendo que rea 258 m rea 1 773 m e rea 934 m O edif cio do Centro das Artes tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 43 23 N o Latitude 17 10 49 O o Altitude 149 m 54 e rea de constru o 5 895 m e Orienta o do pr dio Este e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 152 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 789 m sendo que Area 449 m e rea 340 m A figura 48 apresenta os pr dios atr s mencionados e caracterizados visualizando os atrav s dos ortofotomapas do concelho da Calheta DROTA recorrendo ao programa QGIS adds QRPCPPLSALDPI G2 E NAT ULIADO ISCA RMLOM E LEET EET E 8OADBBLFAKDOO LATE PORRA Camata sx HBB 0410 osk os me 0410 osk oss w TE 0110 om os HE 0410 05 055 ME 0410 osk ose HB 0410 05m ou HE 0410 osk 043 ME 0410 osk oe 3 HE 0410 osk oat ME 0410 osk os E 0410 0 033 E 0410 osk 05 m E os os ont E 0410 0 020 HE 0410 osk 072 E 041
12. e Melhoria da qualidade e fiabilidade energ tica e Redu o do risco do aumento do pre o da energia e Redu o do consumo de energia em 10 m nimo normalmente 38 importante referir que os programas RETScreen e SolTerm est o preparados para calcular os efeitos de sombreamento e polui o gra as possibilidade de refinamento de detalhes dos locais para o dimensionamento dos FV e sistemas t rmicos tendo estes um efeito preponderante nos resultados finais Devido limita o da licen a dispon vel e dos dados de radia o para os softwares SolTerm e RETScreen respetivamente s se tem acesso aos dados da cidade do Funchal para o dimensionamento dos sistemas t rmicos e fotovoltaicos 3 2 Identifica o dos edif cios p blicos O processo de identifica o dos pr dios p blicos foi realizado tendo em conta tr s par metros propostos inicialmente a grande extens o da RAM o elevado n mero de edif cios p blicos da RAM e a limita o do software de simula o Para se solucionar as reas de escolha dos edif cios p blicos foram limitadas ao concelho da Calheta e cidade do Funchal dando maior primazia interesse aos estabelecimentos escolares devido maior quantidade de informa o dispon vel para an lise e estudo posteriormente Esta decis o foi tomada com base em pilares fundamentais para o suporte desenvolvimento e utilidade a curto prazo desta tese Estes pilares foram diversos nomeadamente o
13. e rerereeeeeeeeeneererereana 82 Figura 64 Eletricidade produzida por todas as instala es de autoconsumo de 10 kW e 20 kW 84 Figura 65 Gr fico acumulativo do investimento global si reereeseeeeeneererereana 85 Figura 66 Radia o solar horizontal e inclinada para o concelho do Funchal 88 Figura 67 Esquema geral de liga o do sistema t rmico caso 2 90 Figura 68 Radia o Solar Total Janeiro 8 ccccesssecccsssscecessseececeeaeeecseseeeeceeseeaeeeeseueeseseseeees 106 Figura 69 Radia o Solar Total Fevereiro 8 cccscccssssececesseeeececseaeceesssneeeceeseeaeeeseeueeeeeseeeees 107 Figura 70 Radia o Solar Total Mar o 8 c cccccssssececssssececessseeececseaeceeseseeeeceeseeaecesseaaeeeenssaneees 108 Figura 71 Radia o Solar Total Abril 8 nna R E KE ai 109 Figura 72 Radia o Solar Total Maio 8 ccccccsessssececeeeeeesesseaeeeceeeesssesssaeaeeeeeesseeseeaaeeeeeeseesees 110 Figura 73 Radia o Solar Total Junho 8 ccccecsesssececeeecessesseaeeeceeeesssesseaeeeeeeeessneseeaeeeeeeseesees 111 Figura 74 Radia o Solar Total Julho 8 ccccccesssececeescsesesseaeeeceesesssesseaeeeeeesessssseaeaeeeeeesensees 112 Figura 75 Radia o Solar Total Agosto 8 ccccsessssececeeseessesseaeeeceeeesseesseaeeeseeeeseeesneseaeeeeeesessees 113 Figura 76 Radia o Solar Total Setembro 8
14. longe de atingir o objetivo de otimiza o das efici ncias 2 5 1 9 Instala o dos sistemas fotovoltaicos No caso espec fico das tecnologias fotovoltaicas segundo o manual de instala es solares proposto pelo Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia e Inova o INETI utilizado pelos instaladores solares credenciados os pain is solares devem ser montados de forma a tirar o melhor partido do Sol 22 A orienta o recomendada o Sul geogr fico facilmente encontrado atrav s da dire o Este Oeste sendo tolerados desvios de 15 B em rela o ao azimute e 10 em rela o 23 inclina o conforme visualizado na figura 12 O valor m ximo obtido para a capta o de radia o solar pelo PV estar em geral num planalto de otimiza o sendo que estes desvios s o permitidos uma vez que n o h perda significativa de radia o solar absorvida 23 6 Pain is j Solares j A Figura 12 ngulo de orienta o dos pain is relativamente a sul 23 Mas no caso de existir um desvio prefer vel que este seja para Oeste e n o Este tornando Telhado se menos prejudicial para o rendimento dos pain is solares pois assim aproveitam a radia o solar por mais tempo durante as horas em que a temperatura ambiente mais elevada parte da tarde 23 Quanto inclina o dos pain is solares esta igualmente recomendada pela Dire o Geral de Energia e G
15. os dados mensais sobre o local eleito como por exemplo temperatura do ar humidade relativa radia o solar di ria horizontal velocidade do vento temperatura do solo etc Para proceder configura o do sistema fotovoltaico a simular abriu se o separador Modelo Energ tico selecionando as seguintes op es conforme requisitado e Na caixa Sistema de Eletricidade do caso proposto na parte da Avalia o de recursos foi ativada a op o Mostrar dados e escolheram se as seguintes prefer ncias o Sistema de posicionamento solar Fixo o Inclina o 27 o Azimute Sul o Pre o eletricidade exportada MWh 144 39 Valor m dio calculado na Sec o 5 2 3 para o pre o pago por cada MWh consumido em regime BTE Seguindo as indica es mencionadas no Cap tulo 2 Sec o 2 5 1 9 o ngulo de inclina o escolhido foi o que apresentava os melhores valores de energia anual produzida para a orienta o azimute Sul entre os ngulos recomendados 25 a 30 O sistema de posicionamento solar fixo porque o FV dimensionado n o possui o Sistema de Seguimento Solar ou seja os seus PV est o sempre na mesma posi o independentemente da posi o do Sol 69 e Na parte Fotovoltaica foram efetuadas as seguintes escolhas consoante as caracter sticas do PV utilizado no dimensionamento dos FV Anexo 5 o Tipo poly Si PV policristalino Pot ncia el trica kW 20 kW Pot ncia instalada
16. vei e1p t yNdI BUPIP BIP9IN MiOGbLt NOCLE ZE clea Lada Solar Total Novembro 8 Radia o Figura 78 116 I M0091 MASP IL h MODE DL era mi abusa a CORTE us ETE Al Fe Y MOEZ 2 9 MISTO l MuBE ES gi MO 1 CG 9h MDL MAC Lett a um OL S 0 000 0SZ L ejeos3 g z So ME LoL gz rz vz oz _ oz o t _ e1p wuyum BBIP BIPOIN I NMOS Lb NOELE CE MUS kett Radia o Solar Total Dezembro 8 Figura 79 117 Anexo 2 Mapas de radia o solar de Portugal Continental e Regi es Aut nomas Horizontal e Inclinada Otimamente respetivamente apurados pelo JRC Global irradiation and solar electricity potential Horizontally mounted photovoltaic modules PORTUGAL Yearly surn of global irradiation hewn lt 1400 lt 1050 1500 1125 1600 1200 1700 1275 1800 1350 1900 1425 2000 1500 Yearly sum of solar electricity generated by Lk Wesystem with performance ratio 075 PW AW aal PP Urban area Figura 80 Mapa de radia o solar global no plano horizontal 13 118 Global irradiation and solar electricity potential Optimally inclined photovoltaic modules PORTUGAL Yearly sum of global irradiation whim 1600 1200 1700 1275 1800 1350 1900 1425 2000 1500 gt 2100 gt 1575 Yeorly sum of solar electricity generated by Lk Wesysterm with performance ratio 075 BAN Wanit PP Urban area Figura 81 Map
17. A partir da tabela 20 verifica se uma diminui o de cerca de 1 269 2 TCO2 ano Na tabela 21 observa se alguns valores equivalentes a estas emiss es evitadas 83 M quinas de lavar a loi a em funcionamento durante 1 hora Tabela 21 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 Exemplos Consumo de diesel evitado litros Lixo reciclado toneladas L mpadas de halog neo ligadas durante uma hora Frigor ficos em funcionamento durante 1 hora Floresta absorvendo di xido de carbono CO hectares Equival ncia 545 236 437 6 508 718 116 7 13 502 128 2 789 451 Para se avaliar a viabilidade de um investimento desta ordem analisou se os valores globais de exposi o radia o solar de todos os sistemas fotovoltaicos eletricidade total produzida e os valores c IVA obtidos atrav s do programa de simula o apresentando os na tabela 22 M s Janeiro Fevereiro Mar o Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Anual Radia o solar di ria inclinada kWh m dia 2 80 3 73 5102 6 18 6 88 7 04 AZ 6 91 5 74 4 22 Sy ils 2 58 5 13 Preco eletricidade MWh 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 144 39 Tabela 22 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada Eletricidade produzida MWh 182 7 197 6 267 8 288 4 306 5 291 8 310 0 313 7 277 4 2
18. Na tabela 10 apresentam se alguns dados como por exemplo a radia o solar eletricidade produzida e valores c IVA obtidos atrav s da interpreta o dos valores da simula o do sistema solar aut nomo de 20 kW realizada no programa RETScreen Considerando que o FV dimensionado produz eletricidade entre as 9h 19h em que 2 3 deste intervalo de tempo s o considerados horas cheias e 1 3 horas de ponta determina se que o pre o m dio por kWh consumido de 0 14439 kWh Tabela 10 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada M s Radia o solar di ria Pre o eletricidade Eletricidade Valor inclinada kWh m dia MWh produzida MWh Janeiro 2 80 144 39 2 626 379 19 Fevereiro 3 73 144 39 2 839 409 95 Mar o 5 02 144 39 3 849 555 80 Abril 6 18 144 39 4 145 598 54 Maio 6 88 144 39 4 405 636 08 Junho 7 04 144 39 4 193 605 47 Julho 7 22 144 39 4 455 643 30 Agosto 6 91 144 39 4 508 650 96 Setembro STA 144 39 3 986 575758 Outubro 4 22 144 39 3 41 492 40 Novembro Sils 144 39 2756 397 97 Dezembro 2 58 144 39 2 485 358 83 Anual 5 13 144 39 43 657 6304 07 Pela tabela 10 verifica se que o maior valor mensal foi em Agosto 650 96 e o mais baixo foi em Dezembro 358 83 Apesar de Dezembro ter sido o m s com menor produ o energ tica importante salientar que o valor atingido de 358 83 n o deixa de ser significativo No gr fico da figura 59 verifica se a varia o de g
19. Porto 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Moniz Curraldas 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Freiras Total 11 312 596 156 298 11 033 10 883 048 1 214 879 497 448 112 85 O grande investimento global nos sistemas t rmicos dimensionados para as instala es identificadas na tabela 30 teria um custo total de 312 596 e uma rea de instala o total de 461 9 m 205 m dulos dispon vel nos referidos pr dios Atrav s da figura 7 verifica se que todos os pr dios identificados t m bons ndices de exposi o de radia o solar superiores a 4 2 kWh m dia A partir dos dados da energia n o consumida presentes na tabela 30 estima se uma redu o anual na balan a comercial da RAM de 80 991 93 Considerando a esperan a de vida til m dia destes sistemas gt 15 anos observa se uma poupan a total nas despesas da Regi o na ordem dos 1 214 879 57 Estas poupan as s o conseguidas atrav s da utiliza o dos sistemas t rmicos dimensionados que evitam a importa o e uso do g s propano 2 25 kg para aquecer a gua das piscinas 58 Estes valores das poupan as totais aumentam quando o aquecimento da piscina realizado atrav s de eletricidade combust veis f sseis para os valores das despesas evitadas totalizando uma poupan a de 10 883 048 at ao fim da esperan a de vida comprovada para este tipo de equipamentos Fazendo uma an lise aos benef cios Energia Ambiente evita se
20. Radia o solar global m dia di ria ao longo do ano para a cidade do Funchal 10 Os gr ficos das figuras 5 e 6 apresentam um comportamento muito semelhante em ambas as curvas bem como na ordem de grandeza do valor da radia o solar obtida validando assim os ltimos dados 1964 a 1972 com os primeiros 1999 2003 Comprova se ent o que para os per odos anuais analisados muito distantes no tempo v rias d cadas se observa um comportamento geral est vel tanto nas gamas de radia o quanto no padr o da varia o da radia o solar ao longo do ano ou seja confirma se que os valores registados para a radia o sofreram poucas altera es no intervalo de tempo de 39 anos importante salientar que os dados da radia o solar do Funchal resultaram do projeto ERAMAC Avalia o do potencial energ tico solar na RAM no qual foram utilizados os dados di rios de radia o solar global m dia disponibilizados pela AREAM 10 Para finalizar importante fazer um estudo dos valores das temperaturas anuais utilizando para tal dados referentes ao per odo de tempo entre 2009 a 2013 Estes valores est o demonstrados na tabela 7 e s o importantes porque s o um dos fatores condicionantes da produ o de energia fotovoltaica uma vez que o rendimento do painel fotovoltaico aumenta para determinados valores de ganho de temperatura ou seja a efici ncia est dependente da intensidade de radia o solar incidente e da
21. es de pequena pot ncia onde a sua difus o grande 2 5 1 1 Aplica es de m dia e grande pot ncia As aplica es de pequena pot ncia n o s o abordadas neste estudo porque sob o ponto de vista da engenharia eletrot cnica e pelo contexto do estudo que se realizou n o se adequam ao mesmo logo apenas as aplica es em grande e m dia escala s o abordadas Nestas aplica es os FV podem ser operados de quatro formas gt e Ligados a rede de energia el trica preexistente qual entregam toda a energia que a energia solar lhes permite produzir Para tal necess rio um inversor que serve de componente de interface entre a rede e o painel de modo a adaptar as formas de onda das grandezas el tricas cont nuas DC do painel s formas de onda alternadas AC impostas pela rede 2 e Em sistema isolado alimentando diretamente cargas Neste modo de opera o o sistema ter de ser dimensionado para assegurar durante todo o ano o abastecimento Ent o necess rio ter em conjunto com os PY os seguintes componentes Baterias Acumuladores opcional para assegurar o abastecimento nos per odos em que o recurso solar insuficiente ou n o est dispon vel as baterias s o ent o carregadas quando este est dispon vel obtendo se uma pot ncia superior pot ncia de carga Regulador de carga que efetua a gest o da carga de modo a obter perfis compat veis com a energia solar dispon vel e com a capacidade das ba
22. estando estas empresas sediadas na RAM Assim o valor de refer ncia utilizado nos c lculos que se seguem de 22 000 e foi selecionado segundo v rios crit rios como por exemplo o pre o qualidade dos equipamentos do FV ranking mundial dos PV efici ncia dos inversores entre outros Anexo 5 A rea necess ria para a instala o deste sistema solar 77 m est dispon vel em qualquer um dos pr dios de servi os p blicos identificados no Cap tulo 3 Sec o 3 2 Neste sistema fotovoltaico de 10 kW utilizou se os mesmos tipos de componentes equipamentos que o sistema projetado para os edif cios escolares p blicos Na tabela 13 mostram se alguns dados como por exemplo a radia o solar eletricidade produzida e valores c IVA alcan ados a partir da interpreta o dos valores obtidos atrav s da simula o do sistema fotovoltaico de autoconsumo de 10kW realizada no programa RETScreen 77 Tabela 13 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada M s Radia o solar di ria Pre o eletricidade Eletricidade Valor inclinada kWh m dia MWh produzida MWh Janeiro 2 80 144 39 1 458 189 6 Fevereiro 3 73 144 39 1 479 205 05 Marco 5 02 144 39 1 88 277 83 Abril 6 18 144 39 1 86 299 34 Maio 6 88 144 39 1 841 317 97 Junho 7 04 144 39 1 697 302 81 Julho 722 144 39 1 823 321 58 Agosto 6 91 144 39 1 959 325 48 Setembro SA 144 39 1 888 287 79 Outubro 4 22 144 39 1 754 246 2 Novembr
23. gt 4 kWh m dia 8 Os maiores valores de radia o solar m dia di ria foram registados no intervalo de tempo entre os meses de Mar o a Outubro registando 4 kWh m dia como o valor m nimo de radia o solar obtido As figuras 8 e 9 s o provenientes do projeto ERAMAC e apresentam os casos espec ficos da radia o solar m dia di ria com menor e maior ndice de radia o solar plano horizontal para os meses de Janeiro e Julho respetivamente Radia o Solar M dia Di ria Madeira Janeiro Figura 8 Radia o solar m dia di ria para o m s de Janeiro 10 Radia o Solar M dia Di ria Madeira Julho Legenda Radia o solar m dia di ria Whim dia E 200 3 00 E 300 4 000 E 4 000 5 000 E 5 000 6 000 E 400 72 000 700 3 00 Z ocupa o bumana Figura 9 Radia o solar m dia di ria para o m s de Julho 10 14 As zonas de ocupa o humana encontram se assinaladas nas figuras permitindo a visualiza o global dos n veis de potencial solar associado s v rias reas da Ilha da Madeira Estas zonas urbanas foram definidas como as reas do territ rio que re nem simultaneamente as seguintes condi es e 300 metros de raio em redor de qualquer edifica o identificada nas cartas do Instituto Geogr fico do Ex rcito IGeoE e Exist ncia de pelo menos tr s edifica es no interior de um raio de 300 metros em redor de cada uma delas 10 A sinaliza o das zonas
24. m at 2020 prevendo se para tal lan ar um programa de miniprodu o destinado a projetos com pot ncias de 250 kW 2 3 Energias renov veis em Portugal e na RAM Portugal considerado muito dependente de combust veis f sseis para produ o de energia el trica observando se um aumento do consumo de combust veis f sseis entre 1990 2005 passando dos 82 para 87 Com estes valores em mente foram introduzidas pol ticas de promo o e incentivo redu o de emiss es de gases poluentes assim como um ousado programa de integra o de fontes de energia renov vel na rede el trica retornando se assim aos valores de 1990 82 em finais de 2008 2 Hoje em dia contam se fontes energ ticas nos mais diversos ramos estando divididas em 53 para energias que utilizam combust veis f sseis 24 g s natural 21 carv o 2 fuel e 6 de cogera o t rmica 28 para a gera o de energia a partir de fontes renov veis 13 de h drica 11 e lica e 4 de cogera o renov vel pertencendo os restantes 19 importa o Prev se que a utiliza o assim como a depend ncia de combust veis f sseis continue com a tend ncia decrescente beneficiando a componente renov vel 2 J a produ o de energia el trica a n vel regional prov m maioritariamente das centrais t rmicas a diesel com 74 5 da energia total consumida na RAM seguido da energia e lica com 9 7 a energia h drica situando se volta dos 9 a energi
25. mica e sem despesas de instala o 24h por dia Os dados dos sistemas s o enviados sem cabos e representados resumidamente no visor do Sunny Beam figura 93 sendo controlados pelo propriet rio de maneira a verificar o estado do seu sistema Tamb m poss vel consultar os inversores atrav s da interface Bluetooth e ainda parametriz los proporcionada uma fun o sonora de aviso alarme que informa sobre a poss vel perda de rendimento do sistema solar 130 Figura 93 Visor informativo wireless Sunny Beam 67 131 Anexo 6 Informa es das simula es dos pain is t rmicos no SolTerm Localiza o posi o e envolvente do sistema Concelho de Funchal Coordenadas nominais 32 7 N 16 9 W TRY para RCCTE STE e SOLTERM LNEG 2009 www lneg pt solterm suporte Ineg pt Obstru es do horizonte por defeito Orienta o do painel inclina o 27 azimute 0 Tabela 41 Balan o energ tico mensal e anual para o caso 1 Meses Rad Horizontal Rad Inclinada Fornecido Carga kWh Apoio kWh kWh m kWh m kWh Janeiro 59 79 1608 27848 26240 Fevereiro 76 95 2104 25180 23076 Marco 114 128 2869 27820 24950 Abril 139 142 3157 26870 23713 Maio 168 163 3433 27558 24125 Junho 153 143 2680 26450 23770 Julho 179 170 3693 25952 22259 Agosto 167 168 4108 25759 21651 Setembro 125 136 3384 24971 21587 Outubro 96 114 2727 27038 24311 Novembro 64 84 1853 26526 24673 Dezembro 56 77 1531 27750 26219 Anual
26. micos publicitando e tornando se atrativa pelas suas belas paisagens climas e natureza Logo torna se imperativo proteger estes fatores que tanto rendimento trazem Regi o sendo a via das energias renov veis um caminho vi vel para tornar a mesma mais autonomamente sustent vel a n vel energ tico mais verde e num lugar melhor para as gera es vindouras As diversas ajudas provenientes da Uni o Europeia UE como o apoio na rea de investiga o de tecnologias derivadas das energias renov veis apoios monet rios para investimentos ou at mesmo troca de informa es e tecnologias estimulam o mercado sob a forma de mais e maiores investimentos nesta rea Estas ajudas servem para atingir as metas propostas pela UE at 2020 surgindo ent o como motiva o extra para a escolha do tema desta tese 1 2 Objetivos O objetivo principal pretendido com este projeto o desenvolvimento de um estudo te rico pr tico que impulsione o investimento e desenvolvimento do potencial de produ o de energia fotovoltaica nos edif cios p blicos por parte dos decisores regionais Mais especificamente os objetivos passaram por e Avalia o da radia o solar na RAM e An lise da oferta de PV em termos de efici ncia e Estudo da evolu o dos valores pagos por kWh produzido em sistemas de PV e Estudo da evolu o do pre o por kWh consumido pelos clientes da Empresa de Eletricidade da Madeira EEM e Estudo da evol
27. recorrendo ao programa QGIS 46 4 Fichewo Eater ver Camada Configuin es M dulos vector Mutucul Buse de Dados Web Ajuda sad as QRPPCPEPLLSARDPI Zal vro B Seaneeaut a SO ho OFQARARBARLO S SORDBRFDAHROOC YB amp TE ORR Z Quantum GIS1 80 Lisboa a Consta ax Jem n HE 0490 os om D x El 0410 osa oss w E 0110 osa os7 HE 0410 osa ons x EE 0410 osa 092 ME 0410 05k om E 0610 ese ces 2 HM osso osa one HB 0110 os om E osso osa ors HEB osso osa ome E ono om on K E osso osu ons W E 0410 07 oso R Control rendering order 319055 9 3613691 Figura 36 Edif cio do Hospital Dr N lio Mendon a e poss veis areas de instala o de PV A n vel de escolhas para os estabelecimentos de ensino escolar na RAM primeiramente selecionou se a Escola Jaime Moniz estando a mesma localizada no Largo Jaime Moniz Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 275 m Este edif cio tem as seguintes informa es e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 57 N o Latitude 16 54 04 O o Altitude 21 m e Area de constru o 27 914 m e Orienta o do pr dio Oeste e Orienta o das superf cies de instala o Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 5 e rea de instala o total poss vel 2 450 m sendo que Area 1 538 m 2 Areaz 187 m rea 87 m e rea 450 m A figura 37 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizand
28. s natural utilizado como fonte secund ria de aquecimento da gua das piscinas Este valor foi baseado nas ltimas quatro varia es aumentos do pre o do g s natural sendo calculado atrav s do 2 5 3 9 2 8 6 9 _ seguinte racioc nio E RSS 4 025 56 Na caixa Analisar interesse quando foi selecionada a op o h capital dispon vel para investir Seguidamente clicou se nos bot es Optimiza o econ mica e Guardar an lise de forma a simular o cen rio definido e guardar os resultados ent o apresentado no interface gr fico a vantagem de utiliza o do sistema mencionada em se a instala o do sistema solar ou n o compensadora e em que ano recuperado o capital investido inicialmente retorno Finalmente verificado o impacto ambiental que a implementa o deste sistemas t rmico atrav s das emiss es de CO e GEE evitadas Para isso s o realizados os seguintes passos Selecionar o separador Benef cios ambientais 87 e Na caixa Benef cios Energia Ambiente apresentado o consumo de energia prim ria de origem f ssil evitado e emiss es de GEE evitadas e Clicou se no icone Guardar an lise para gravar o relat rio dos benef cios ambientais Com o processo de simula o concretizado foram analisados e interpretados os resultados e relat rios obtidos Foi repetido este processo para cada um dos casos de estudo desenvolvidos sendo que algun
29. seria muito vantajoso um forte investimento em FV nos edif cios p blicos de outras reas concelhos da RAM com ndices de radia o solar anual igual ou superior aos verificados na Calheta e no Funchal gt 4 2 kWh m dia ou seja em quase toda a area da Ilha da Madeira No 52 caso de estudo verificou se o impacto que um sistema solar t rmico teria em algumas instala es p blicas nomeadamente nos pavilh es com piscinas como s o os casos do Liceu Jaime Moniz EBSC caso 1 e no Complexo das Piscinas Ol mpicas do Funchal Caso 2 Desta an lise comprovou se que o retorno financeiro alcan ado em 5 e 4 anos para os casos 1 e 2 respetivamente Assim com um pequeno investimento em rela o ao custo total deste tipo de instala es consegue se manter em atividade as instala es durante a maior parte do seu per odo de funcionamento importante referir que como o caso 1 aplicado a escolas de diferentes zonas Funchal e Calheta no caso do sistema t rmico a instalar na rea da Calheta o retorno do 94 investimento ser mais r pido que o do Funchal devido aos maiores ndices de radia o solar que este concelho apresenta Ponta do Pargo tabela 5 Ainda neste caso de estudo comprovou se que um investimento global com capital pr prio em sistemas t rmicos nos pavilh es de piscinas p blicas da RAM muito rent vel apresentando um retorno m dio de 5 anos Este investimento permite uma diminui o nas despes
30. tica sob v rios crit rios energ ticos O programa disponibiliza tamb m uma an lise econ mica e uma an lise de benef cios Energia Ambiente designadamente da dispensa de recursos de origem f ssil e das emiss es de GEE evitadas atrav s do uso de sistemas solares Este software gera relat rios de outras reas nomeadamente relat rios da climatologia das an lises de desempenho energ tico econ mico e ambiental 36 Existem bases de dados de uso interativo para o clima e para os diferentes componentes dos diferentes sistemas solares t rmico e fotovoltaico No entanto os par metros de alguns componentes s o fixos com realce para os coletores t rmicos e as cargas t rmicas padr o do Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE 36 O software SolTerm serve de guia para o c lculo de incentivos governamentais energia e uma ferramenta indicada para um amplo e diverso grupo de profissionais e outros interessados em energia solar nomeadamente ag ncias de energia particulares c maras municipais fabricantes projetistas e instaladores de sistemas solares 36 A figura 26 mostra a interface gr fica do software SolTerm FE soiTerm 5 1 An lise de desempenho e pr dimensionamento de Sistemas Solares E 1 l Clima e local sistema fotovoltaico an lise energ tica Beneficios ambientais Irradia o Solar Horizontal EH 8 CE E A f kWh m 4 l por dia ic mb Im E
31. veis mais especificamente a energia solar foi necess rio dotar o leitor com alguns dados estat sticos e provas 36 dadas por aplica es de sucesso nas diversas reas de energias renov veis para que ajude a perceber o posicionamento das fontes renov veis no mundo em Portugal e nas suas diferentes Regi es Aut nomas principalmente no contexto do sector el trico Assim as informa es mais importantes a reter s o as tecnologias para explorar a energia solar fotovoltaica t m os cr ditos firmados no mercado mundial o pre o das instala es nunca foi t o reduzido e a n vel europeu os incentivos para o investimento s o imensos chegando a ser comparticipados at 50 do capital inicial do investimento A partir da an lise radia o solar na RAM verifica se que os valores apresentados nos mapas de radia o solar coincidem com os valores medidos nas esta es de superf cie tabelas 5 e 6 apesar de apresentarem alguns desvios inteiramente aceit veis Assim da an lise dos mapas de radia o solar di ria e m dia anual pode se afirmar que a Ilha da Madeira tem condi es gerais muito prop cias para a utiliza o deste recurso uma vez que em termos gerais valores acima dos 4 kWh m dia apresentam se genericamente atrativos para o investimento aproveitamento de energia solar fotovoltaica ou at mesmo t rmica 8 Logo afirma se que na maioria da Ilha da Madeira superior a 75 a energia solar um recurso
32. 3 3 Solu o fotovoltaica dimensionada para os edif cios de servi os p blicos 77 5 4 Caso de estudo 3 Investimento global em sistemas fotovoltaicos nos edif cios selecionados NaiSEc o 3 2 uterinas nesses e sly eluded eases eis Ta ds SS na Sa AOS aaa SST Lessa vee 80 5 5 Caso de estudo 4 Investimento global em sistemas fotovoltaicos no Funchal e na Calheta 83 5 6 Caso de estudo 5 Investimento em instala es t6rMicas cccsssccceceeecssssssaeeeeeeeeessesseaees 85 5 6 1 Caracteriza o dos pavilh es das piscinas ccccesesscececeeecessssnececeeceseessnsseaeeeeeeeesseessaaeas 88 5 6 2 Perfil de consumo dos pavilh es das PiSCINAS ceccccessescececeestececseseeeeeeseeeeeeeeseaeeeensteeees 88 5 6 3 Solu o t rmica dimensionada para os pavilh es das piscinas cccceesssseceeeeeeeeeesseaees 89 5 6 4 Investimento global nos pavilh es das piscinas p blicas da RAM ssssececeesteeeeeseteeees 92 5 7 DISEUSSAO SAE TESUITAD OS pinta ater gaia Fa a a at 94 Cap tulo 6 CONCIUSGES c cccccccsssssssscececeesessssseusececeecesensseauseceeeesesssesauseseceesesesasseaeseceeeessaesacenseeeeess 96 oped IN AL oo 0 ot Orason RPE eg RD PED DESEN OD eee ere 96 BENASSI si E UC e Ts da au 96 6 3 CONCIUSO SS cansar rei dente aa a ga a a CAS aaa eaaa 96 6 4 Perspetivas TULULAS ias ssasseviecaniedriai osu ta Ene R ETERA E ANE RAA oak Cen EA EAR santo sanada a
33. 5 6 Caso de estudo 5 Investimento em instala es t rmicas Neste caso de estudo analisa se o impacto que um sistema solar t rmico tem de maneira a poder contribuir para a classifica o energ tica de um pr dio p blico atrav s dos valores obtidos 85 pelo programa de simula o SolTerm atendendo a que o consumo de guas quentes sanit rias AQS e aquecimento da gua das piscinas atingem mais de 70 do total de energia consumida Nesta parte do trabalho s o analisados 2 casos o primeiro caso ser respeitante a um pavilh o com uma piscina localizado no ambiente escolar e com uma utiliza o regular por parte de alunos de escolas da RAM No segundo caso ser estudado o impacto num pavilh o com v rias piscinas Complexo Piscinas Ol mpicas do Funchal sendo este frequentado por atletas inscritos em clubes desportivos e p blico em geral Estes pavilh es t m ndices de exposi o solar considerados bons para um investimento na rea do solar t rmico m dias anuais superiores a 4 2 kWh m dia Posteriormente executaram se as simula es dos sistemas t rmicos dimensionados para os diferentes casos no programa SolTerm Para tal foi realizado o seguinte procedimento e Executar o aplicativo SolTerm 5 1 e abrir o separador Clima e local e Selecionar o concelho do Funchal e Na configura o Ajustes locais selecionaram se as seguintes op es o Obstru es do horizonte Por defeito o Turbidez da at
34. A30_300L JPG consultado a 12 07 2013 28 STermocifao_2 jpg 339x229 http www arunclima pt images STermocifao_2 jpg consultado a 12 07 2013 29 Liga o entre coletores pain is solares t rmicos planos e de tubos de v cuo dicasesquemas http dicasesquemas blogs sapo pt 44809 html consultado a 12 07 2013 30 Tubos solares h bridos geram eletricidade e aquecem gua Tecnologias de ltimo grito http www tecnologiasdeultimogrito com tubos solares hibridos consultado a 12 07 2013 31 Decreto lei n 80 2006 http www dre pt pdf1s 5C2006 5C04 5C067A00 5C24682513 pdf consultado a 12 07 2013 32 Guia do Usu rio Quantum GIS Vers o 1 7 4 Wroclaw Brasil Maio de 2012 33 Ortofotomapa Wikip dia a enciclop dia livre http pt wikipedia org wiki Ortofotomapa consultado a 12 07 2013 34 Matos Jo o Modelos Digitais de Terreno Departamento de Engenharia Civil e Arquitetura Instituto Superior T cnico IST 2007 102 35 Oliani Luiz Paiva Caio Antunes Alzir Utiliza o de Softwares Livres de Geoprocessamento para Gest o Urbana em Munic pios de Pequeno e M dio Porte Departamento de Geom tica Sector de Ci ncias da Terra Universidade Federal do Paran UFPR 2012 36 Manual de Instala o e Utiliza o do software SolTerm Vers o 5 1 4 Laborat rio Nacional de Energia e Geologia Lisboa 2012 37 RETScreen International Home http www retscr
35. Base de Dados Web Aguda dd ds BROCCLPERBP SE Zul vro D NAQGUIAADO FOU LOM EST EET EE 8 ONABBranroo e amp TS PRE Pr BJ a ome ax j gt 7 ns r A acres mens Figura 39 Edif cio da Escola Bartolomeu Perestrelo e poss veis locais de instala o de PV Seguidamente escolheu se o edif cio referente Escola Hor cio Bento localizado na Estrada da Liberdade Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 975 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 59 N o Latitude 16 55 31 O o Altitude 110 m e Area de constru o 17 220 m e Orienta o do pr dio Sudoeste e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 10 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 903 m sendo que rea 409 me Area 494 m A figura 40 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Moro Cote ver Comida Contigun es Miass vector Musi Baie de Dados Wib Agudo 24GAs QREPELLELADPI Zul rgo D meaneeataGG FOU MLOM a RARITA FO S BODABRBrAKOO 2 S e amp TE ORR D Ps OS ax ri A e Eos om e ses cs ow a TE Mr teat Document eee owen E es os om meo E ee eons EE ce orn one Beem E mon o ses som x sun sos E
36. Castro Rui Uma introdu o s energias renov veis E lica Fotovoltaica e Mini h drica Lisboa IST Press 2011 3 EEM Empresa de Electricidade da Madeira http www eem pt consultado a 12 07 2013 4 Portugal bateu recorde de energia renov vel em 2013 Green Savers http greensavers sapo pt 2014 01 14 portugal bateu recorde de energia renovavel em 2013 consultado a 10 04 2014 5 Edif cios e Energia 70 mil milh es para o Horizonte 2020 http edificioseenergia pt pt noticia 70 mil milhoes para o horizonte 2020 consultado a 12 07 2013 6 Suave Clima http www suaveclima pt ficheiros galeria 92 1 pdf consultado a 12 07 2013 7 Energia Fotovoltaica Manual Sobre Tecnologias Projeto e Instala o Eng Miguel Costa Lisboa 2004 8 Magro Carlos V squez Manuel Belmonte Pablo Navarro Jos e Cerqueira Maria Atlas da Radia o Solar do Arquip lago da Madeira Funchal LREC 2008 9 NASA Surface meteorology and Solar Energy RETScreen Data https eosweb larc nasa gov cgi bin sse retscreen cgi email rets 40nrcan gc ca amp step 1 amp lat 32 amp lon 16 amp submit Submit consultado a 12 07 2013 10 Ervilha Ana e Pereira Jos Avalia o do Potencial Energ tico Solar na Regi o Aut noma da Madeira ERAMAC Maximiza o da Penetra o das Energias Renov veis e Utiliza o Racional da Energia nas Ilhas da Macaron sia e AREAM Ag ncia Regional da Energia e Ambiente d
37. Horas de Ponta E M dia de kWh consumidos nas Horas Cheias Figura 58 Consumos m dios energ ticos das escolas da RAM A partir dos dados presentes no gr fico da figura 58 comprova se uma despesa m dia mensal de aproximadamente 2 633 41 sendo que os per odos de maior consumo deram se nas designadas Horas Cheias e nas Horas de Ponta ou seja ocorreram nos per odos mais caros de fatura o Observando ent o o gr fico da figura 57 verifica se que os per odos de Horas Cheias e Horas de Ponta s o per odos consecutivos ocorrendo entre as 9h e as 23h Baseando se nestes factos verifica se que a maior produ o de energia fotovoltaica ocorre durante os per odos de maior consumo energ tico atr s mencionados logo a escolha que melhor satisfaz as necessidades energ ticas dos pr dios escolares a solu o de autoconsumo s baterias Do gr fico da figura 58 observa se um consumo mensal total nas horas cheias e de ponta na ordem dos 15 639 kWh ou seja um consumo di rio num per odo de 14h 9h 23h de aproximadamente 521 3 kWh Assim a pot ncia m xima de sa da para a instala o de autoconsumo que melhor se adequa a este consumo di rio seria de 20 kW uma vez que a instala o fotovoltaica produz eletricidade durante uma m dia de 10h dia 9h 19h sendo esta capaz de produzir o valor m ximo te rico de 200 kWh dia representando este valor 38 4 da energia m dia di ria consumida nas horas cheias e de ponta Como
38. Institute IM Regional Agency for Energy and Environment of the Autonomous Region of Madeira LREC and WMO we evaluated the solar radiation in Madeira using tables and solar radiation maps containing the daily global solar radiation average and annual average Subsequently an analysis of the current supply of photovoltaic panels PV on the market in terms of efficiency was carried out distinguishing the various generations of panel types introduced on the market Then several researches were conducted in many areas of renewable energy and existing technologies in order to perform a selection of critical information and insight on the subject so as to set up the development phase of this thesis With a software tool called Quantum GIS some public buildings were identified with the appropriate size and sun exposure for the placement of solar systems on them Afterwards an analysis to the price paid received by each kWh consumed produced and five case studies were done which were focused on the different impacts of various solar technologies in public buildings of Madeira assessing financial costs and return on investment on the application of these technologies in each case through the use software tools SolTerm and RETScreen Finally the respective conclusions about the options were made such as the choice of implementing solar technologies their costs return on investment efficiencies the price of photovoltaic panels among others
39. Varia o mensal da m dia di ria da radia o solar na RAM essececessseeeeeseeeeeeeesaeeeeee 11 Figura 5 Irradia o solar global m dia di ria ao longo do ano para o concelho do Funchal 10 11 Figura 6 Radia o solar global m dia di ria ao longo do ano para a cidade do Funchal 10 12 Figura 7 Mapa de radia o solar m dia di ria anual global no plano horizontal 8 13 Figura 8 Radia o solar m dia di ria para o m s de Janeiro 10 14 Figura 9 Radia o solar m dia di ria para o m s de Julho 10 ee cceseescececeeeeeesssseaeeeeeeseseees 14 Figura 10 Constitui o b sica de um sistema solar fotovoltaico 18 cceecessseeecesseteeeeeeeaeeeeee 18 Figura 11 C lula fotovoltaica multijun o 2 e reereeeeeereneeereereeeeneeaneneererereana 22 Figura 12 ngulo de orienta o dos pain is relativamente a Sul 23 24 Figura 13 Demonstra o da altura solar ao longo do ano 23 rrenan 24 Figura 14 Fen meno do sombreamento entre fileiras de pain is solares 23 25 Figura 15 Ilustra o do afastamento aconselhado entre coletores 23 25 Figura 16 Sistema solar t rmico de tubos de v cuo com sistema de termossif o 6 26 Figura 17 Sistema de circula o for ada 6 cccsesssecececeseessnsnsececeeeeeeseeaaeeeceeeesceeseseaeeeeeesesses 27 Figura
40. a rentabilizar ao m ximo o aproveitamento da energia solar Assim apesar destes fatores serem importantes estes n o s o cr ticos A t tulo de curiosidade no processo de medi o da radia o solar numa superf cie horizontal s o utilizados normalmente dispositivos de medida designados de piran metros 2 4 1 Avalia o da radia o solar na RAM A exposi o radia o solar de uma determinada rea fundamental quando se pretende estudar a implementa o de qualquer tecnologia solar Este par metro importante n o s pela possibilidade de verificar qual o melhor local para instala o de um conjunto de PV ou um painel t rmico mas tamb m pelo facto de se poder definir a melhor configura o de instala o ou seja dire o da instala o azimute e outros par metros Esta configura o visa sempre a pot ncia m xima que um gerador fotovoltaico consegue produzir A pot ncia m xima de um gerador solar m dulo ou painel varia consoante as condi es ambientais designadamente com a temperatura e a radia o solar incidente tendo esta uma influ ncia direta na intensidade de tens o e corrente nos terminais dos PV O regulador de pot ncia respons vel por posicionar o gerador fotovoltaico no ponto de opera o correspondente pot ncia m xima de funcionamento Para tal durante um determinado per odo de tempo e consoante as condi es ambientais o regulador de pot ncia percorre a curva caracter stica c
41. ao programa QGIS 52 249425 QRPLEPRSELDPI Hie KO mean eaeu tna SOL MLOM O anartaaaro GFONBBrFAKODO Figura 45 Edif cio da Escola B sica e Secund ria Dr Angelo Augusto da Silva e poss veis reas de instala o de PV Posteriormente escolheu se o edif cio referente Escola Profissional de Hotelaria e Turismo da Madeira localizado na Travessa dos Piornais Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 545 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 36 N o Latitude 16 56 52 O o Altitude 100 m e rea de constru o 5 088 m e Orienta o do pr dio Sudoeste e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 174 m A figura 46 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Pero Cota ver Comde Contigua hes Micador vector Momos Reve de Dados Wio Apte 424GAs QREPCEPRGEADPI i e KO D meaneaeutsaGG SOS aR otAARNXAG ERLO ODBGRBFrAKROO a TSE SRR B 7 Ow a ee an Mm once om MB oo mn om EB oo mn owe owe mon E ove om ow e HEE 0110 esa om mE ove om om e HEE osso orm ome E re mon ossos HB oo ma or HE owe mon E 0110 osm os e on owe M Comi cen order Fi
42. biomass availability for renewable energy production 42 importante referir que as reas de instala o assinaladas nos pr dios foram selecionadas com o objetivo de minimizar o custo total da instala o do sistema solar a n vel de estruturas de suporte evitar zonas de sombreamento boa exposi o solar orienta o f cil e seguro acesso condi es do piso assim como satisfazer as reas necess rias para os FV dimensionados 153 e 77 m A primeira escolha para os pr dios p blicos com servi os gerais orientados para os cidad os foi o edif cio p blico da Dire o Regional de Qualifica o Profissional DRQP localizado na freguesia de Santo Ant nio e com uma dist ncia costa inferior a 2 1 km Este edif cio tem as seguintes informa es e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 28 N o Latitude 16 56 35 O o Altitude 316 m 42 e Area de constru o 9 179 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 420 m sendo que rea 240 me rea 180 m A figura 31 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS addid QRPPERLSELDPI 42 7 0 D maaneeuet a SO LOM OFAQQAaARBAasaroa 7S O
43. by the presence of various manufacturers of solar cells competition between companies has increased considerably causing a steady decline of about 15 per year in the prices From mid 2013 to date there has been a small slowdown on this decrease of prices anticipating future price stabilization Nowadays a PV installation of this size costs around 10500 It can be seen that there is a steady fall in prices of PV installations To characterize this behavior we have chosen an exponential function with a negative exponent Notice that there is not enough data to build a detailed model but this function will be much more appropriate for the behavior that can be expected in this situation Analyzing the function of the trend line y 2E 155e years will reach up the minimum value of 5000 from which the price of the PV installations will it is observed that in the short term 4 remain roughly stable 139 Price of a micro prodution facility with 4 05 kW Price of a micro production facilitie with 4 05 kw 2010 2015 2020 Year Figure 100 Historic of prices of micro productions facilities with 4 05 kW of installed power 5 Payback time The graph in Figure 8 represents the number of years necessary for PT to be reached for a McP plant with an installed capacity of 4 05 kW located in Funchal under different energy buying regimes The value of installed capacity was calculated using the average installed pow
44. causada pela atmosfera e Absor o atrav s de mol culas na atmosfera Os H20 O2 CO2 e Difus o Rayleigh difus o de mol culas de ar e Difus o Mie ocorre quando o di metro das part culas da atmosfera igual ao comprimento de onda A da radia o solar incidente Por exemplo vapor de gua e poeiras 7 A tabela 2 mostra a depend ncia da irradia o em rela o ao ngulo de eleva o Ys A diminui o do ngulo de eleva o do Sol faz com que aumente a absor o e difus o importante mencionar que a difus o Mie depende da localiza o sendo esta muito maior em reas industriais Tabela 2 Fatores de varia o da irradia o 7 Y MA Absor o Difus o Rayleigh Difus o Mie Atenua o Total 90 1 00 8 7 9 4 0 25 6 17 3 38 5 60 1 15 9 2 10 5 0 7 29 5 19 4 42 8 30 2 00 I2 16 3 4 1 44 9 28 8 59 1 10 5 76 16 2 31 9 15 4 74 3 51 8 35 4 5 115 19 5 42 5 24 6 86 5 65 1 93 8 O valor do somat rio da m dia anual da irradia o solar global um valor muito importante para o dimensionamento de sistemas solares Durante o ano a irradia o solar global sofre varia es ao longo do dia sendo esta varia o muito influenciada pela radia o direta Para al m da irradia o solar global o n mero de horas de luz insola o tamb m muito frequentemente utilizado para o dimensionamento de projetos de sistemas solares O fator orienta o tem in
45. cios com dimens o e exposi o solar apropriada 37 Cap tulo 3 Sele o dos edif cios de dimens o e exposi o solar apropriada 3 1 Introdu o Neste cap tulo s o identificados os edif cios p blicos que possuem maior potencial solar para um posterior investimento num sistema solar atrav s desta sele o que se determina qual o sistema solar que melhor se adequa s necessidades energ ticas e condi es de determinado local como por exemplo as suas dimens es restri es o n vel de insola o ou radia o solar A posi o ou localiza o das instala es de qualquer sistema solar fundamental quando a inten o implement lo em qualquer edif cio seja dom stico comercial ou at mesmo industrial Como tal a escolha segue v rios crit rios rigorosos sempre com o objetivo de obter a melhor coloca o poss vel de forma a obter o m ximo rendimento poss vel durante todo o seu per odo de utiliza o O processo de sele o dos edif cios que possuem as melhores condi es para usufruir dos sistemas solares selecionados neste trabalho teve os seguintes crit rios e O edif cio tinha que ser p blico e Maior rea dispon vel livre para a instala o do sistema solar e N veis de radia o solar nos locais a instalar sistemas solares os mais elevados poss veis e N veis de temperaturas e Orienta o dos edif cios e Evitar zonas de sombreamento significativas e Orienta o das r
46. cont nuo decr scimo n o deixa de ser um investimento dispendioso que possui um retorno mais longo que os pain is t rmicos devido em grande parte log stica e equipamentos que envolve Devido s diversas vantagens dos FV como a simplicidade de opera o f cil manuten o limpezas anuais dos pain is solares para remover poeiras sujidades e dispensa de componentes com pe as m veis como os geradores el tricos que s o muitas vezes problem ticos sobre o ponto de vista da fiabilidade faz com que sejam utilizados em in meras aplica es destacando se e Aplica es de pequena pot ncia d cimas at unidades de kW Rel gios calculadoras acess rios de ve culos autom veis sinais rodovi rios parqu metros telefones de emerg ncia entre muitos outros e Aplica es de m dia pot ncia dezenas a centenas de kW Eletrifica o rural designadamente esta es de bombagem de guas e irriga o abastecimento de cargas dom sticas em locais remotos sem rede Sistemas dom sticos ligados rede como por exemplo telhados de habita es localizadas em reas desenvolvidas sendo as mesmas urbanas ou rurais microprodu o e Aplica es de grande pot ncia unidades ou dezenas de MW Produ o descentralizada ligada rede 2 Em muitas destas aplica es os sistemas de pain is fotovoltaicos servem como alternativa a outros meios de produ o de energia ou inexistentes designadamente nas aplica
47. contracts continuing a descending trend that is approximated by y 1E 19000718 In 2013 the amount paid for each kWh consumed exceeded the value received for each kWh produced under the McP feed in tariff This is a new situation where it just started to compensate to produce energy for self consumption instead of applying to obtain a feed in tariff Figure 6 shows the feed in value paid for each kWh in MnP and the amount paid for each kWh consumed including taxes during peak and full hours under the Special Low Voltage regime BTE exceeding 41 4 kW with tetra hourly rate which is the most common contractual arrangement in RoM for public buildings The values used for figure 6 were approximated by straight lines the price paid for each kWh produced in MnP regime y 0 1579 and for each kWh consumed during peak hours y 0 0082x 16 422 intersected in the year 2012 i e from this date on it compensates to consume the energy produced by the photovoltaic system for self consumption rather than to sell it to the local energy company since the amount received per kWh produced is lower than the price paid for each kWh consumed 138 Prices paid for each kWh produced mini production consumed BTE x Price paid in kWh produced Mini production Price paid in kWh consumed y 0 0054x 10 748 in BTE peak hours x Price paid in kWh consumed in BTE full hours E lt N W v Ss gt
48. da Escola Secund ria Francisco Franco e poss veis reas de instala o de PV 52 Figura 45 Edif cio da Escola B sica e Secund ria Dr ngelo Augusto da Silva e poss veis reas de instala o de PV Bates es sinsscdeecayse ion ssa tua ap ds Palio ea SEPO CA AR ER desen nona ane baba insira ia ea es 53 Figura 46 Edif cio da Escola Profissional de Hotelaria e Turismo da Madeira e poss veis reas de instala o dePVA sesta nesse ros as do tarada A E ODE EE EE UN RO E Dada ae 53 Figura 47 Edif cio do Conservat rio Escola das Artes e poss veis reas de instala o de PV 54 Figura 48 Pr dio da Escola Secund ria da Calheta e Casa das Mudas e poss veis reas de inStala o desPA ss misses snbi vo ssa Donas as loga Tsai E ELAS atas USO a ONA s asa po and aioe DR CARL saree Cab adidira ba 55 Figura 49 Exemplo de sombreamento provocado por um pr dio vizinho muito elevado 55 Figura 50 Hist rico de pre os praticados na RAM para instala es de microprodu o com 3 68 kW de POL NCia nanain e Peat r ia Ta ara Ta Lib and CU L ES a PVE A COAST ev ee DIS DS Rta aie 59 Figura 51 Pre os pagos por cada kWh produzido em microprodu o e pre os pagos por cada kWh consumido da rede p blica er erreereereeeeenenterer een neaaneneerarere area nene aiea aeaa 62 Figura 52 Pre os pagos por cada kWh produzido em miniprodu o e pre os pagos por cada kWh consumido da ted PUDE seagate a
49. de vida til m dia destes sistemas gt 15 anos observa se uma poupan a total nas despesas da Regi o na ordem dos 101 191 e 202 969 energia n o consumida nos casos 1 e 2 concretamente 57 Estas poupan as s o conseguidas atrav s da utiliza o dos sistemas t rmicos dimensionados que evitam a importa o e uso do g s propano 2 25 kg para aquecer a gua das piscinas 58 Estes valores das poupan as totais aumentam quando o aquecimento da piscina realizado atrav s de eletricidade combust veis f sseis para os valores das despesas evitadas tabela 26 967 931 e 1 203 738 para os casos 1 e 2 respetivamente Fazendo uma an lise aos benef cios Energia Ambiente para o caso 1 evita se o consumo de energia prim ria de origem f ssil de 136 16 GJ ano ou seja 41 434 MWh ano o que equivalente a 3 174 kg de propano por ano A n vel de emiss es de GEE evitadas verifica se uma diminui o de 9 40 TCO2 ano Para o caso 2 evita se o consumo de energia prim ria de origem f ssil de 299 19 GJ ano ou seja 83 108 MWh ano o que equivalente a 6 366 kg de propano por ano A n vel de emiss es de GEE evitadas observa se uma redu o de 18 85 TCO2 ano A tabela 29 possui alguns valores equivalentes s emiss es evitadas Tabela 29 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 Exemplos Caso 1 Caso 2 L mpadas incandescentes ligadas durante uma hora 241 026 483 333 Micro o
50. e N Figure 95 Monthly variation of daily average solar radiation of RoM 4 From figure 2 it can be concluded that the highest annual mean values were recorded in Areeiro 4873 Wh m day followed closely by Ponta do Pargo 4868 Wh m day in Calheta The highest values recorded for the monthly average solar radiation were for the months of June and July for the Areeiro and Ponta do Pargo stations This period corresponds to the beginning of the summer season The maximum monthly value was registered in July 8023 Wh m day Global solar daily radiation average over a year Funchal 97 Global radiation solar kWh m2 56 42 28 toa va A 116 31 46 61 76 91 106 121 156 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 546 561 Figure 96 Average daily solar radiation through the year for Funchal 5 Figure 3 shows the daily average of solar radiation for Funchal over a period of five years 1999 2003 5 Through the data of NASA Surface Meteorology and Solar Energy System the average measured values for monthly solar radiation on the horizontal plane was 5 63 kWh m day and the number of hours of sunshine for Madeira are around 2600 hours year These values are based on data prior to March 2008 Figure 97 Solar radiation map RoM V zquez et al 2008 136 Considering figures 2 4 it can be concluded that Madeira has very favorable conditions for the installation of photovoltaic panels as has bee
51. e Incentivos e subs dios 43 950 Or amento selecionado na Sec o 5 2 3 para o FV dimensionado Apesar da vida til de um FV ser igual ou superior a 20 anos em m dia foram selecionados os 15 primeiros anos da vida do projeto para an lise por ter sido considerado suficiente para provar a viabilidade do projeto dimensionado No separador An lise de Risco foi selecionada a op o An lise de Risco e no menu referente An lise de performance foi escolhida a alternativa TIR ap s impostos capital Na caixa Par metro foi definido 5 77 como a percentagem do valor da Faixa tendo sido calculado na Sec o 4 4 O campo Faixa representa as varia es anuais que os valores do pre o de energia consumida 144 39 MWh podem oscilar De seguida foi executado o bot o Clique aqui para calcular an lise de risco e foram gravados os resultados da percentagem m dia do risco de investimento m nimo e m ximo do intervalo de confian a assim como o gr fico da distribui o TIR ap s impostos capital Posteriormente foi gravado o ficheiro geral da simula o do sistema fotovoltaico dimensionado para as escolas p blicas da RAM de forma a facilitar futuras consultas Para tal abriu se o separador Ficheiro presente na barra superior do programa RETScreen clicou se em Guardar Finalmente foram repetidos os passos anteriores para a simula o do FV com uma
52. especially the McP This is because the PT is high between 9 10 years and especially the price paid per kWh produced is relatively low and less than the amount paid for each kWh consumed To change this situation and make it appealing again the average price paid per kWh produced should be greater or equal to 0 275 in order to reduce the PT to less than 6 years as seen in 2008 If we consider a continuous decrease in the cost of PV the PT will decrease making the regime more attractive However with the progressive increase of energy prices BTN clients and considering the past downwards trend of installation costs for McP we estimate that in 2016 the PT will be less than 6 years Currently the most attractive regime is the self consumption though it needs the associated electrical installation to be able to use the energy produced An interesting alternative could come from the expected legislation for this regime if it contemplates measuring production and consumption using the prices for consumers Acknowledgements The authors would like to acknowledge the Portuguese Foundation for Science and Technology for their support through project PEst OE EEI LA0009 2011 The authors would also like to acknowledge the regional renewable energy companies in particular Intelsol and AMV renewables and LREC Dr Carlos Magro for their support in developing this article References 1 Suave Clima http www suaveclima pt ficheiros gal
53. exce o o pavilh o da piscina da Escola Secund ria da Calheta est inclu do nesta an lise sendo os seus resultados por defeito e justificada pelo mapa de radia o solar figura 7 uma vez que a rea da Calheta possui ndices de radia o solar melhores que a zona do Funchal 5 6 2 Perfil de consumo dos pavilh es das piscinas De acordo com o tipo de utiliza o e consumo a contribui o do sistema varia sendo por isso um ponto fundamental para o dimensionamento dos sistemas solares t rmicos de forma a garantir as necessidades energ ticas Este facto uma das maiores incertezas por parte do projetista logo exige algum cuidado na especifica o das cargas t rmicas Nesta an lise variou se a distribui o sobre o consumo di rio e ao longo do ano considerando dois tipos de casos sobre as utiliza es das piscinas e aflu ncia de nadadores de acordo com a tabela 24 88 Tabela 24 Perfis de consumo nadadores Hora Caso 1 Caso 2 0 1 0 0 1 2 0 0 2 3 0 0 3 4 0 0 4 5 0 0 5 6 0 0 6 7 0 0 7 8 0 0 8 9 0 0 9 10 15 10 10 11 15 10 11 12 15 10 12 13 15 0 13 14 0 0 14 15 ils 10 15 16 15 10 16 17 15 10 17 18 15 10 18 19 5 5 19 20 1 1 20 21 0 0 21 22 0 0 22 23 0 0 23 24 0 0 De forma a poder comparar os resultados obtidos pela an lise variou se apenas o consumo nos meses do Ver o mantendo o mesmo n mero de nadadores e os mesmos per odos de funcionamento dos pavilh es No caso 1 o consumo
54. existe um grande n mero de tecnologias associadas s energias renov veis dispon veis com diferentes n veis de desenvolvimento tecnol gico e comercial sendo as mais relevantes as tecnologias h drica solar e e lica A introdu o das energias renov veis na rede el trica tem in meras vantagens como por exemplo e Redu o do consumo de combust veis f sseis e dos impactos ambientais e Diminui o da depend ncia energ tica exterior a outros pa ses e Aumento da seguran a no aprovisionamento energ tico As apostas e pol ticas de investimento nas energias renov veis por parte da EU devem ser prosseguidas nos anos vindouros muito por for a dos excelentes resultados obtidos at ao momento na rea da energia limpa e ilimitada e tendo para j como objetivo a curto longo prazo metas muito ambiciosas definidas para o ano de 2020 Estas metas foram anunciadas na Estrat gia Nacional para a Energia ENE 2020 em que as renov veis devem representar 60 da energia el trica produzida em 2020 e 31 de toda a energia final consumida O sector das renov veis que ter maior destaque aposta e responsabilidade pelo cumprimento desta meta ser a energia e lica com uma previs o de 8 500 MW instalados at 2020 2 A respeito da energia h drica os objetivos apontam para que a pot ncia h drica atinja valores pr ximos de 8 600 MW at 2020 A n vel da energia fotovoltaica o objetivo da ENE 2020 atingir 1 500 MW tamb
55. geral 2014 17 Normalmente a tarifa m dia paga para os escal es Il e Ill ronda os 0 125 kWh No cap tulo 4 sec o 4 3 o decreto lei n 25 2013 ser explicado mais detalhadamente assim como ser feita uma breve revis o aos regulamentos legais dos FV desde 2007 2 5 1 3 Custos de investimentos O custo de investimento de FV geralmente referido sob a forma de custo por watt pico Wp O custo cont m tanto os m dulos propriamente ditos como os componentes de interface e regula o entre os PV ea rede 2 Em Portugal os custos m dios de investimento dos sistemas FV rondam os 4 2 Wp pre os de 2008 para os sistemas de grande dimens o ligados rede miniprodu o Em 2008 os sistemas dom sticos ligados rede microprodu o eram mais caros oscilando entre 5 a 6 Wp 2 Com o decr scimo dos custos dos FV o valor atual das instala es dom sticas ronda os 2 7 Wp pre os de 2013 Tendo em conta o pre o m dio a que a empresa de eletricidade paga a energia produzida nas centrais fotovoltaicas e para a gama de varia o anual da pot ncia pico esperada em Portugal 17 1 400 e 1 600 horas anuais e na RAM entre as 1 800 e 2 600 horas anuais valor da insola o fundamental que o investimento por unidade de pot ncia pico Wp em instala es conectadas rede n o ultrapasse o valor de refer ncia designadamente 4 Wp valores de 2010 de forma a assegurar a viabilidade do proje
56. instala es de microprodu o Anexo 4 retornando o valor m dio de 4 05 kW Este valor de pot ncia ent o 64 atenuado para 3 68 kW atrav s dos inversores presentes nos sistemas fotovoltaicos e acreditados permitidos por lei Com estas novas informa es foi criado o novo gr fico da figura 54 representando o n mero de anos necess rios para haver o retorno do investimento de uma instala o de microprodu o de 4 05 kW de pot ncia instalada localizada no Funchal consoante o ano do investimento realizado e com uma produ o m dia anual de aproximadamente 5800 kWh assim como uma proje o do retorno para 2015 Retorno do Investimento para uma instala o fotovoltaica de 4 05 kWh Regime Bonificado Regime Geral E Autoconsumo Mm 2008 2010 2012 2014 Ano Figura 54 Retorno do investimento de uma instala o de microprodu o com 4 05 kW de pot ncia instalada Da an lise do gr fico da figura 54 verifica se que o retorno do investimento em Regime Bonificado mais baixo ocorreu no per odo de 2008 a 2010 situando se volta dos 6 anos Entre 2010 e 2012 quando ocorreu uma altera o no regime remunerat rio fruto do decreto lei n 118 A 2010 houve um aumento do tempo de retorno e posteriormente um decr scimo devido ao facto do custo das instala o fotovoltaicas ter mantido a tend ncia decrescente A partir de 2012 o tempo de retorno tem aumentado continuamente at ao presente dia
57. interesse suscitado pelas institui es em p r em execu o algumas das solu es apresentadas nesta tese de mestrado o clima socioecon mico as ajudas ou apoios dados para o desenvolvimento e instala o de projetos de sistemas solares em reas de menor desenvolvimento a imagem ecol gica transmitida assim como a publicidade e m o de obra associada Procedeu se sele o dos edif cios p blicos que cumpriam com os par metros anteriormente mencionados Para tal foram introduzidos os ortofotomapas de 2010 dos munic pios do Funchal e Calheta MDT com resolu o de 10 metros e Pontos de Interesse POI Governo Regional Escolas Sa de no software sendo necess rio realizar os pr ximos procedimentos de referir que o MDT com resolu o espacial de 10 metros significa que o tamanho do pixel ou c lula adotado para este trabalho 10 metros Atrav s dos seguintes passos foi introduzido o MDT na biblioteca do programa Quantum GIS e Na barra de ferramentas do programa abriu se o separador Camada e Escolheu se a op o Adicionar Camada Matricial e Na janela Abrir uma fonte de dados raster GDAL suportada foi selecionado e aberto o ficheiro MadeiraMDT 10 asc e Na janela Seletor de Sistema de Coordenadas de Refer ncia foi adotado o sistema de refer ncia de coordenadas WGS 84 O sistema de refer ncia de coordenadas adotado o utilizado atualmente nomeadamente o eli
58. is t rmicos com coletores de tubos de v cuo uma vez que a temperatura requerida para a gua das piscinas muito baixa 30 C Comparando esta tecnologia com os pain is solares t rmicos planos os pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo t m as seguintes vantagens e Ocupam uma rea de instala o menor que os pain is solares t rmicos planos uma vez que os pain is solares t rmicos planos necessitam de uma rea de instala o com cerca de 50 da rea da piscina enquanto que nos coletores de tubos de v cuo essa rea diminu da para 25 Logo a instala o e o sistema de aquecimento torna se mais econ mico com menos custos de manuten o e assim com um retorno mais r pido e Gra as elevada efici ncia dos coletores de tubos de v cuo mesmo durante o Inverno mais rigoroso grande parte do aquecimento da piscina est assegurado e Existe tamb m a possibilidade de emprego deste tipo de sistema de aquecimento em piscinas particulares conjuntamente com o aquecimento da habita o rentabilizando estes sistemas e Nas piscinas cobertas que t m uma utiliza o anual seja para aulas de nata o treinos de equipas desportivas gin stica de manuten o ou para lazer o retorno de um investimento deste calibre realizado num per odo curto 2 anos 6 3 Aquecimento Industrial O facto de se poder conectar em s rie os pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo torna esta tecnologia ideal
59. kWh m coletor e a Fra o solar A fra o solar a percentagem da energia necess ria fornecida pelo sistema solar para aquecer a gua ou seja a fra o solar representa a poupan a A experi ncia demonstra que a fra o solar tima do ponto de vista econ mico se situa entre os 60 e 80 das necessidades anuais 55 Depois foi realizada uma an lise econ mica ao sistema t rmico dimensionado atrav s dos seguintes passos Selecionou se o separador An lise econ mica Na caixa Investimentos estimado um valor do pre o do sistema solar dimensionado Ainda nesta caixa foi atribu do o custo de instala o do sistema solar Componente fixa Na sec o dos Incentivos foi atribu do metade do valor do pre o do sistema solar 50 comparticipado Na caixa Opera o e manuten o foram atribu das as seguintes caracter sticas o Vida til 15 anos o Manuten o anual 0 2 do pre o do sistema Na caixa Valoriza o da energia foram fixados os valores do pre o da energia substitu da 1 50 kg de g s propano e o custo da energia solar produzida Regime BTN em Tarifa Simples 0 1536 kWh Na caixa Cen rio financeiro sobre 15 anos foi definido o seguinte cen rio o Taxa de infla o m dia 2 8 ao ano o Deriva m dia do pre o da energia 4 0 ao ano O valor da deriva m dia do pre o da energia diz respeito varia o m dia anual do custo do g
60. kg 59 Interruptor de CC Integrado Tipo de prote o IP 54 Refrigera o Opticool Emiss o de ru dos dB lt 42 Temperatura C Entre 25 a 60 Portas RS485 Conex es Conex es de CA e CC mediante bornes MC4 Indicador Display gr fico Tabela 40 Equipamentos de prote o Equipamentos de prote o Prote o contra invers o de polaridade CC Interruptor CC ESS da rede Prote o AC contra curto circuito Monitoriza o de falta de terra Monitoriza o de conex o desconex o rede p blica segundo normas Monitoriza o integrada de corrente residual em todos os p los Prote o contra sobretens es Classe III 5 4 Cabo de String Para determina o das caracter sticas deste cabo teve se em considera o a norma de classe Il de isolamento visto o inversor ser do tipo sem transformador e respeitar o conjunto de fatores descritos abaixo O cabo selecionado o radox 125 mono condutor e com uma sec o de 6 mm de forma a satisfazer as condi es necess rias designadamente e Tens o estipulada 1000 V CC ou 600 1000 V AC a tens o m xima do gerador fotovoltaico de 885 6 V CC e Corrente a suportar lz 1 25 Is sendo Iz In fy f2 fa 5 5 Quadros El tricos com prote es e conex es Estes quadros s o para montagem saliente ou embebida no local pr prio consoante op o do cliente tendo rigidez mec nica suficiente para que n o se verifique oscila es aquando o funcionamento do
61. ncia costa inferior a 1 78 km Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 25 N o Latitude 16 55 43 O o Altitude 180 m e Area de constru o 6 555 m e Orienta o do pr dio Sudeste e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 45 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 1 453 m A figura 42 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS 50 funere bote We Comets Contiguin es M euios vector Matrici Base de Dados Web Ajuda 24445 QRECEPLISAADPI 77ain D meaneeutaGG 9OuU eo S ODARBFANROOC Pata Comte mA 0410 ca om m a osso osa os w HE osso osa 057 HE aero om on 3 TR 0410 om om ME 0410 cu ont e E osso om oss De E 0410 om ome HEB 0410 om ons E sro os ors w HEB 0410 se ore m ME osso os on HE 0410 om os m HE osso osa oso H Contes rendering order Figura 42 Edif cio da Escola B sica de Santo Ant nio e poss veis areas de instala o de PV De seguida selecionou se o edif cio referente Escola B sica dos Louros localizado na Rua dos Louros Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 126 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 53 N o Latitude 16 5
62. o consumo de energia prim ria de origem f ssil de 497 448 MWh ano o que equivalente a 38 106 kg de propano por ano A n vel de emiss es de GEE evitadas observa se uma redu o total de 112 85 TCO2 ano A tabela 31 possui alguns valores equivalentes s emiss es evitadas 93 Tabela 31 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 Exemplos Equival ncia L mpadas halog nio ligadas durante uma hora 578 718 Computadores em funcionamento durante 1 hora 482 265 Congeladores em funcionamento durante 1 hora 806 071 5 7 Discuss o de resultados A partir da an lise dos estudos realizados nos casos de estudo 1 e 2 respeitantes implementa o de sistemas fotovoltaicos em pr dios escolares e pr dios com servi os p blicos concluiu se que a melhor escolha seria um sistema solar para autoconsumo s baterias O facto de se ter enveredado por esta escolha e a an lise do consumo de energia destes edif cios fez diminuir o pre o da instala o devido aus ncia de baterias na sua instala o uma vez que devido aos seus elevados consumos toda a energia produzida consumida instantaneamente pela instala o el trica Tamb m o facto de o pre o das baterias ser alto e a sua vida til ser muito baixo entre 7 a 12 anos assim como a aus ncia de um limite de produ o anual como acontece nos casos de microprodu o 2 4 MWh ano e miniprodu o 2 6 MWh ano fizeram com que a op o de autoconsumo fosse a mais v
63. os ndices de radia o solar sendo que o sistema solar t rmico dimensionado tem a capacidade de suportar um aumento de utiliza o at 33 3 A tabela 25 possui os valores da Ecoar rendimento e produtividade obtidos para o coletor selecionado com uma inclina o tima 24 28 azimute Sul sem obstru o significativa e com n veis de contamina o atmosf rica de conte do m dio em aeross is e polui o valor t pico Tabela 25 Valores dos sistemas solares projetados para ambos os casos de estudo Utiliza o Essar KWh ano Rendimento Produtividade KWh m ET ED ES Caso 2 70 641 60 895 De seguida mencionam se alguns dos par metros comuns a ambos os casos utilizados nas simula es no programa SolTerm a n vel das tubagens utilizadas e Comprimento total 34 m e Percurso no exterior 85 m com prote o mec nica e Di metro interno 51 mm e Espessura do tubo met lico 1 5 mm e Espessura do isolamento 30 mm e Condutividade t rmica do metal 380 W m K e Condutividade t rmica do isolamento 0 03 W m K Ambos os sistemas solares t rmicos t m um rendimento tico de 80 3 e foram projetados para manter a temperatura da gua das piscinas em 37 C sendo esta a temperatura recomendada para esta pr tica importante mencionar que para o sistema solar t rmico dimensionado para o caso 1 necess rio uma rea de 38 3 m 17 m dulos solares e para o caso 2 uma rea de 78 9 m 35 m dulos so
64. para algumas ind strias onde a necessidade de guas quentes muito grande 6 Na figura 19 apresenta se uma demonstra o dos pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo ligados em s rie 28 Figura 19 Pain is solares de tubos de v cuo conectados em s rie 6 2 5 2 1 2 Instala o e Vantagens Estes sistemas minimizam os efeitos ambientais derivados da produ o energ tica atualmente utilizada para aquecimento destas guas g s natural eletricidade ou combust veis f sseis Idealmente utilizado em lugares frios nos quais existe uma grande diferen a entre a temperatura do coletor e a do ambiente esta tecnologia aproveita n o s a absor o solar direta como nos casos dos pain is t rmicos com coletores planos mas tamb m a radiante O seu coeficiente de perdas muito baixo torna este sistema bom para o aproveitamento da radia o solar difusa ou seja o sistema tem um bom funcionamento durante as 24h dos dias mais frios ou parcialmente nublados de notar que estas condi es climat ricas adequam se s verificadas no arquip lago da Madeira tornando este sistema prop cio para investimentos e emprego nalguns edif cios p blicos da RAM como por exemplo em piscinas ou outros locais que necessitem de aquecimento de gua ambiente 6 As vantagens de utiliza o de pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo s o e Instala o r pida e alinhamento solar f cil Mesmo com baixa radia
65. para os investidores que os praticados em in cios de 2007 Para caracterizar este comportamento escolheu se uma fun o exponencial de expoente negativo Repare se que n o existem dados suficientes para construir um modelo mais detalhado mas esta fun o ser muito mais adequada do que por exemplo uma equa o de reta que significaria que em algum momento as instala es seriam gratuitas Analisando a fun o da linha de tend ncia y 6E 144e 218 observa se que a curto prazo 4 anos atingir se o valor m nimo de 5 000 a partir do qual o pre o das instala es fotovoltaicas se manter aproximadamente est vel importante referir que os pre os praticados em Portugal Continental para este tipo de instala es s o inferiores aos pre os praticados na RAM apesar do IVA ser 1 superior ao verificado 59 atualmente na RAM registando uma diferen a m dia de 2 000 Esta diferen a justificada atrav s dos encargos extras como a log stica envolvida telefonemas e pedidos de informa o e custos da empresa vendedora a n vel de transporte de materiais e equipamentos para a RAM 4 3 An lise do pre o pago por cada kWh produzido consumido Desde muito cedo que a regulamenta o acerca das instala es fotovoltaicas foi estabelecida atrav s de decretos leis Mas a maior mudan a impulsionadora ou n o s foi evidente nos quatro ltimos decretos leis aprovados De seguida apresenta se uma breve interpreta o
66. refere que a tarifa de refer ncia est fixada em 0 40 kWh para o primeiro per odo e em 0 24 kWh para o segundo per odo sendo que o valor de ambas as tarifas sucessivamente reduzido anualmente em 0 02 kWh para novas instala es 14 Assim por despacho da Dire o Geral de Energia e Geologia DGEG a tarifa nica de refer ncia atual para os microprodutores de 0 066 kWh para os primeiros 8 anos e 0 145 kWh para os restantes 7 anos sendo removidos todos os incentivos fiscais 15 A tarifa nica de refer ncia para o regime geral de 0 142 kWh at a entrada em vigor do diploma que proceder revis o do regime jur dico da microprodu o e miniprodu o Para a miniprodu o o regime bonificado possui um contrato com dura o de 15 anos com uma tarifa fixa de 0 25 kWh produzido sendo o mesmo valor reduzido anualmente em 7 Findo este contrato o miniprodutor ingressa no regime geral 14 16 Neste regime os sistemas fotovoltaicos at 250 kW s o classificados em tr s grupos e Escal o at 20 kW com o valor pago por cada kW produzido de 0 151 em 2013 e Escal o Il de 20 kW a 100 kW sendo o valor pago por kW produzido definido em leil o e Escal o Ill de 100 kW a 250 kW sendo o valor pago por kW produzido definido em leil o Atualmente a tarifa nica de refer ncia para os miniprodutores do escal o de 0 106 kWh em regime bonificado e de 0 142 kWh para o regime
67. se mais nfase aos pr dios escolares devido ao contexto desta tese de mestrado e possuir mais informa es energ ticas sobre estes selecionando ainda outros de car cter p blico nomeadamente pr dios com servi os prestados aos cidad os comuns a t tulo extra Outra das 97 raz es foi o interesse demonstrado pelas v rias entidades escolares que ao longo do desenvolvimento deste estudo prestaram disponibilizaram apoiaram ofereceram incentivaram e por fim demonstraram curiosidade no impacto que estas tecnologias solares teriam nas faturas de eletricidades mensais se as mesmas estivessem em funcionamento nas suas instala es Da an lise realizada aos diferentes regimes de produ o no FV verificou se que atualmente os mesmos n o s o muito atrativos aos investidores principalmente o regime de microprodu o Isto porque os tempos de retorno do investimento s o elevados entre os 8 a 10 anos 2013 e principalmente o pre o pago por cada kWh produzido ser relativamente baixo e inferior ao valor pago por cada kWh consumido da rede p blica Assim para voltar a ser apelativo este tipo de regime necess rio que o pre o pago por cada kWh produzido seja igual ou superior a 0 275 de forma a reduzir o prazo de retorno para valores inferiores a 6 anos como verificado na melhor poca dos sistemas fotovoltaicos 2008 Se considerar se ainda a descida cont nua do custo dos FV o tempo de retorno diminuir tornando este
68. servi os gerais orientados para os cidad os e os outros doze s o estabelecimentos de ensino escolar Os m todos utilizados passaram pelos seguintes passos e Delimita o da rea de estudo a partir de dados das reas do Funchal e Calheta utilizando a ferramenta de consulta do QGIS para selecionar as reas de interesse e A ferramenta Cortar foi utilizada para obten o dos edif cios correspondentes rea de estudo e Posteriormente foi adotada como camada a ser cortada o shapefile da geografia do MDT criando assim um novo arquivo com a geografia da rea edif cio de interesse O arquivo criado tem a possibilidade de ser analisado noutros programas de acordo com o formato selecionado como por exemplo em softwares do tipo Cad A metodologia aplicada no processo de identifica o dos edif cios p blicos atr s descrito foi a utilizada em diversos estudos artigos e livros da rea de SIG nomeadamente nos artigos SIG aplicado a ger ncia de rede de distribui o el trica rural da rea litor nea de Utinga Localizada nos Munic pios do Conde e Alhandra PB 39 Combining Google Earth and GIS mapping technologies in a dengue surveillance system for developing countries 40 Uso do Quantum GIS e Google Earth para delimita o e an lise de reas de preserva o permanentes da sub bacia do c rrego gua Branca em Goi nia 41 e no livro A GIS decision support system for regional forest management to assess
69. sistema solar Os locais de instala o n o podem ter caracter sticas inferiores s de IP44 e IKO8 e de caracter sticas da classe Il As caixas devem possuir o ligador apropriado sec o dos cabos e uma boa liga o As mesmas cont m e Descarregadores de sobretens o tipo SMA II 1 entrada e Fus veis para strings de pain is fotovoltaicos de 60 c lulas e Rel desinal e Transformador de Corrente 129 e Caixa de elementos e Prote o diferencial AC da rede de sa da do inversor e Analisador de Rede e M dulo de Controlo de Pot ncia da SMA 5 6 Estruturas de fixa o Estas estruturas s o constitu das por parafusos e porcas M10 inox A2 exclusivamente para fixa o da arma o e parafusos e porcas M8 inox A2 para fixa o dos pain is na arma o Devem ser respeitados os seguintes bin rios e M8 20 Nm e M10 45 Nm Estas estruturas t m perfis transversais Standard tipo 2 e Light tipo 2 figura 91 em que a ranhura inferior serve para alojar parafusos de cabe a de martelo M10 e parafusos M10 inox A2 Rs a l Figura 91 Estruturas transversais Standard tipo 2 e Light tipo 2 A estrutura final figura 92 possuir fixadores de fecho e interm dios para a fixa o dos pain is solares nos perfis transversais Figura 92 Estrutura final de suporte dos PV 5 7 Monitoriza o O Sunny Beam com Bluetooth Wireless Technology possibilita a monitoriza o de sistemas solares de forma econ
70. t pico de uma utiliza o por parte de uma turma escolar de 15 alunos que usa o sistema de manh antes do in cio das aulas de nata o mantendo o mesmo em funcionamento at depois da conclus o das aulas aproximadamente 20h importante focar que a partir das 18h teve se em considera o uma utiliza o menos frequente de nadadores do que durante o per odo diurno e que a piscina se encontra fechada entre as 13h 14h mas com o sistema t rmico sempre em funcionamento exceto nos fins de semana Este caso direcionado para os pavilh es de piscinas da Escola Jaime Moniz e da EBSC O caso 2 o caso t pico de consumo do Complexo Piscinas Ol mpicas do Funchal que cont m 4 piscinas para uso p blico com uma utiliza o regular ao longo do ano incluindo fins de semana Esta utiliza o justificada com a aflu ncia do p blico s mesmas para lazer treinos de equipas desportivas provas de competi o regionais nacionais e internacionais entre outras ocasi es 5 6 3 Solu o t rmica dimensionada para os pavilh es das piscinas A partir da tabela 24 verifica se os padr es de utiliza o das piscinas em que para o caso 1 h a possibilidade de inserir 4 turmas diferentes tendo cada turma uma aula em bloco 2h Para o caso 2 a piscina ter um funcionamento aberto ao p blico entre as 9h 12h e entre as 14h 20h Durante os meses de ver o em ambos os casos o n mero de nadadores utilizadores aumenta assim 89 como
71. tens o possam produzir e vender a totalidade da energia rede el trica durante 15 anos em condi es especiais Foi estabelecido um limite para a venda de eletricidade de 2 6 MWh ano por cada kW instalado Neste regime existe a obriga o de consumir na instala o de utiliza o pelo menos metade da energia produzida caso contr rio pagar coimas at aos 44 000 Estas coimas v o dos 250 a 3 740 caso seja em nome individual e dos 500 aos 44 800 para empresas 14 Est previsto a introdu o de novas taxas ao n vel do pedido de registo reinspec o e averbamento de altera es ao registo da unidade de miniprodu o Devido ao recente abrandamento verificado nos investimentos nesta rea de energias renov veis constante subida dos pre os de energia e ao bvio amadurecimento das solu es fotovoltaicas surgiram novas filosofias de instala o ganhando mais evid ncia a filosofia de Autoconsumo Esta filosofia representa uma parte org nica da variedade energ tica do futuro Esta modalidade de fornecimento n o sup e custo para o sistema el trico j que o consumidor propriet rio de uma instala o solar e produz a sua pr pria eletricidade 61 Este tipo de instala es fotovoltaicas s o feitas em locais onde existe rede el trica p blica mas a produ o de energia n o visa a venda ao abrigo dos regimes conhecidos mas sim o pr prio consumo no local H um leque de op es associado j a
72. um crescimento espantoso passando de valores de 114 MW em 2001 para 2 600 MW em finais de 2008 representando um aumento extraordin rio de 2281 J ao n vel da energia solar verificou se um aumento do investimento nesta rea no intervalo de 2007 a 2009 gra as s muitas regalias oferecidas pelo Governo dessa altura Mas com a conjuntura atual esse aumento verificado no passado diminuiu bastante devido s condi es e 5 benef cios a n vel fiscal terem diminu do ou at mesmo extinguindo se sendo que a principal raz o para este abrandamento ou at mesmo quase estagna o do investimento nesta rea deve se especificamente ao facto do valor pago por kWh produzido ter diminu do quase 2 3 do valor pago inicialmente relativamente a 2008 Com todos estes fatores a prejudicarem muito fortemente o investimento na rea da energia solar o Governo atual teve que arranjar outras formas de incentivar ao investimento Para tal criaram se outras regalias e mudou se a legisla o aplicada ao conceito das energias renov veis ao n vel das instala es fotovoltaicas como por exemplo a introdu o do autoconsumo programas de financiamento a n vel europeu e a introdu o do contador de eletricidade bidirecional Foi criado ainda um programa de financiamento europeu investiga o inova o e investimento em todas as reas cient ficas estando entre elas a energia sendo denominado Horizonte 2020 e estando ao seu dispor 70 mil
73. uma an lise do pre o pago recebido por kWh consumido produzido e cinco casos de estudos nos quais foram focados os diferentes impactos de v rias tecnologias solares nos pr dios p blicos da RAM avaliando financeiramente os custos e retorno do investimento na aplica o destas tecnologias em cada caso atrav s das ferramentas computacionais SolTerm e RETScreen Finalmente retirou se as respetivas conclus es acerca das op es tomadas por exemplo na escolha das tecnologias solares a implementar os seus custos o retorno do investimento pre os dos pain is fotovoltaicos entre outros Palavras Chave RAM Radia o Solar Edif cios P blicos Pain is Fotovoltaicos Tecnologias Solares Abstract Renewable energies have been increasingly an alternative to replace the use of fossil fuels to produce energy In this context the opportunity arises to conduct a study on the Solar Potential of Public Buildings in Madeira as the object of study of this master s degree thesis in Telecommunications and Energy Networks Engineering It is intended that this study will serve to boost investment in renewable energy by the regional authorities providing them with a study of the potential of solar energy production in public buildings of Madeira Using several studies developed by LREC ERAMAC Maximizing the Penetration of Renewable Energy and Rational Use of Energy in the Islands of Macaronesia and JRC containing data from the Meteorological
74. uma das tecnologias Para que as diferentes tecnologias de filme fino descritas no Anexo 3 consigam impor se s tecnologias de sil cio cristalino estas constantemente procuram condi es para tal e depois atingir a igualdade face s atuais fontes de energia f sseis Estas condi es passam pelo aumento do rendimento dos m dulos ou at mesmo pela redu o do custo dos mesmos Eventualmente a ind stria acabar por optar por uma determinada tecnologia implicando que as correspondentes economias de escala podem impor uma redu o do custo por watt pico Wp previsivelmente para valores bem menores que 1 Algumas destas tecnologias de filme fino disfrutam de um processo de produ o mais f cil e menos dispendioso mas apesar destas vantagens alguns cr ticos permanecem c ticos quanto capacidade desta tecnologia singrar no mercado impondo se ao sil cio cristalino como objetivo final Atualmente a tecnologia de filme fino amorfo custa aproximadamente 1 20 Wp tornando a mesma muito mais barata que os valores pagos por Wp nos pain is de 12 gera o sil cio que rondam os 2 7 Wp Os pre os da mat ria prima constituinte de filme fino est o a diminuir devido capacidade de fabrica o deste material por parte da ind stria fotovoltaica por oposi o ao uso de sil cio oriundo da ind stria da microeletr nica e as suas efici ncias est o a aumentar Gra as versatilidade dos diferentes substratos que est o
75. 0 C Esta tecnologia tem beneficiado da experi ncia obtida com a fabrica o de ecr s de cristais l quido LCD que utiliza um processo muito semelhante 2 Por m este tipo de c lulas de filme fino tem algumas grandes desvantagens como efici ncia baixa 11 12 no m ximo e pouco potencial de crescimento al m disso a efici ncia varia ao longo da sua vida til expet vel redu o para n veis da ordem de 5 6 em regime equilibrado devido s degrada es sofridas por exposi o radia o solar 2 e C lulas de Sil cio microcristalino u Si De forma a minimizar as desvantagens competitivas das c lulas a Si utilizou se como alternativa o sil cio microcristalino Este uma variante do sil cio amorfo sendo a sua estrutura obtida atrav s da dilui o deste constituinte em hidrog nio conferindo lhe uma microestrutura h brida com propriedades mistas entre o sil cio amorfo e o cristalino Assim pretende se aproveitar esta capacidade de manter a efici ncia constante de maneira a obter uma combina o da estabilidade e boa efici ncia do sil cio cristalino com a simplicidade e baixo custo de produ o do sil cio amorfo 2 A fabrica o envolve o processo PECVD com excita o a frequ ncias elevadas da ordem dos MHz o que apresenta dificuldades t cnicas que t m condicionado o desenvolvimento escala industrial Por este motivo a viabilidade comercial desta tecnologia parece atualmente comprometida 2
76. 0 osk 021 HB 0410 osk 20 mM 0410 0 om E 0410 0 on E 0410_05 010 ae HB 0410_05 009 me 0410 0 005 me ME 0410 05 004 3 Control rendering order Figura 48 Pr dio da Escola Secund ria da Calheta e Casa das Mudas e poss veis reas de instala o de PV Na figura 49 encontra se um exemplo do sombreamento sobre o edif cio p blico localizado na Rua 31 de Janeiro n 79 provocado por um pr dio vizinho muito elevado Este edif cio alberga as seguintes entidades PATRIRAM Titularidade e Gest o de Patrim nio P blico Regional Dire o Regional de Juventude e Delega o Distrital da Funda o para a Divulga o das Tecnologias de Inform tica FDTI da Madeira Ficheiro Editar Ver Camada Configura es M dulos Vector Matricial Base de Dados Web Ajuda jnaada s LRPCPPPCERDPI Zal vro gt DB SaaeeartaG SOU ho DIPANARTXADRRALO x ME 0410 05k 098 HE os10 05k 097 HB 0410_05k 093 S ODABREAKROOC YR S KDE ORR D wey ES gt Canade as EST Ta 7 neo x BM osso 05K 055 ys E EM osso 05k 092 3 BE osso 05k 031 x E osso osk 08s E 0410 05k 084 MB 0410 o5k 083 x E 0410_05k 075 3 E 0410 05 074 ME 0410 05073 3 ME 0410 05k 051 e MB 0410 05k 060 3 Control rendering order 321376 7 3613884 2 Excau fv20a75 23 597 De Desenhar IA Figura 49 Exemplo de sombreamento provocado por um pr dio vizinho muito elevado 55 3 3 Discuss
77. 1395 1499 33147 319723 286575 Tabela 42 Balan o energ tico mensal e anual para o caso 2 Meses Rad Horizontal Rad Inclinada Fornecido Carga kWh Apoio kWh kWh m kWh m kWh Janeiro 59 US 3476 54688 51211 Fevereiro 76 95 4507 49814 45307 Mar o 114 128 6150 54239 48090 Abril 139 142 6714 51668 44953 Maio 168 163 7381 50162 42781 Junho 153 143 5870 45126 39255 Julho 179 170 7940 41153 33213 Agosto 167 168 8140 165166 157026 Setembro 125 136 7165 37592 30397 Outubro 96 114 5855 42058 36203 Novembro 64 84 4054 46307 42253 Dezembro 56 77 3359 53157 49798 Anual 1395 1499 70641 691129 620488 132 Legenda Rad Horizontal energia acumulada mensal ou anual da radia o solar global na horizontal a superficie por unidade de rea kWh m2 Rad Inclinada energia acumulada mensal ou anual da radia o solar global face dos coletores solares por unidade de rea kWh m2 designadamente num plano inclinado de mencionar que este valor n o inclui o efeito dos modificadores de ngulo de incid ncia Fornecido energia acumulada mensal ou anual que o sistema t rmico dimensionado fornece para consumo kWh Trata se de energia final til i e efetivamente entregue Carga valor acumulado mensal ou anual da energia solicitada para consumo kWh Apoio energia acumulada mensal ou anual entregue para consumo pelo sistema de apoio ou auxiliar para complementar a energia fornecida pelo sistema
78. 18 Exemplos de aplica o desta tecnologia em sistemas de climatiza o 6 26 28 Figura 19 Pain is solares de tubos de v cuo conectados em s rie 6 is 29 Figura 20 Sistema solar t rmico de coletores planos com o sistema de termossif o 27 30 Figura 21 Tecnologia solar t rmica com coletores planos 28 een 30 Figura 22 Compara o dos desempenhos do painel solar plano VS painel de tubos de v cuo 6 31 Figura 23 Compara o dos desempenhos do painel solar plano VS painel de tubos de v cuo em dias TrIOS 6 asso saias lada ga Dao ASS E eo SS a Ca 31 Figura 24 Exemplo da inovadora tecnologia Virtu Tube 30 cccsssccecssseecessssseeecessneeeeeessaeeeeess 32 Figura 25 Ambiente gr fico do software QGIS ccsccccesssstececssseececeessececeeseaaececesaeeeseessneeesseeaaeesenss 34 Figura 26 Exemplo da interface gr fica do programa SolTerm si iseeseeeeeeeerrrereana 35 Figura 27 Interface gr fica do software RETScreen 4 cssccccssssceceseeeeececeeaaeeeeessaeeecesseeeeeeseeaaeeeenes 36 Figura 28 Esquema de cores implementado NO MDT sccccssssececesseneeeecseaeeecessaeeecesseeeeeesseaaeeeeess 40 Figura 29 MDT da ilha d Madeiras japa nani iausiges sass canela ganda dae da dd 40 Figura 30 Projeto criado com os ortofotomapas MDT e POIs da ilha da Madeira 41 Figura 31 Edif cio da DR
79. 2005 2010 Years Figure 99 Prices paid for each kWh produced in mini production and prices paid for each kWh consumed in public network With the current increasing trend in the price paid for each kWh consumed at full hours y 0 0054 x 10 748 and the stable value paid for each kWh in MnP it is expected that in late 2018 the former will exceed the latter Also note that the amount paid for each kWh consumed in Portugal is 13 6 higher than the average EU price and with a further increase of 2 8 proposed by the Energy Services Regulatory Authority ERSE added on January 1 2014 10 11 4 Cost of photovoltaic installations in ROM This section analyses the prices of photovoltaic installations under the McP regime in RoM This type of installation was selected because it was the first to be regulated and prices could be obtained from several companies This is a regional analysis since the prices of solar modules vary by country and region in which they are acquired The objective is not only to calculate the PT but to predict trends for future prices of these installations The prices used are for a maximum output power of 3 68 kW as defined in the legislation but the installing companies found out that to achieve a better payback time it would compensate to install a higher power so on average these installations are of 4 05 kW The prices shown in figure 7 include VAT Since 2007 until early 2013 with the market stimulated
80. 3 31 0 o Altitude 70 m e Area de constru o 4 158 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 10 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 258 m sendo que rea 174 3 me rea 84 m A figura 43 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS foro tote Ver Comeds Conhqua es M dulos Vector Matncat Base de Dados Wed Agudo addis QRECECPSUADPI i e FO 2 eaneeut AGG FSO MLOM Of agnkaXaeaaro S OGDBRFAKROOC YM amp TE SORRB nf w Ow E 0100 som mM oo os os mM oeo os ow mM osso os ow n ER oeo oa ow n oono 0 os os os m B oo osa om m 0110 o o x onon HB osso oon m o os or DE CE m oo osa owo E Cones rencerng order Figura 43 Edif cio da Escola B sica dos Louros e poss veis reas de instala o de PV 51 Posteriormente escolheu se o edif cio referente Escola Secund ria Francisco Franco localizado na Rua Jo o de Deus Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 540 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 07 N o Latitude 16 54 19 O o Altitude 37 m e rea de constru o 15 500 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de
81. 37 3 191 8 172 9 3 037 8 Valor 26381 88 28533 44 38670 32 41644 96 44254 60 42135 92 44760 45297 28 40056 56 34266 12 27695 92 24966 76 438663 76 Pela tabela 22 verifica se que o melhor valor mensal foi no m s de Agosto 45 297 28 e o mais baixo foi em Dezembro Apesar de Dezembro ter sido o m s com menor produ o energ tica importante salientar que o valor atingido de 24 966 76 n o deixa de ser significativo relativamente mensalidade recebida nos outros meses do ano No gr fico da figura 64 verifica se a varia o de produ o de energia mensal observando se uma gera o anual de aproximadamente 3 038 MWh Eletricidade produzida MWh Fevereiro Setembro Novembro Dezembro E Eletricidade produzida MWh Figura 64 Eletricidade produzida por todas as instala es de autoconsumo de 10 kW e 20 kW 84 A partir dos resultados obtidos na simula o realizou se uma an lise a n vel financeiro do projeto dimensionado estudando a sua viabilidade financeira e o fluxo de caixa anual Acerca da viabilidade financeira verifica se uma raz o de custo benef cio C B ao fim de 25 anos de vida til total dos sistemas solares de aproximadamente 2 99 o que excelente porque consegue se quase que triplicar o capital pr prio inicial O retorno do capital investido inicialmente ocorre no in cio do 8 ano conforme verificado pela tabela 23 e figura 65 gr fico de varia o do fl
82. 8 19 20 21 22 23 24 6 VUA 171 120 7 71722 93 398 8 77 722 15 677 9 77 122 62 045 ER 10 17 722 139 767 Figura 63 Gr fico acumulativo do investimento global 11 77 722 217 488 12 VU HED 2957210 13 77 722 372 932 14 VUUR 450 653 15 Z11422 528 375 16 TUA 606 097 17 71 122 683 818 18 TU 22 761 540 19 71 122 839 262 20 VY HAL 916 983 21 TALZ 994 705 22 YUDI 1 072 427 23 77 122 1 150 148 24 77 722 1 227 870 25 77 722 1 305 592 Para avaliar o impacto que este sistema de autoconsumo tem na balan a comercial da RAM s o interpretados os valores das tabelas 18 e 19 concluindo se que o custo de produ o da 82 quantidade de eletricidade fornecida pelo FV atrav s de combust veis f sseis tem o valor de 117 148 84 anuais Ou seja at ao fim da vida til do FV a RAM consegue uma poupan a total de 2 928 721 05 derivada dos consumos de combust veis f sseis fuel evitados do decr scimo de importa o dos mesmos e dos custos de toda a log stica necess ria para transformar estes combust veis em energia el trica Realizando uma an lise de risco do retorno de investimento verifica se que se situa volta de 11 4 podendo se considerar o risco de retorno do investimento como relativamente baixo 5 5 Caso de estudo 4 Investimento global em sistemas fotovoltaicos no Funchal e na Calheta Neste caso de estudo analisa se o impacto de um investimento em sistemas fotovoltaicos em todos os edif cios p blicos do con
83. 86 3836956 Figura 30 Projeto criado com os ortofotomapas MDT e POIs da ilha da Madeira Com o MDT e os Ortofotomapas em execu o no programa QGIS foi poss vel ent o avan ar com o processo de identifica o dos edif cios p blicos com a melhor exposi o solar poss vel e que se adequam ao conceito geral do tema da tese a energia solar 41 importante referir que o MDT fornecido informa qual a cota de cada edif cio identificado e a partir deste que poss vel realizar os v rios geoprocessamentos como por exemplo disposi es inclina es declive etc O facto de n o ter sido fornecida a localiza o de muitos edif cios p blicos como as piscinas p blicas Centro das Artes parques de estacionamento p blicos entre outros tornou a tarefa de identifica o e processamento orienta o inclina o etc mais rdua Com todos os dados carregados e processados selecionou se dentro da amostra de edif cios p blicos os que satisfaziam as condi es de dimens o e exposi o apropriada para a instala o de FV no Funchal Na sec o 3 1 est o expressas as condi es de sele o dos pr dios p blicos Posteriormente foram repetidos os passos mencionados anteriormente de forma a selecionar os pr dios p blicos do concelho da Calheta que possuem as condi es exigidas para a instala o de FV De seguida foram selecionados 19 estabelecimentos p blicos sendo que sete destes s o pr dios com
84. BDBRBPrANKOD a T ORE ae OUJ p ax g sy i oe lt R Corta ceder ade Figura 31 Edif cio da DROP e os poss veis locais de instala o dos PV A segunda escolha recaiu sobre o edif cio p blico da Dire o Regional dos Assuntos Culturais DRAC localizado na Rua dos Ferreiros Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 680 m Este edif cio tem as seguintes informa es e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 06 N o Latitude 16 54 39 0 o Altitude 52 m e rea de constru o 696 m e Orienta o do pr dio Noroeste e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 20 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e Area de instala o poss vel 77 m A figura 32 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS 43 Memo tom Ver Cometa Conigua es Misso was Musas Base de Dados Web Agudo addis QROCCKPPKERBP SE HAF D eaneeataGG SO LOM SRRI S BFODABBLEAKROOCS Pe aT SRRS ma ex osso EE cs oa O m E ew tert Document mea eso E caso ose one mo caso esa om E ces os EE caso esa one x ess os sms nessas me E caso se sos ces os sms mD caso or one sos Corot center orem Figura 32 Edif cio da DRAC e os poss veis locais de instala o dos PV A terceira escolha reca
85. Cancel Apply Help id Figura 28 Esquema de cores implementado no MDT A figura 29 apresenta o MDT da ilha da Madeira de acordo com os seus diferentes relevos Figura 29 MDT da ilha da Madeira Posteriormente foram adicionados os ortofotomapas mas antes foi necess rio instalar o plugin OpenLayers uma vez que os formatos dos ficheiros dos ortofotomapas sid e sdw n o eram reconhecidos pelo software Para tal realizou se os seguintes passos 40 Na barra de ferramentas do software Quantum GIS selecionou se o separador M dulos e clicou se na op o Busca Complementos Python Na janela Instalador de Complemento Python assinalou se a op o OpenLayers Plugin Por fim clicou se nos bot es Instalar complemento e Fechar Para introduzir os ficheiros dos ortofotomapas na biblioteca do programa realizou se o seguinte procedimento Na barra ferramentas abriu se o separador Camada e adicionou se uma nova camada matricial atrav s da op o Adicionar Camada Matricial Selecionou se e abriu se todos os ficheiros dos ortofotomapas do Funchal Na janela Seletor de Sistema de Coordenadas de Refer ncia foi adotado o sistema de refer ncia de coordenadas WGS 84 para todos os ficheiros selecionados Posteriormente os tr s ltimos passos anteriores foram repetidos mas com a adi o dos ficheiros dos ortofotomapas do munic pio da Calheta
86. GDAL Todos os ficheiros 9 Control rendering order E eoorsensas 1 422 1 000 Figura 25 Ambiente gr fico do software QGIS A utiliza o deste programa no processo de identifica o dos edif cios p blicos para instala o dos FV dimensionados inibe a consulta f sica ao local de instala o dos PV uma vez que fornece aos instaladores todos os dados que necessitam 35 2 7 2 Software SolTerm A an lise dos desempenhos dos sistemas solares t rmicos dimensionados foi realizada no programa SolTerm via simula o energ tica sob condi es quase est ticas Ou seja foram simulados os balan os energ ticos no sistema em intervalos pequenos 5 minutos considerando o estado do ambiente e sistema constantes Para simular qualquer sistema t rmico neste programa temos que inserir as seguintes informa es e Dimensionamento Configura o do sistema e Estrat gias de controlo e opera o e Radia o solar horizontal e temperatura ambiente em base hor ria 34 e Obstru es sombreamentos relevo das redondezas turbidez da atmosfera e Caracter sticas t cnicas dos componentes coletores solares tubagens armazenamento etc e Consumo ou carga do sistema em base hor ria m dia mensal 36 Os resultados das simula es de um sistema solar permitem obter o seu pr dimensionamento uma vez que s o fornecidas no programa algumas ferramentas de otimiza o autom
87. L tem o valor de 9 522 20 anuais 54 At ao fim da vida til do FV considerada neste caso consegue se uma poupan a nos cofres da Regi o na ordem dos 238 055 Realizando uma an lise de risco do retorno de investimento verifica se que este se situa volta de 11 6 podendo se considerar o risco de retorno do investimento como baixo importante referir que no Anexo 5 est a carateriza o dos equipamentos componentes selecionados para os FV dimensionados nos casos de estudo 1 2 3e 4 5 3 Caso de estudo 2 Edif cios de servi os p blicos Neste caso de estudo analisa se o impacto que um FV tem de maneira a poder contribuir para a efici ncia energ tica de um pr dio p blico Nesta situa o define se como exemplo universal fict cio um pr dio que fornece servi os p blicos em in meras reas com um total de 100 funcion rios O pr dio conta com aproximadamente 18 salas de trabalho 5 salas de atendimento p blico 1 anfiteatros e arredores importante focar que o pr dio localiza se numa zona com bons ndices de exposi o solar Executaram se ent o simula es no programa RETScreen com seguintes par metros caracter sticas dos pain is fotovoltaicos fra o solar perfis de consumo a uma carga constante localiza o inclina o e orienta o dos m dulos solares entre outros importante mencionar que como exce o o Centro das Artes Casa das Mudas est inclu do na an lise deste caso d
88. NEVES Is 1 BAD euequebua ag Feu DsDis OPE 941 MOL um OL 000 052 BjRISI z s 3 s EN s s p a EN v e o s EN o s 9 2 EN 92 72 E c e o i e 9 9 E v 9 0 9 E 0 9 9 s E 9 s z s E z s s y i eip w ymMmy BLBIP BIP9N Radia o Solar Total Julho 8 Figura 74 112 WOSP GI MOTS M004 t MOG LL MDS leti wy OL G 0 000 0Sz 1 ejeos3 22 09 E NOC ZE ane s o t o EN v 9 o s E 09793 N 0 LEZE o s z s E z s s r DD e1p tu yM PHEIP BIPOIN MADE OSUBINOT OFS Bp BOY MOLE Fa O EE CEREN pap cueyuobual ep JAVON pruceias O g U E e MASP Bb NOC ZS 81 MOG Lb ao Solar Total Agosto 8 113 Figura 75 Radia I MOSS ME TS MAL MADE Lett MSL od FEST wy OL S 0 000 0SZ L ejeos3 0 9 9 s 99 29 Ei NOELE ZE z s s r DD 8 r p p E eipwymy BURIP PIPE e gi OE BL C RIRINCT OBS SP EMOA D N O ShZE Radia o Solar Total Setembro 8 M OC27 91 LODES p zs vs Figura 76 DEMA Ki E MVS Lara ly Don MOE Lal MDS belt 114 Figura 77 Radia o Solar Total Outubro 8 115 MODE BL MODEI oduanoT q mN OSP ZE MET mN 0 0 08 p o e 2 j a oahi MD Str DHA w n i WOH TUS doves ott E 29 1 bis Lea Mae ES 9 MOEZS 8h 1 M0021 MEL sds wy OL S 0 ied do 000 0S2 Lejeosy z eo gz vz ee
89. OP e os poss veis locais de instala o dos PV 43 Figura 32 Edif cio da DRAC e os poss veis locais de instala o dos PV 44 Figura 33 Complexo das Piscinas Ol mpicas do Funchal e poss veis locais de instala o dos pain is MST COG aosisaas banido a da E ER a ad aaa aii ap 44 Figura 34 Edificio do Governo Regional e poss veis locais de instala o de PV 45 Figura 35 Edif cio 2000 e poss veis reas de instala o de PV se eeerereaeereaa 46 Figura 36 Edif cio do Hospital Dr N lio Mendon a e poss veis reas de instala o de PV 47 Figura 37 Edif cio do Liceu e poss veis reas de instala o de PV e pain is t rmicos 47 Figura 38 Edif cio da Escola Crist v o Colombo e reas poss veis de instala o de PV 48 Figura 39 Edif cio da Escola Bartolomeu Perestrelo e poss veis locais de instala o de PV 49 Figura 40 Edificio da Escola H Bento e poss veis reas de instala o de PV 49 VIII Figura 41 Edif cio da Escola B sica e Secund ria Gon alves Zarco e poss veis reas de instala o de ENO rei ap A la a dc a a a seohe amen nart lites 50 Figura 42 Edificio da Escola B sica de Santo Ant nio e poss veis reas de instala o de PV 51 Figura 43 Edif cio da Escola B sica dos Louros e poss veis reas de instala o de PV 51 Figura 44 Edif cio
90. PDM incorporada com l minas de sil cio amorfo ou atrav s de uma revolucion ria impressora fotovoltaica que imprime uma c lula solar a cada dois segundos do tamanho de uma folha de formato A3 43 Estas inova es e avan os na rea da energia solar tiveram os seus efeitos nos par metros atr s mencionados designadamente nos pre os associados aos m dulos solares Mas para se avaliar este par metro foi necess rio realizar um estudo exaustivo ao comportamento dos mesmos para que se possam tirar algumas ila es sobre os seus comportamentos passados atuais e possivelmente futuros a curto prazo 4 2 An lise do pre o dos sistemas fotovoltaicos Esta an lise muito complexa devido ao contexto em que se encontra uma vez que os pre os dos m dulos solares variam consoante o pa s e regi o em que se adquirem os mesmos Mas pode se fazer uma an lise geral ao comportamento dos pre os de forma global dos PV podendo prever de certa forma a tend ncia futura dos mesmos designadamente se o pre o ir aumentar descer ou manter se Antes de realizar uma an lise mais concreta dos pre os dos m dulos solares obrigat rio esclarecer o motivo dos pre os elevados praticados no passado relativamente recente Olhando para o panorama mundial h sensivelmente seis anos atr s observou se que existiam bastantes fabricantes de pain is fotovoltaicos mas de c lulas fotovoltaicas existiam muito poucos Ent o este grupo restrito de f
91. Potencial Solar dos Edif cios P blicos da RAM DISSERTA O DE MESTRADO Marco Menezes Le a MESTRADO EM ENGENHARIA DE TELECOMUNICA ES E REDES DE ENERGIA afin UNIVERSIDADE da MADEIRA www uma pt Ma ot 43223 Kowa VIA 6 UMA G2 L to areal l E Potencial Solar dos Edif cios P blicos da RAM DISSERTA O DE MESTRADO Marco Menezes Le a MESTRADO EM ENGENHARIA DE TELECOMUNICA ES E REDES DE ENERGIA pin ij DA MADEIRA i DC CUMENTACAO Ri 2t JIV D i alc ORIENTADOR Fernando Manuel Rosmaninho Morgado Ferr o Dias Universidade da Madeira Centro de Compet ncias em Ci ncias Exatas e da Engenharia POTENCIAL SOLAR DOS EDIF CIOS P BLICOS DA REGI O AUT NOMA DA MADEIRA Marco Menezes Le a Disserta o para obten o do grau de Mestre Orientador Prof Doutor Fernando Manuel Rosmaninho Morgado Ferr o Dias Agradecimentos Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao meu orientador Professor Doutor Fernando Manuel Rosmaninho Morgado Ferr o Dias pela sua forma de trabalho empenho dedica o conselhos disponibilidade e pela liberdade de express o e escolha que me permitiu ao longo do desenvolvimento deste trabalho Seguidamente gostaria de agradecer s seguintes entidades Dire o Regional do Ordenamento do Territ rio e Ambiente DROTA em especial ao Eng Lu s Antunes pela sua disponibilidade e colabora o na identifica o dos edif cios p blicos L
92. Sm E m am Difusa Ja 1 FMAM YAS OND Tix Temperatura Ambiente EH 30 20 ol m lt c o Eis M xima E f M dia Minima EER ATR IOA SO R e Em Licenciado a Universidade da Madeira Seleccione um dos 308 concelhos de Portugal na caixa men acima do mapa Figura 26 Exemplo da interface gr fica do programa SolTerm 2 7 3 Software RETScreen 4 Este programa foi escolhido como alternativa ao programa de simula o SolTerm de maneira a disponibilizar uma solu o mais exata ao FV a implementar em cada caso Al m de ter sido recomendado devido a algumas lacunas do software SolTerm o RETScreen mundialmente utilizado por muitas empresas do sector de energias renov veis tendo sido distinguido com muitos pr mios em diversas reas de inova o e desenvolvimento sendo o ltimo o Energy Globe Pr mio Nacional do Canad A figura 27 mostra a interface gr fica desta ferramenta de simula o sendo esta muito intuitiva e baseada no programa Excel 35 D7 fe Portuguese Portugu s Informa o sobre o projeto Nome do Projeto Localiza o do Projeto Tipo de projeto Tipo de instala o Tipo de an lise Poder calor fico de refer ncia Veia banco de Dados do projeto A es de Efici ncia energ tica industrial M todo 1 Poder calorifico superior PCS Ver par metros M ce a0c 78 Condi es de Refer ncia do
93. UANI OFS ap ead PNO SP ZE rns a MASP9 j MOEZS gt MOD db g ZION O MME LLb 9 or o i o e ze i z e o z i ez vz e1p tu UM eHeIP EIPOW I MOSH NOEL M OSbeLb 1 dl Lr Ay Radia o Solar Total Fevereiro 8 Figura 69 107 M QS 9t MUDE EG MOO Li Q ME dd z s s r i r MDS kaht NELE TE Radia o Solar Total Mar o 8 Figura 70 108 MI DE BL i MDS M 0B 29 91 M 0 0 L1 MADE Lo dl MDS hadt E R e E wy OL G 0 000 05Z L ejeos3 v9 0 9 o s 9 s s s z s E N OCLEZE M00891 ALGA MUS DL ME ZS 9 MOD Figura 71 Radia o Solar Total Abril 8 109 g 7 F MOst M08299 MiOQOnds MOE Ldt MDS hadh wy OL G 0 000 osz Lejeos3 91 72 E z 1 s 9 i 2 9 y o D v9 0 D 0 9 9 s N OG 26 28 o s 7 s z s e r eip uymy euep eIp W M O 0 91 b D UANOT OFS 6p EJA PINOS ZE p ORRE na sev IEA NEN a MOG Jb 94 MuDE TG 9 MOOLI Mu OL FRA Mu 05 ball D Radia o Solar Total Maio 8 Figura 72 110 wy OL S 000 osz Lejeos3 t9 DA M 4p euequabus yp MINIS AES pote QUQUEOI as 3941 MGSP 9 MuDEZG O M0024 MO 8 9 v s 0 s EN o s 92 EN 92 21 E z e o EN s 9 t o EN v s 0 9 E 0 9 9 s E s s z s E eipwymy euelp BIP9WN MDS kelh NOE LEZE Figura 73 Radia o Solar Total Junho 8 111 CSUBINOT OYS ep sjuod oni
94. Ver o e o Inverno varia significativamente Nestes sistemas de autoconsumo n o pode haver excessos de produ o de energia para n o ocorrer desperd cios de energia el trica sendo ent o considerado este facto no dimensionamento dos FV No caso de estudo 5 foram dimensionadas solu es solares t rmicas para aquecimento de guas de piscinas no qual se identificaram os pavilh es das piscinas contidos no ambiente dos pr dios escolares identificados e depois de todos os pavilh es de piscinas p blicas da RAM De seguida realizou se um estudo da sua utiliza o consumos e tamanho dimensionando se a melhor solu o para cada caso espec fico posteriormente Finalmente foi realizada uma interpreta o dos resultados obtidos em rela o as emiss es de CO evitadas aos custos das instala es e quanto ao retorno de um poss vel investimento nas diversas tecnologias implementadas 68 5 2 Caso de estudo 1 Edif cios p blicos escolares Neste caso de estudo analisa se o impacto que um FV tem de forma a poder contribuir para a efici ncia energ tica de um pr dio p blico atrav s dos valores obtidos pelo programa de simula o RETScreen Nesta situa o utilizou se como exemplo universal um pr dio escolar que leciona o Ensino Secund rio Diurno com um total de 450 alunos diurnos e o Ensino Secund rio Recorrente com aproximadamente 50 alunos perfazendo um total de pessoal de 600 discentes e n o discentes O pr dio c
95. Wh a year for new installations 7 For 2014 the new values defined by government ordinance are 0 066 kWh for the first 8 years and 0 145 kWh for the remaining 7 years 2 2 Mini production regime These facilities produce electricity from renewable resources based on a single production technology e g wind or PV and their maximum power supply is 250 kW provided that the installed power is less than half of the hired from the electrical company This type of scheme has originally been launched in 2011 with a 15 year contract with a fixed rate of 0 25 kWh produced with its value reduced annually by 7 9 Nowadays 2014 the reference tariff for MnP is 0 106 kWh with feed in tariff and 0 142 kWh for the general regime 2 3 General regime for micro production The general regime was characterized by energy being bought at the same price consumers pay but in 2013 a new tariff was introduced according to the following equation IPC Rem W XP X PO 1 Where Remm is the remuneration of the month m Wm is the energy produced in month m kWh Pref is the value of the share of energy from simple rate between 2 3 and 20 7 kVA applied in the year 2012 to the consumer IPC e is the index of prices at the consumer excluding housing for the month of December 2011 published by the National Statistics Institute and IPCy 1 is the same index for the month of December of the year n 1 8 Currently the values for th
96. a o tecnologias emergentes H ainda um conjunto de novas tecnologias emergentes de filme fino que se encontram ainda numa fase de investiga o mas com um elevado potencial de desenvolvimento e talvez de inova o disruptiva A seguir referem se as tecnologias de 32 gera o de maior relevo e com maior potencial de desenvolvimento e C lulas sensibilizadas por corante Este tipo de c lulas tamb m conhecido como c lulas de Gratzel s o compostas por um el trodo de Di xido de Tit nio TiO com corante obtido a partir de um complexo met lico de Rut nio ou Osm nio sobre um vidro coberto por xido de Estanho SnO dopado com Fl or um el trodo de Platina e um eletr lito Com custos de produ o baratos o futuro deste tipo de tecnologia ainda incerto principalmente devido dificuldade de manter o eletr lito em v cuo 2 Recentemente conseguiu se elevar os valores obtidos para a efici ncia para o resultado recorde de 15 A figura 85 mostra uma c lula deste g nero Figura 85 C lula sensibilizada por corante 61 e C lulas org nicas Ainda com um desenvolvimento precoce este tipo de tecnologia de c lulas solares utiliza pigmentos org nicos como dadores e recetores de eletr es e buracos ao inv s de jun es p n Com rendimentos m ximos de 7 8 estas c lulas t m a vantagem de utilizar materiais econ micos para o seu fabrico As desvantagens deste tipo de c lulas ocupa o de espa o re
97. a o Analisando este valor para a RAM verifica se que este valor superior rondando as 2 600 horas anuais tabela 6 A figura 7 mostra o mapa de radia o das Ilhas da Madeira Porto Santo e as Desertas presente no Atlas da Radia o Solar na RAM 16 450 W IITON Figura 7 Mapa de radia o solar m dia di ria anual global no plano horizontal 8 O mapa da figura 7 apresenta os valores m dios di rios anuais de radia o solar global no plano horizontal sendo este fundamental para a quantifica o da radia o solar na RAM de forma a determinar quais as melhores zonas para a instala o de pain is fotovoltaicos No Anexo 1 s o 13 apresentados os mapas de radia o solar global no plano horizontal com os valores m dios di rios mensais para cada um dos doze meses do ano Comparando os valores m dios presentes no mapa de radia o solar da figura 7 com os dados da radia o solar das tabelas 5 e 6 verifica se que os mesmos s o pr ximos As horas de luminosidade ou luz solar registam o valor m nimo de 10 horas dia um m ximo de 14 horas dia nos meses de Ver o e uma m dia anual de aproximadamente 12 horas dia sendo este considerado um valor bom para o emprego de tecnologias solares Comprova se que a Ilha da Madeira prop cia para a instala o de pain is fotovoltaicos atrav s do mapa de radia o solar m dia anual global uma vez que apresenta bons valores de radia o solar m dia di ria
98. a figura s o referentes radia o solar horizontal e inclinada para o concelho do Funchal onde se encontram os edif cios identificados anteriormente Cap tulo 3 Sec o 3 2 assim como os poss veis locais de instala o de PV 71 E Radia o Solar horizontal kWh m E Radia o solar inclinada kWh m Fevereiro Setembro Novembro Dezembro Figura 56 Radia o solar horizontal e inclinada para o concelho do Funchal Pelo gr fico da figura 56 verifica se que a radia o solar m dia di ria horizontal e inclinada de 5 13 e 5 54 kWh m dia respetivamente A inclina o tima dos PV para m xima rentabiliza o dos FV ocorre no ngulo de 27 com a superf cie plana 0 5 2 2 Perfil de consumo dos edif cios escolares De acordo com o tipo de utiliza o e consumo a contribui o do sistema varia sendo por isso um ponto fundamental para o dimensionamento dos sistemas fotovoltaicos de forma a garantir um equil brio entre a energia produzida pelos FV e as necessidades de consumo uma vez que nos sistemas de autoconsumo s baterias nunca pode haver excedentes de produ o de energia Este facto uma das maiores incertezas por parte do projetista logo exige um maior cuidado e estudo acerca do consumo geral do edif cio em causa Para tal analisou se os consumos de eletricidade dos pr dios escolares localizados em diversos pontos da RAM Antes de se realizar essa an lise importante definir algun
99. a Regi o Aut noma da Madeira Funchal 2005 11 Madeira Weather Calheta Estreito da Calheta Temperature Summary http www mad weather com temp summary php r temp summary php consultado a 12 07 2013 12 World Weather Information Service Funchal http worldweather wmo int 003 c00005 htm consultado a 12 07 2013 13 Sistema de Informa o Geogr fico Fotovoltaico JRC s Institute for Energy and Transport PVGIS European Commission http re jrc ec europa eu pvgis consultado a 12 07 2013 14 Decreto lei n 25 2013 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei w2025 2013 pdf consultado a 12 07 2013 15 Microprodu o Despacho DGEG de 26 de dezembro de 2013 http www consumorigem com doc2 Desp 20DGEG 20 20Micro 202014 pdf consultado a 10 04 2014 16 Decreto lei n 2 34 2011 http www dre pt pdf1s 2011 03 04700 0131601325 pdf consultado a 12 07 2013 101 17 Miniprodu o Despacho DGEG de 26 de dezembro de 2013 http www consumorigem com doc2 Desp 20DGEG 20 20Mini 202014 pdf consultado a 10 04 2014 18 composi odosistemamicroprodu o jpg 2480x1661 http www solarwaters pt images composi C3 A7 C3 A 30dosistemamicrogera C3 A7 C3 A 30 jpg consultado a 12 07 2013 19 Principais tipos de c lulas fotovoltaicas constituintes de pain is solares http www portal energia com principais tipos de celulas fotovoltaicas constituintes de paineis solares
100. a a radia o solar di ria no plano horizontal obtidos atrav s do sistema da NASA Surface Meteorology and Solar Energy utilizando dados hist ricos anteriores a Mar o de 2008 Estes dados serviram de apoio para a interpreta o final da avalia o de radia o solar na RAM Tabela 6 Dados relativos ao sistema da NASA 9 M s Humidade Radia o Velocidade Temperatura M dia di ria Horas de Relativa solar di ria do vento da terra C de claridade sol dia kWh m dia m s horas horas Janeiro 60 6 3 14 5 0 17 5 10 5 Fevereiro 62 7 4 17 5 2 16 6 10 6 Mar o 66 9 5 40 SAL 16 5 il 7 Abril 68 6 72 5 17 3 11 7 Maio VEG 7 36 4 9 19 4 13 8 Junho 73 6 8 09 4 6 22 6 14 9 Julho 7216 8 21 3 8 257 14 9 Agosto 68 7 7 47 3 9 212 14 9 Setembro 66 2 61 4 2 26 8 13 8 Outubro 64 4 67 4 3 24 9 12 7 Novembro 59 2 3 40 4 5 2273 aal 6 Dezembro 57 8 2 84 4 9 19 4 10 5 M dia 66 5 63 4 6 21 4 11 92 7 2 Anual 10 A figura 4 apresenta um gr fico que demonstra a varia o mensal da m dia di ria da radia o solar obtido atrav s dos valores representados na tabela 5 para as diferentes esta es do IM Radia o solar na RAM Areeiro Funchal f Lugar de Baixo N E E p o n o Ponta do Pargo ia gt S o Jorge Rad Figura 4 Varia o mensal da m dia di ria da radia o solar na RAM Da an lise dos valores da tabela 5 e do gr fico da figura 4 conclui se que os valores m d
101. a caixa Op es foram marcadas M todo 2 e Notas faixa Foi selecionado o M todo 2 de forma a habilitar uma maior personaliza o dos crit rios de custos do FV dimensionado Na parte Sistema de produ o de eletricidade foram inseridos os valores da pot ncia instalada no FV no menu Fotovoltaica kW e o custo unit rio de cada FV no menu Definido pelo usu rio De seguida foi aberto o separador An lise de Emiss es e ativada a caixa de An lise de Emiss es selecionando posteriormente o M todo 1 O M todo 1 foi o eleito porque este automaticamente seleciona o fator de emiss o de GEE TCO gt MWh emiss o de GEE TCO2 e consumo de combust vel consoante o pa s regi o de instala o do FV dimensionado Na caixa Sistema el trico de refer ncia Baseline selecionou se as seguintes op es e Pais regi o Portugal e Tipo de combust vel Todos os tipos Posteriormente foram gravados os resultados presentes na caixa Sum rio da redu o de emiss es dos GEE como a redu o anual bruta e l quida de emiss es de GEE TCO assim como as suas equival ncias hectares de floresta absorvendo carbono litros de diesel n o consumidos etc No separador An lise Financeira foram inseridos na caixa Par metros financeiros os seguintes dados nas partes Geral e Financiamento respetivamente e Vida do projeto anos 15 70
102. a de radia o solar global no plano inclinado timo 13 119 Anexo 3 Tecnologias de 22 e 32 gera o de PV e Tecnologias de 22 gera o Filme Fino O sil cio cristalino caro sendo que o seu custo corresponde a praticamente metade do custo final do m dulo fotovoltaico e a sua disponibilidade limitada existindo alguma preocupa o quanto ao processo de purifica o para sil cio de grau solar que pode ter custos consider veis designadamente em termos energ ticos Com estas limita es a ind stria viu se obrigada a procurar outras alternativas mais econ micas tanto ao n vel dos materiais como das tecnologias de produ o correspondentes Os novos materiais descobertos s o melhores absorvedores de luz pelo que a espessura de semicondutor p de ser reduzida para valores da ordem das poucas unidades de micron ou seja cerca de duzentas vezes inferior das c lulas de sil cio com a correspondente redu o de custos Estes materiais s o especificamente adequados utiliza o na chamada tecnologia de filme fino nas quais se deposita o material semicondutor ultrafino em substratos de grande rea de metal pl stico ou vidro e produ o em grande escala Nesta tecnologia os materiais mais utilizados s o o Telureto de C dmio CdTe com 8 do mercado o sil cio amorfo a Si com 5 e o Disseleneto de Cobre ndio G lio CIGS com menos de 1 2 As tecnologias de filme fino designadas de 22 gera
103. a dominante do mercado no sector da produ o de energia el trica Esta tese est orientada para os edif cios p blicos da RAM e como tal s o avaliadas quais as necessidades priorit rias para cada um dos edif cios como por exemplo pr dios com servi os governamentais e principalmente escolas p blicas Com isto em mente a tecnologia dos pain is t rmicos surgiu no contexto desta tese como tecnologia a implementar neste estudo como forma de suprimir muitas depend ncias e necessidades como a utiliza o de g s natural para aquecimento da gua de piscinas Esta tecnologia j tem os cr ditos firmados globalmente e regionalmente tendo obtido excelentes resultados e uma grande ades o por parte da popula o madeirense 2 5 1 Pain is solares fotovoltaicos Estes dispositivos s o utilizados para converter a luz do Sol em energia el trica sendo que para tal s o compostos por c lulas solares que captam a energia solar Estas c lulas solares s o designadas de c lulas fotovoltaicas e criam uma diferen a de potencial el trico por a o da luz solar ou artificial efeito fotovoltaico Infelizmente o rendimento global da convers o de energia solar em el trica baixo na ordem dos 15 Nos ltimos oito anos verificou se uma diminui o constante ao longo do tempo do pre o das instala es de pain is solares fotovoltaicos devido ao custo de fabrica o dos componentes 15 destes sistemas ter baixado Mas apesar desde
104. a energ tica leva a menores gastos em energia por parte dos utilizadores mantendo os mesmos n veis de seguran a e conforto Esta redu o alcan ada n o s pelo recurso s energias renov veis mas tamb m pelas boas pr ticas de utiliza o e organiza o dos per odos de funcionamento dos edif cios p blicos da RAM de forma a tornarem se mais eficazes em termos de consumo energ tico 6 4 Perspetivas futuras Futuramente podem ser realizadas adi es adapta es e poss veis melhorias neste estudo muito facilmente de forma a adequar algumas das solu es projetadas a outros casos semelhantes de edif cios p blicos ou qui privados 99 A an lise econ mica apresentada poder ser melhorada e adaptada s diferentes condi es financeiras ou preferenciais alterando os componentes das solu es dimensionadas para outros com menor efici ncia ou de qualidade inferior baixando os custos totais de um investimento desta dimens o na rea de energias renov veis Outros par metros como contratos de manuten o e assist ncia destes investimentos a longo prazo podem ser considerados no or amento dos sistemas solares Tamb m seria interessante e at revelador desenvolver um estudo que analisasse de uma forma mais extensa o per odo de vida til dos componentes das instala es solares e at poss veis simula es sobre valores e taxas de juro de empr stimos banc rios dispon veis para o financiamento de projeto
105. a fotovoltaica com 3 8 e finalmente a energia proveniente dos res duos s lidos urbanos com 3 3 Durante o ano 2013 58 3 da energia total consumida em Portugal proveio de fontes de energias renov veis representando um aumento de 20 em rela o a 2012 Este aumento da produ o de energia limpa permitiu reduzir a quantidade de eletricidade importada em 280 4 No contexto regional encontram se muitos bons exemplos de aplica o das energias renov veis com um tremendo sucesso em v rios pontos nomeadamente a n vel das energias e lica h drica e fotovoltaica estando estas por ordem decrescente da maior para a menor energia produzida proveniente da tecnologia energ tica A energia h drica ocupa um lugar de destaque n o s a n vel continental mas a n vel regional visto ser uma das poucas energias renov veis em que h a op o de armazenamento de energia Esta op o deve se ao uso de barragens para armazenar a gua utilizando a sua energia potencial para produzir mais ou menos energia consoante as necessidades do momento atual Este fator importante porque ao comparar se esta energia com outra renov vel como solar ou at mesmo e lica estas dependem fortemente das condi es climat ricas para a produ o de energia A central el trica dos Socorridos pertencente EEM um exemplo de armazenamento desta energia sob a forma de dep sitos de gua A energia el trica proveniente da energia do vento teve
106. a sites campaign pdf table_appliances_pt pdf consultado a 12 07 2013 53 TemplarLUZ Energias Renov veis Nova Legisla o Microprodu o http www templarluz com area php var renovaveis consultado a 12 07 2013 54 Dire o Regional do Com rcio Ind stria e Energia http drcie gov madeira pt drcie index php consultado a 12 07 2013 55 Energia polar pdf www cm seixal pt ameseixal municipe energiasRenovaveis documentos EnergiaSolar pdf consultado a 10 04 2014 56 G s natural sobe 2 8 em janeiro o terceiro aumento num ano Dinheiro Vivo http www dinheirovivo pt Empresas Artigo CIECO308617 html consultado a 10 04 2014 57 Projetos Priorit rios do Plano de Sustentabilidade Concelho de Bragan a Eixo Estrat gico 3 Metabolismo da Efici ncia Energ tica http www cm braganca pt document 448112 agd21 f12 pdf consultado a 12 07 2013 58 PORDATA Pre os m dios de venda ao p blico dos combust veis l quidos e gasosos Continente em Portugal http www pordata pt Portugal Precos medios de venda ao publico dos combustiveis liquidos e gasosos 20 Continente 1265 consultado a 12 07 2013 59 Controlo 2014 http paginas fe up pt controlo2014 consultado a 10 04 2014 60 pr JPG 400x300 http projetolabfisica zip net images pr JPG consultado a 12 07 2013 61 dsc 0097 jpg 500x755 http www asknature org images uploads product b57e64dd3a2a1a9d36a92a5a51ef7293 dsc 00 97 jpg
107. abesve 99 Refer ncias Bibliogr ficas Juris asma ires assar Ses Sal iS IS na ENTAO dr Sa SENT oon Sas 101 ANEXOS estagnada ex beh ca a dl e a dh ta a 105 Anexo 1 Mapas mensais da radia o solar total ccccccccssssssececeeecsesesseaeeeceeeeeseesesseaeeeeeeseeees 106 Anexo 2 Mapas de radia o solar de Portugal Continental e Regi es Aut nomas Horizontal e Inclinada Otimamente respetivamente apurados pelo JRC ires 118 Anexo 3 Tecnologias de 22 e 32 gera o de PV ccccccccsssssssseececeeecessessaeeeeeeeesseesssseaeeeseesensees 120 MI Anexo 4 Informa es sobre os FV instalados no FUNCHal c cccccccccessessssececeeeeeseesssseaeeeeeeseeees 125 Anexo 5 Esquema de liga o do sistema de autoconsumo dimensionado e respetivos COMPONENTES saias gostado bro o a RA aaa a ca Na O ca aa o dA dao eee 126 Anexo 6 Informa es das simula es dos pain is t rmicos no SolTerm s 132 Anexo 7 Artigo CIENT TICO iz satusesasts sda teh a a add ada a Ghd ade din vd O 134 VII ndice de figuras Figura 1 Metas de introdu o de energias renov veis no consumo de energia total na UE 1 4 Figura 2 Radia o solar global e as suas componentes 7 cccccccccccecssssssesececeeeeessessaeeeceeeeeseeseeaees 6 Figura 3 Descri o dos ngulos para a tecnologia solar 7 c ccccccccssssessseeeceeeesssessaeeeeeeeesseesenaees 8 Figura 4
108. aborat rio Regional de Engenharia Civil LREC em particular ao Eng Carlos Magro pelo seu contributo interesse disponibilidade e ajuda na informa o sobre as diferentes tecnologias solares e aos estabelecimentos escolares da Regi o Aut noma da Madeira RAM nomeadamente Escola B sica e Secund ria da Calheta EBSC e Escola B sica dos 2 e 3 Ciclos dos Louros Agrade o tamb m s empresas regionais de energias renov veis Intelsol e AMV Renov veis ambas sediadas no concelho da Calheta pela sua disponibilidade de atendimento e reuni es para discuss o das melhores solu es poss veis minha fam lia em especial os meus pais irm tia Doroteia e av pelo apoio total est mulo e incentivo tanto na realiza o desta tese como ao longo de todo o curso superior minha namorada Christina Vieira pelo apoio incondicional compreens o paci ncia e predisposi o para ajudar sempre que necess rio Um muito obrigado aos meus grandes amigos e colegas pelo bem estar proporcionado apoio paci ncia e incentivo demonstrado ao longo do meu percurso acad mico Resumo As energias renov veis t m sido cada vez mais a alternativa encontrada para substituir o uso dos combust veis f sseis na produ o de energia Neste contexto surge a oportunidade de realizar um estudo sobre o Potencial Solar dos Edif cios P blicos da RAM como objeto de trabalho desta tese de Mestrado em Engenharia de Telecomunica es e Red
109. abricantes de c lulas solares impunha as suas condi es mantendo o seu monop lio e estipulando os pre os que melhor os serviam quase id nticos entre marcas O crescente interesse mundial por PV fez com que os mesmos n o suprimissem toda a procura inflacionando assim os pre os Na mesma altura no princ pio de 2007 no contexto nacional e regional houve um apoio inicial atrav s de bons subs dios isen es benef cios e regalias por parte do Governo da Rep blica para estimular o mercado e incentivar os investidores a apostar em FV Com o mercado de FV inserido a partir de 2009 grande parte destes apoios foram reduzidos e outros retirados 58 Consequentemente deixou de ser rent vel o investimento em FV devido subida dos custos e dos cortes nos benef cios Para inverter esta situa o foi tomada a decis o de produzir em grande escala c lulas fotovoltaicas de forma a diminuir os custos dos FV aumentando a sua procura e facilitando a entrada de novos fabricantes neste mercado Esta a o teve consequ ncias quase imediatas no mercado das tecnologias de energias solares principalmente nos pre os dos m dulos solares que diminu ram Com o mercado estimulado e com v rios fabricantes de c lulas solares a competitividade entre empresas aumentou consideravelmente provocando uma descida constante de aproximadamente 15 ano dos pre os de FV desde o ano 2007 at ao in cio de 2013 A partir de meados de 2013 at pres
110. adia o solar da RAM Estes localizam se numa posi o excelente ao n vel de exposi o solar constante devido ao facto de estarem num lugar privilegiado e elevado Estas ila es surgem ap s a avalia o e verifica o do local sendo estes apropriados para instala es de sistemas solares uma vez que n o possuem reas de sombreamento de edif cios circundantes pois situam se num penedo sem a possibilidade de qualquer outra constru o de pr dios ou estruturas desse g nero ao seu redor Os pavilh es das piscinas presentes nalguns edificados escolares tamb m t m um interesse particular devido possibilidade de aplica o de sistemas t rmicos para aquecimento das suas guas minimizando substancialmente as despesas energ ticas de algumas escolas da RAM contribuindo assim para um edif cio mais ecol gico e para o bom funcionamento destas institui es p blicas 56 importante referir que durante o processo de identifica o dos pr dios p blicos apropriados para a instala o de sistemas solares surgiram algumas dificuldades devido e Inexist ncia de coberturas telhados voltados para Sul e Telhados e espa os orientados para Sul mas com excesso de sombreamento figura 49 e Telhados voltados para Sul com uma estrutura fr gil a n vel de seguran a Ter o cuidado com o facto de n o violar qualquer condi o de seguran a de montagem ou funcionamento do sistema solar 57 Cap tulo 4 An lise
111. ado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS 440945 RRELEPLSERDPI Zai vro eaneeat aS ECARE E ET EET LO joe ra TS PARR PY OW SONRBRLAKHO comete sx m E ooo ons n 0410 on ome n E mew best Document E oo ss o me E ori esa ms E oro cs ou E ooo ED osso os ms HE osso osa one m HEB osso osm ons w E seno 5x 075 HB osso se ore me E 110 os srs B cotra rendering order Figura 38 Edif cio da Escola Crist v o Colombo e reas poss veis de instala o de PV Para a pr xima escolha selecionou se o edif cio referente Escola Bartolomeu Perestrelo localizado na Rua Bartolomeu Perestrelo Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 1 5 km Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 32 N o Latitude 16 54 54 O o Altitude 145 m e Area de constru o 9 457 m e Orienta o do pr dio Sudeste e Orienta o das superf cies de instala o Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 48 e rea de instala o total poss vel 2 102 m sendo que rea 1 679 m e rea 423 m A figura 39 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Fero Cate we Comete Contgun es Mi dos vector Masos
112. al Em 2013 o valor tend ncia decrescente y 1E 190e pago por cada kWh consumido foi ultrapassado pelo valor recebido por cada kWh produzido em regime de microprodu o e com tend ncia para continuar a aumentar y 0 0106x 21 199 compensando assim consumir a energia produzida reduzindo o consumo energ tico proveniente da rede p blica Da interpreta o do gr fico da figura 51 pode se afirmar que a partir de 2009 at presente data os valores pagos por kWh produzido para a microprodu o diminu ram consideravelmente passando de 0 547 kWh para 0 182 kWh em 2013 mantendo uma tend ncia decrescente y 1E 1900 92 apoiada pelo contexto econ mico atual Em 2013 o valor pago por cada kWh consumido ultrapassou o valor recebido por cada kWh produzido em regime de microprodu o e com tend ncia para continuar a aumentar y 0 0106x 21 199 compensando assim consumir a energia produzida reduzindo o consumo energ tico proveniente da rede p blica importante referir que o regime remunerat rio para os FV foi inicialmente definido em 1 de Julho de 2002 0 20 kWh atrav s da Portaria n 764 2002 47 Logo desde o ano 2002 at finais de 2008 os valores pagos por kWh produzido para a microprodu o subiram de 0 20 kWh para 0 547 kWh O gr fico da figura 52 representa o valor recebido por cada kWh produzido em regime de miniprodu o y 0 0035x 7 1442 o valor pago por cada kWh consumido nas
113. ar o grande potencial solar das reas estudadas comprovando se que se fosse realizado um investimento na ordem dos 3 671 M verificava se o retorno do capital pr prio investido inicialmente num espa o de 8 anos uma diminui o nas emiss es de CO totais de aproximadamente 31 730 TCO um lucro total de 7 295 M e uma redu o nas despesas da RAM na ordem dos 19 874 ME at ao fim da vida til dos FV 25 anos A partir do 4 caso de estudo pode se extrapolar para os restantes concelhos da RAM incluindo a Ilha do Porto Santo uma vez que a mesma possui valores m dios di rios mensais de radia o solar global superiores aos verificados na Ilha da Madeira 4 9 kWh m dia que a aposta em FV para os edif cios p blicos da RAM ben fica e muito vantajosa em v rios n veis nomeadamente econ mico na diminui o da despesa corrente com importa o de combust veis f sseis para produ o de eletricidade e lucros superiores ao dobro do capital pr prio investido inicialmente ambiental com a redu o das emiss es de CO2 autonomia menor depend ncia de combust veis f sseis e maior aproveitamento dos recursos naturais ilimitados de forma sustent vel e limpa Com base nestes factos afirma se que os edif cios p blicos da RAM t m um grande 98 potencial solar com in meras vantagens podendo se estender a toda a RAM o tipo de solu es solares estudadas nesta tese FV e T rmicos Todos os casos de estudo analisad
114. ara o das tecnologias de pain is t rmicos Para comparar se as tecnologias de pain is t rmicos com tubos de v cuo e os planos apresenta se um gr fico na figura 22 que compara os diferentes desempenhos destas tecnologias ao longo do dia 30 Compara o da efici ncia ao longo do dia 95 90 85 80 75 8h 10h 10h 12h 12h 14h 14h 16h 16h 20h E Pain is t rmicos com coletores planos E Pain is t rmicos com tubos de v cuo Figura 22 Compara o dos desempenhos do painel solar plano VS painel de tubos de v cuo 6 Pelo gr fico da figura 22 verifica se que no princ pio da tarde 12h 14h quando a radia o solar atinge os valores m ximos do dia ambos os sistemas t m uma elevada efici ncia 100 Mas fora deste per odo nos quais os feixes de radia o solar n o incidem diretamente nos pain is verifica se que os pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo t m uma melhor efici ncia que os pain is t rmicos com coletores planos Isto deve se ao facto de os coletores de tubos de v cuo isolarem o fluido que cont m prevenindo perdas de calor por condu o logo aumentando a efici ncia do coletor 6 A figura 23 mostra como os tubos de v cuo t m uma melhor efici ncia que os coletores planos ao longo do dia durante os dias frios 0 9 0 8 0 7 0 6 o e 3 0 5 Tubos de v cuo 0 Coletores planos 5 04 i 0 3 Aquecimento de gua dom stico mic satiate 0 2 Aquecimento de g
115. as p blicas de aproximadamente 1 214 879 se o sistema de aquecimento for a g s e se for atrav s de eletricidade de 10 883 048 A n vel de emiss es de CO evitadas com a utiliza o destes sistemas verifica se uma redu o total de 1 693 TCO2 em 15 anos de funcionamento 95 Cap tulo 6 Conclus es 6 1 Introdu o Neste cap tulo realizado um conjunto de notas finais de forma a esclarecer algumas das bases fundamentais nas quais toda esta tese assentou concedendo credibilidade total a todos os resultados alcan ados ao longo do desenvolvimento da mesma Seguidamente efetuada uma avalia o do esfor o despendido na realiza o da tese de mestrado onde realizada uma reflex o cr tica sobre os v rios estudos realizados nas diferentes etapas de constru o da mesma desde a fase de recolha de informa o introdu o sele o de tecnologias a implementar condi es de instala o exposi o e radia o solar destas tecnologias as suas evolu es em termos de efici ncias e pre os casos de estudo etc Por fim s o apresentadas algumas perspetivas para um futuro melhoramento e execu o pr tica de algumas das solu es dimensionadas 6 2 Notas finais A classifica o energ tica obrigat ria na constru o venda e remodela es significativas encontrando se relacionada e dependente do uso de pain is solares ficando patenteado que a sua contribui o essencial para a melhoria
116. ast decade a large number of small companies were created to deal with the great number of requests for new micro production installations These companies have now an unattractive product to offer to their clients In this paper we analyze this situation and propose the 134 most favorable regime for selling energy We also forecast the future of this market and point the next decisions that will be important in this area 1 1 Energy situation of RoM In energetic terms RoM has a high dependence on fossil fuel based products although this has been mitigated by recent minor investments in renewable energy specifically in the areas of photovoltaic and wind energy This effort though small is commendable but is still in its infancy In the regional context we verify that there are many good examples of the application of renewable energy with tremendous success in several points especially in hydro wind and photovoltaic energies being these in descending order from highest to lowest energy produced The production of electricity comes mainly from diesel and natural gas plants representing 74 5 of the total energy consumed followed by 9 in hydropower wind power is standing around 9 7 solar energy at 3 8 and finally energy from solid municipal waste SMW at 3 Figure 1 presents a graph of the energy situation of the RoM during the last 7 years Acquired Electrical Energy 1 000 00 800 00 Wind Plants 600 00 ij SMW 400 00
117. blica Da resulta que no in cio de produ o do sistema a energia produzida seja maior do que um sistema com 3 68 kW de pot ncia logo atinja mais rapidamente a sua produ o m xima e ao final do dia quando a radia o solar dispon vel come a a diminuir os n veis de produ o de energia continuam a ser superiores Analisando os retornos das instala es fotovoltaicas de 3 68 e 4 05 kW representados nas figuras 53 e 54 constata se que deveria ter ocorrido um aumento no tempo de retorno mais acentuado no in cio do ano 2009 mas como foram instalados valores superiores ao permitido por lei para a m xima pot ncia instalada em regime de microprodu o o tempo de retorno foi atenuado para que este regime continuasse a ser apelativo aos investidores Ainda analisando estas figuras vis vel que o tempo de retorno do investimento para uma instala o com uma pot ncia instalada de 4 05 kW mais r pido e inferior ao tempo de retorno de uma instala o fotovoltaica de 3 68 kW Prova disso o retorno verificado em ambos os gr ficos para o ano 2013 nos quais se observa um retorno de 8 1 anos para um FV de 4 05 kW e de 9 9 anos para um FV de 3 68 kW em Regime Bonificado Finalmente como resultado das recentes mudan as nas tarifas nicas de refer ncia para microprodu o ao n vel dos regimes bonificado e geral este ltimo se tornou mais atrativo somente agora com tempos de retorno inferiores ao regime bonificado figura 54 P
118. celho da Calheta e da cidade do Funchal Na tabela 20 apresentada uma contagem de todos os edif cios p blicos identificados nestas zonas pot ncia m xima dos sistemas fotovoltaicos aut nomos a instalar nos mesmos reas de instala o custos das instala es fotovoltaicas emiss es de CO e os seus totais Tabela 20 Edif cios p blicos selecionados servi os p blicos Seguran a Social Juntas de freguesia etc Edif cios P blicos Calheta E Funchal Pot ncia rea de Pot ncia Emiss es Pre o das do FV a instala o total do FV co instala es instalar m instalados evitadas solares kw kw TCO Camaras il il 10 154 20 15 2 44000 Municipais Centros de Sa de 7 10 10 1309 170 129 2 374000 Hospitais 0 2 10 154 20 152 44000 Escolas 12 10 46 34 20 8874 1160 881 6 2549100 prim riase prim rias e 2 12 secund rias secund rias Edif cios de 7 14 10 1617 210 15976 462000 Edif cios da 3 6 10 693 90 68 4 198000 Sociedade de Desenvolvimento da Madeira Total 30 79 e 12 801 1 670 T2692 3 671 100 O grande investimento global nos sistemas fotovoltaicos dimensionados para os pr dios do Funchal e da Calheta tabela 20 possuiria uma pot ncia m xima total instalada de 1 670 kW e um custo de 3 671 100 Este investimento teria uma rea de instala o total de 12 801 m dispon vel nos referidos pr dios e bons ndices de exposi o de radia o solar superiores a 4 2 kWh m dia
119. consultado a 12 07 2013 20 Pain is Fotovoltaicos Os melhores pre os em pain is solares fotovoltaicos em Portugal http www paineisfotovoltaicos com consultado a 12 07 2013 21 Gnoatto Estor Dallacort Rivanildo Ricieri Reinaldo Silva Suedemio e Ferruzi Yuri Efici ncia de um conjunto fotovoltaico em condi es reais de trabalho na regi o de Cascavel Brasil Universidade Tecnol gica Federal do Paran Paran 2008 22 Manual de Instala es Solares T rmicas INETI Portugal Lisboa 2007 23 Camacho Gon alo A energia solar e a utiliza o racional de energia em edif cios de acordo com os regulamentos em vigor Disserta o de Mestrado em Engenharia Civil Centro de Ci ncias Exatas e da Engenharia Universidade da Madeira Funchal 2013 24 Descri o e informa es para a montagem dos sistemas de energia Solar Fotovoltaica http www portal energia com descricao e informacoes para a montagem dos sistemas de energia solar fotovoltaica consultado a 10 04 2014 25 Doninelli Mario Doninelli Marco As Instala es Solares T cnicas e esquemas de realiza o Portugal Maia Editora Caleffi 2006 26 Radiadores de design os mais originais e sofisticados http www decoralis com pt radiadores de design os mais orginais e sofisticados 00411 consultado a 12 07 2013 27 Termossif o 300L JPG 1024x768 http server masterprohosting com planobp upload Termossif C3
120. consultado a 12 07 2013 62 29214 large main JPG 3648x2736 http images dailytech com nimage 29214 large main JPG consultado a 12 07 2013 63 Poupar com o Autoconsumo http www prestenergia com ficheiros conteudos files Autoconsumo pdf consultado a 12 07 2013 64 Bosch Solar Module M240 http pt krannich solar com fileadmin content data sheets solar modules portugal Bosch 240 KD18015 PT 01 pdf consultado a 10 04 2014 65 680 Bosch MonoM60 BA nl PANEL SOLAR jpg 450x450 http www inducam cl fotos 680 Bosch MonoM60 BA nIl 20 20PANEL 20SOLAR j consultado a 10 04 2014 66 sunny tripower2 png 335x270 http www sma uk com fileadmin fm dam products pages sunny tripower2 png consultado a 10 04 2014 67 SMA_SunnyBeam_Bluetooth jpg 420x263 http www altestore com store descfiles sma SunnyBeam SMA SunnyBeam Bluetooth consultado a 10 04 2014 104 ANEXOS 105 Anexo 1 Mapas mensais da radia o solar total O0E ZE Mu DE SH b DE M GSP 9t M 0S7 81 MADE TG MuBE ES MD DZ MuDE Lo dA a N Wy OL S 0 000 0SZ L Bje9s3 se ze DD o e z e e z E o z yz a yz ozf_ We treaty e1p u 4YM eu Ip IPO Do ZUON O MD dt NDE LoL MSL odb MOS bulb Figura 68 Radia o Solar Total Janeiro 8 106 ME ESG MOD 1 MELL wy OL S 0 000 0S7 L ejeos3 Mu DES OJ
121. da Zarco Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 275 m Este edif cio det m diversos servi os p blicos e tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 53 N o Latitude 16 54 34 O o Altitude 29 m e Area de constru o 2 882 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 10 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 303 m sendo que Area 272 m e rea 30 m A figura 34 apresenta o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Poewe Eater Ver Comeds Contigua es M dudos vector Mutrcial Base de Dados Web Aguda adidas BROCCLPPSERRFP SE Zakeo eaneeartaGG SOU BLOM LZ AQAXQeaaeroa Cometa ax OADBBFAKOSO Pe Sana ORR B PY OW M Carma rendenng order Fgura 34 Edif cio do Governo Regional e poss veis locais de instala o de PV Posteriormente escolheu se o pr dio referente ao Edif cio 2000 localizado na Avenida Calouste Gulbenkian Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 220 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 50 N o Latitude 16 54 56 O o Altitude 36 m e rea de constru o 8 430 m e Orienta o do pr dio Sudo
122. da classe efici ncia energ tica de um pr dio de qualquer tipo ou g nero Os programas de software designadamente o SolTerm e o RETScreen permitiram a simula o de alguns par metros fundamentais para os dimensionamentos das solu es t rmicas e fotovoltaicas que melhor satisfaziam as necessidades energ ticas das instala es p blicas assim como a determina o de ndices predefinidos associados ao desempenho do sistema solar projetado inclina o e orienta o dos coletores solares e PV Assim verificou se que estas ferramentas de trabalho s o muito teis para a sele o das caracter sticas dos sistemas solares dimensionados Algumas caracter sticas do sistema solar como efeitos de sombreamentos polui o atmosf rica e outras caracter sticas t cnicas dos sistemas de apoio foram tidas em conta na simula o gra as s op es dispon veis nos programas de simula o A determina o dos perfis de consumo e utiliza o energ tica ao longo do ano associados ao estudo dos pr dios p blicos podem e devem ser definidas pelo projetista de modo a aproxim las das condi es reais mas o dimensionamento final deve sempre ter em conta a tipologia da fra o de forma a proteger futuras aplica es diferentes das que inicialmente planeadas Todas as solu es apresentadas tiveram sempre em conta o melhor pre o dispon vel a qualidade dos componentes e materiais constituintes dos sistemas solares assim como as me
123. da oferta de pain is fotovoltaicos em termos de pre o 4 1 Introdu o Quando se analisa FV existem v rios par metros fundamentais a ter em conta para a sua sele o e aplica o em determinado projeto de energia solar sendo o mais importante o custo Os m dulos solares s o solu es tecnol gicas que j existem h muitos anos no mercado sendo que s na ltima d cada se verificou um impulso forte no desenvolvimento e apresenta o de novos m dulos solares como meio de produ o de energia el trica atrav s de energia solar Este facto fez com que se apostasse e verificassem mais investimentos no sector dos pain is solares tanto t rmicos como fotovoltaicos como uma alternativa utiliza o de combust veis f sseis para produ o de energia t rmica ou el trica respetivamente Estes ltimos acontecimentos foram impulsionados pelos apoios pesquisa investiga o e experi ncias levadas a cabo em nome do desenvolvimento de um sistema solar mais eficiente econ mico e rent vel a curto prazo Estes incentivos ou ajudas para investiga o partiram muitas vezes dos governos de v rios pa ses de p los de investiga o de muitas universidades e de marcas muito conceituadas da rea de energias Assim surgiram novos equipamentos e dispositivos capazes de transformar energia solar em energia el trica ou t rmica Como exemplo disso podem encontrar se os pain is solares em telas de borracha de Etileno Propileno Dieno E
124. de energias renov veis mais concretamente nas reas das energias fotovoltaica e e lica Este esfor o apesar de pequeno de louvar mas encontra se ainda numa fase embrion ria Baseando se nos fundamentos anteriormente mencionados e com o prop sito de impulsionar o desenvolvimento de energias renov veis fornecendo aos decisores regionais um estudo do potencial de produ o fotovoltaica nos edif cios p blicos da RAM ent o proposto este trabalho como disserta o de fim de curso do METRE 1 1 Motiva o A rea das energias renov veis uma rea que a n vel mundial tem sido uma aposta forte para diminuir a depend ncia do petr leo devido polui o causada pelo consumo do mesmo e sobretudo o pre o atualmente praticado Como a tecnologia inerente s energias renov veis tem evolu do de forma r pida ultimamente houve uma melhoria dos n veis de efici ncia dos sistemas de produ o de energia renov vel e redu o consider vel de custos destes sistemas Com isto em mente apresenta se neste trabalho um estudo do potencial solar dos edif cios p blicos da RAM determinando atrav s dos resultados obtidos se um investimento forte na rea da energia solar rent vel ou n o sendo que para isso s o analisados os seus retornos financeiros e impactos ambientais A n vel de rendimentos a Ilha da Madeira uma regi o aut noma que vive essencialmente do Turismo representando este uma grande fatia dos proveitos econ
125. de Informa o Geogr fica SIG utilizados para a realiza o deste trabalho nomeadamente o funcionamento dos FV componentes vantagens desvantagens implementa o e an lise da geografia local para determinar os melhores locais de instala o dos sistemas solares fundamentando o porqu do uso e escolha dos mesmos seguida de algumas conclus es 2 2 Energias renov veis As energias renov veis s o atualmente o pilar da energia alternativa aos combust veis f sseis devido principalmente energia produzida ser considerada limpa e proveniente dos recursos ilimitados dispon veis no nosso planeta Terra como o sol vento chuva mar s e a energia geot rmica Existem muitos sistemas de energia limpa nomeadamente energia e lica energia h drica energia solar energia maremotriz energia ondomotriz energia geot rmica e a energia do hidrog nio Como tal quando se fala em energias renov veis refere se a um grande n mero de tecnologias que disponibilizam servi os de energia sob a forma de eletricidade ilumina o aquecimento arrefecimento e solu es de transporte de maneira sustent vel No contexto da UE foram estabelecidas metas de introdu o de energias renov veis no consumo de energia el trica para cumprir at 2020 sendo as mesmas e Reduzir em 20 no m nimo as emiss es de GEE na UE em rela o aos n veis de 1990 e Aumentar para 20 a parte da energia proveniente de fontes renov veis no consu
126. de ocupa o humana foi efetuada com o prop sito de identificar as zonas com diferentes aplica es da energia solar ou seja as zonas para aplica o de sistemas solares com fins dom sticos inseridos geralmente nos edif cios e as zonas desocupadas onde possivelmente poder se ia instalar parques solares de pain is fotovoltaicos desde que as mesmas zonas tivessem uma boa exposi o radia o solar 10 A UE atrav s do JRC desenvolveu um estudo de quantifica o da radia o global e potencial el trico solar no plano horizontal e inclinado timo patente Anexo 2 para coloca o de m dulos fotovoltaicos em Portugal 13 Atrav s dos mapas de radia o do Anexo 2 verifica se uma ligeira melhoria dos valores da radia o solar para a Ilha da Madeira em rela o aos mapas de radia o anteriormente exemplificados uma vez que no mapa de radia o no plano inclinado timo os valores da radia o solar s o mais elevados que nos mapas de radia o solar no plano horizontal 2 5 Tecnologias solares eleitas para implementa o nos edif cios p blicos Hoje em dia existem muitas tecnologias que aproveitam a energia solar para a transformar em diversas formas mas sempre com o objetivo final de poupar a energia produzida atrav s de recursos f sseis Estas tecnologias podem ser pain is t rmicos tubos solares FV concentradores solares entre muitos outros Neste estudo o maior protagonismo caber aos FV enquanto tecnologi
127. de sa da ceessccccssssececesssneececsseeececseueeecseseeeeceeseeaeeeesenaeeeeees 128 Tabela 37 Caracter sticas el tricas de CNtrada csscecesssececesssncececsscececseneeeecssseeeecsesseaeeesssaeeeeees 128 Tabela 38 Caracter sticas el tricas gerais cccccccccsssscececeeecssssssesececeeeesesesseaeeeceeeessessesaaeeeseesenenes 128 Tabela 39 Caracter sticas Mec nicas ssa ss a eaauiaa a aiii ad es SS indecent 129 Tabela 40 Equipamentos de prote o ires eeerereraneareran near ea ae nene area nanaar e aancareaaa 129 Tabela 41 Balan o energ tico mensal e anual para o caso 1 eeesesssecesessteeeeesseeeeceseteeeeeeeeaaeeeees 132 Tabela 42 Balan o energ tico mensal e anual para O CASO 2 eeeseeeeeeeeeeeerererean 132 XI Acr nimos AC Alternating current Corrente Alternada AREAM Ag ncia Regional da Energia e Ambiente da Regi o Aut noma da Madeira BTE Baixa Tens o Especial BTN Baixa Tens o Normal CPV Concentrated Photovoltaics Tecnologias de Concentra o Solar DC Direct current Corrente Continua DGGE Dire o Geral de Energia e Geologia DRAC Dire o Regional dos Assuntos Culturais DROTA Dire o Regional de Ordenamento do Territ rio e Ambiente DRQP Dire o Regional de Qualifica o Profissional EBSC Escola B sica e Secund ria da Calheta EEM Empresa de Eletricidade da Madeira ENE Estrat gia Nacional para a Ene
128. diferen a entre a temperatura do painel e o ambiente 12 Tabela 7 Valores m dios mensais para as temperaturas dos ltimos cinco anos 11 12 Ano Jan Fev Mar Abril Maio Jun Julho Ago Set Out Nov Dez M dia anual 2013 15 2 14 7 151 166 16 3 183 20 3 204 20 00 16 8 2012 14 6 134 148 15 0 181 20 6 21 3 22 0 21 8 198 166 154 17 8 2011 ab al alo ashe ts aN ak 185 IE aX 7 2 9 198 IS 159 7 0 2010 14 8 15 1 14 7 154 166 181 198 21 4 206 194 174 156 17 4 2009 nee were ee 20 4 19 9 17 8 16 4 18 6 M dia Mensal 14 7 14 3 14 5 15 5 168 189 20 2 21 3 20 9 19 7 17 1 15 7 17 5 Os dados da tabela 7 indicam que as temperaturas m dias anuais mantiveram se pr ximas da m dia anual total 17 5 C registando pequenas varia es no valor de 1 1 C 2 4 2 Insola o e mapas de radia o solar A insola o o tempo durante o qual o Sol est a descoberto expresso em horas e d cimos unidades estando muito dependente da nebulosidade e da insola o astron mica insola o m xima poss vel no mesmo intervalo de tempo dada pela tabela 6 atrav s das horas do Sol acima do horizonte A a o conjunta dos dois fatores anteriores faz com que a insola o seja menor no Inverno do que no Ver o ou seja no Ver o a insola o maior do que no Inverno especialmente na RAM Portugal um dos melhores pa ses com maior n mero de horas de insola o totalizando aproximadamente 2 500 horas ano de insol
129. dispon veis neste tipo de tecnologia este poder emergir como detentor de um pequeno mercado particular como por exemplo aplica es em edif cios nos telhados ou em fachadas Este sector intitulado de fotovoltaico integrado em pr dios uma vez que permite poupar nos materiais utilizados para a sua constru o tornando se mais competitivo e apresentando v rias solu es como pel culas transl cidas para integra o em vidros ou solu es integradas em telhas Estas ltimas solu es t m sido fortemente utilizadas por arquitetos e empresas como forma de tornar os seus projetos mais amigos do ambiente A tecnologia de filme fino possui duas fun es publicitadas pelo mercado atual sendo a produ o de energia limpa e a impermeabiliza o de edif cios Outra grande vantagem destas telas solares a sua elevada resist ncia e esperan a m dia de vida til rondando os 50 anos S o estes factos que potenciam e estabelecem esta tecnologia nos mercados mundiais como uma alternativa a ter em conta em projetos de energia renov veis Como tal a ind stria fotovoltaica tem duas prioridades a diminui o dos custos e a subida das efici ncias Estes s o os pilares que mobilizam a ind stria mundial para aproveitar o enorme potencial das tecnologias de filme fino Um facto j pode ser comprovado que o abaixamento consecutivo de custos ao longo dos anos com uma ligeira tend ncia para continuar a diminuir mas ainda est
130. dores devido ao seu custo relativamente baixo em compara o com aos pain is monocristalinos em cerca de 20 Mas nem sempre esta diferen a de pre os compensa a longo prazo Tamb m s o utilizados na microprodu o tendo uma vida til longa mas perdendo para os monocristalinos na sua menor efici ncia 19 Os pain is de sil cio amorfo diferem das estruturas cristalinas dos pain is anteriormente descritos devido ao seu elevado grau de desorganiza o da estrutura dos tomos A utiliza o do sil cio amorfo no uso de c lulas fotovoltaicas tem tido grandes vantagens nas propriedades el tricas uma vez que estas c lulas reagem melhor luz difusa e fluorescente tendo uma menor perda em altas temperaturas e no seu fabrico f cil e barato 19 Como possuem uma efici ncia relativamente baixa O seu uso comercial restringido na microprodu o 20 Recentemente estas c lulas t m sido alvo de grandes investimentos como sistemas fotovoltaicos de baixo custo devido ao facto de apresentar uma absor o de energia solar na faixa do vis vel e podendo ser fabricado com uma deposi o de diversos tipos de substratos As desvantagens deste tipo de c lulas s o baixa efici ncia de convers o em rela o a outros tipos de pain is e devido ao processo de degrada o as c lulas s o afetadas logo nos primeiros meses de funcionamento reduzindo a efici ncia ao longo da sua vida til O uso de baterias num sistema fotovoltaico pod
131. dos mesmos para se tra ar a tend ncia do pre o pago por kWh produzido A 2 de Novembro de 2007 foi aprovado o Decreto Lei n 363 2007 que veio definir uma tarifa nica de refer ncia em regime bonificado de 0 65 kWh durante os 5 primeiros anos e para os primeiros 10 MW de pot ncia de liga o registados a n vel nacional Por cada 10 MW adicionais de pot ncia de liga o inscritos a n vel nacional a tarifa nica aplic vel sucessivamente reduzida em 5 Para o regime geral foi estipulado que a tarifa de venda de eletricidade igual ao custo da energia do tarif rio pelo comercializador de ltimo recurso do fornecimento instala o de consumo de salientar que o regime bonificado para unidades de microprodu o com pot ncias de liga o at 3 68 kW e o regime geral aplic vel a todos os que tenham acesso atividade Ap s o per odo de 5 anos e durante um per odo adicional de 10 anos aplicado instala o de microprodu o anualmente a tarifa nica correspondente que seja aplic vel no dia 1 de Janeiro desse ano s novas instala es que sejam equivalentes ingressando posteriormente no regime geral 44 A 25 de Outubro de 2010 foi aprovado o Decreto Lei n 118 A 2010 que veio definir uma tarifa nica de refer ncia para microprodu o em regime bonificado de 0 4 kWh durante os primeiros 8 anos e de 0 24 kWh durante os ltimos 7 anos resultando numa dura o total de contra
132. e 5 6 4 poder proporcionar uma economia de escala derivada da compra de todos os equipamentos necess rios para a aplica o destes sistemas nos edif cios p blicos selecionados atrav s de um plano integral poderia usufruir de um desconto sobre o pre o total or amentado de aproximadamente 20 Este desconto teria um impacto relevante no retorno do investimento nomeadamente no 4 caso de estudo FV em que o tempo de retorno reduzir se ia de 8 para 6 anos e meio e no 52 caso de estudo T rmico este tempo diminuiria de 5 para 4 anos de notar que os pre os finais das instala es solares para ambos os casos reduziriam para 2 936 880 e 250 077 respetivamente importante mencionar que tendo a hip tese de utilizar a tecnologia t rmica com tubos de v cuo na solu o apresentada para os pavilh es das piscinas optou se simplesmente pela tecnologia de pain is planos porque esta tem incentivos por parte do Estado at 50 do custo do sistema enquanto que os sistemas t rmicos de tubos de v cuo apesar de serem os mais indicados para o aquecimento de guas das piscinas n o est o englobados nestes incentivos ou possuem qualquer tipo de ajuda de momento J os FV dimensionados podem ser submetidos a apoios de programas da UE e em caso de deferimento estes podem atingir cerca de 50 do investimento total inicial por exemplo o programa de financiamento Horizonte 2020 Finalmente afirma se que uma maior efici nci
133. e duas instala es de autoconsumo predefinidas com 20 kW e 10 kW de pot ncia de sa da respetivamente Para tal os modelos dos PV s o iguais e as estruturas de suporte dos PV s o universais a todos os casos de estudo desenvolvidos Assim agrupou se um conjunto de edif cios a cada uma das instala es tipo n o se adaptando os FV a cada situa o pr dio espec fico reduzindo desta forma os custos dos projetos e equipamentos As reas dimensionadas para estes FV foram de 153 m e 77 m para os sistemas de 20 kW e 10 kW respetivamente Logo de toda a rea para instala o dispon vel nos diversos pr dios p blicos s necess rio estas reas para a coloca o dos sistemas de autoconsumo dimensionados Para levar a cabo a an lise destes casos de estudo foi realizado um estudo pr vio do funcionamento dos sistemas de autoconsumo de forma a utilizar se corretamente os programas de simula o e prioritariamente equilibrar a rela o entre o consumo e a produ o de energia fotovoltaica Como os casos em estudo implicam a inten o de fornecimento de eletricidade fotovoltaica ao longo de todo o ano durante a vida til do painel fotovoltaico o planeamento dos FV s baterias tornou se mais complicado porque foi necess rio ter o cuidado de comparar a energia produzida pelo FV com a energia consumida na instala o el trica do pr dio p blico uma vez que o consumo de energia e a quantidade de radia o dispon vel durante o
134. e estudo logo os seus resultados s o fornecidos por defeito Esta inclus o nos casos dos edif cios de servi os p blicos da zona do Funchal perfeitamente aceit vel porque pelo mapa de radia o solar anual figura 7 a zona da Calheta possui melhores ndices de radia o solar que o concelho do Funchal 76 5 3 1 Caracteriza o dos pr dios de servi os p blicos Trata se de edif cios localizados na RAM nas reas do Funchal e da Calheta apresentando valores de radia o solar global di ria m dia anual de aproximadamente 4 4 kWh m dia conforme demonstrado nos mapas de radia o da RAM figura 7 e Anexos 1 e 2 Na figura 56 est o os dados referentes radia o solar horizontal e inclinada onde se encontram os edif cios identificados anteriormente Cap tulo 3 Sec o 3 2 e os poss veis locais de instala o dos FV 5 3 2 Perfil de consumo dos pr dios de servi os p blicos Como atr s mencionado o estudo do tipo de utiliza o e consumo um ponto fundamental para o dimensionamento dos FV de forma a garantir as necessidades de consumo Logo analisou se os consumos de eletricidade dos pr dios de servi os p blicos localizados em diversos pontos da RAM Do estudo das informa es contidas na fatura de eletricidade deste tipo de pr dios e baseando se em experi ncias e estudos anteriormente realizados estimou se uma despesa m dia mensal de aproximadamente 1 000 sendo que os per odos de maior cons
135. e ser ou n o opcional variando consoante o prop sito final nomeadamente para autoconsumo ou aut nomo isolado Se for para autoconsumo as baterias s o um elemento opcional porque estas guardam toda a energia produzida extra que n o est a ser consumida em determinado momento para depois geralmente noite fornecer energia ao pr dio J para os sistemas fotovoltaicos aut nomos estas s o fundamentais para armazenar a energia produzida pelo FV e utiliz la quando necess rio Normalmente as baterias s o do tipo chumbo cido e representam cerca de 15 do investimento inicial o que elevado considerando o seu tempo de vida til entre 7 a 12 anos 19 Resumindo as baterias s o utilizadas nos casos em que a necessidade de energia n o corresponde com o per odo de incid ncia solar A escolha das mesmas realiza se atrav s de uma aproxima o da pot ncia m dia di ria curva P I do painel solar e do tempo de armazenamento necess rio Por fim a fun o principal do inversor de corrente estabelecer a liga o entre o gerador fotovoltaico e a rede el trica AC ou a carga AC Neste contexto a principal tarefa consiste em converter o sinal el trico DC do painel solar num sinal el trico AC ajustando o para a frequ ncia e n vel de tens o da rede que estar ligado ou seja neste caso para a frequ ncia de 50 Hz e para a tens o de aproximadamente 220 V em Portugal 2 5 1 6 An lise da efici ncia dos pain is fotovoltaic
136. eas dispon veis para as instala es solares O cuidado com os n veis de p devido a constru es ind stria ou qualquer tipo de atividades desse g nero vizinhas ao pr dio escolhido tamb m foi considerado Al m disso foram tidos em conta outros fatores de escolha que apesar de n o serem muito importantes n o deixam de ser pertinentes para levar a cabo a identifica o dos edif cios p blicos apropriados para receber os sistemas solares Como exemplo disso foram tidas em considera o as superf cies de instala o de forma a minimizar ao m ximo qualquer altera o constru o extra ou at mesmo estrutura de suporte muito complexa no local de instala o do sistema solar Outro condicionante foi o facto de tentar colocar a instala o do sistema solar seja ele fotovoltaico ou t rmico num local de f cil acesso de maneira a facilitar as manuten es e a realiza o das mesmas nas melhores condi es de seguran a poss veis e a sua fixa o perdure segura durante todo o tempo de vida do sistema A correta identifica o dos pr dios bem como dos sistemas solares a instalar conferem ao mesmo v rias benesses de forma direta ou indireta sendo Diretamente e Redu o de custos de materiais de constru o e Redu o nas contas de eletricidade ou at mesmo a anula o destas e Gera o de energia para venda Indiretamente e Imagem ecol gica e Publicidade associada instala o dos sistemas solares
137. ecimento de guas com temperaturas superiores a 40 C J os pain is t rmicos com coletores solares de tubos de v cuo s o utilizados no aquecimento de grandes quantidades de gua a temperaturas mais baixas 30 C como por exemplo piscinas cobertas ou exteriores Nos ltimos seis anos assistiu se a uma grande explos o na ades o aos pain is t rmicos planos devido aos apoios oferecidos pelo governo nacional redu o IMI abate no IRS e incentivos monet rios e apoios comunit rios provenientes da UE aos custos das instala es t rmicas terem 25 baixado significativamente e a uma maior divulga o e publicidade da tecnologia aliada aos seus excelentes resultados A exig ncia de um estudo energ tico para uma nova habita o ou pr dio de qualquer natureza consciencializou as pessoas para o tema da polui o e das energias renov veis Al m de que consoante a sua avalia o classificada desde a classe A mais eficiente at a classe F menos eficiente aplicando os valores de impostos Imposto Municipal Sobre Im veis IMI a pagar consoante a classe do pr dio sendo a classe A a que paga menos imposto e a classe F a que paga mais 2 5 2 1 Pain is t rmicos com coletores solares de tubos de v cuo Este tipo de sistema possui um rendimento elevado e custos de manuten o muito baixos tornando se assim no sistema de aquecimento de guas mais rent vel dispon vel no mercado atual Este tipo de pain is t rmic
138. een net ang home php consultado a 12 07 2013 38 WGS84 World Geographic System www isa utl pt dm sig sig20002001 TemaSGR wegs84 html 10 04 2014 39 Ferreira Hellen Santos Marconi SIG aplicado a ger ncia de rede de distribui o el trica rural da rea litor nea de Utinga Localizada nos Munic pios do Conde e Alhandra PB Instituto Federal de Educa o Ci ncia e Tecnologia em Geoprocessamento IFPB 2010 40 Chang Aileen Parrales Maria Jimenez Javier Sobieszczyk Magdalena Scott Hammer Copenhaver David Kulkarni Rajan Combining Google Earth and GIS mapping technologies in a dengue surveillance system for developing countries International Journal of Health Geographics Col mbia 2009 41 vila Weiller Oliveira Lorrayne Uso do Quantum GIS e Google Earth para delimita o e an lise de reas de preserva o permanentes da sub bacia do c rrego gua Branca em Goi nia Universidade Federal de Goi s UFG 2013 42 Zambelli Pietro Lora Chiara Spinelli Raffaele Tattoni Clara Vitti Alfonso Zatelli Paolo Ciolli Marco A GIS decision support system for regional forest management to assess biomass availability for renewable energy production Environmental Modelling and Software Volume 38 2012 43 Nova impressora fotovoltaica imprime uma c lula solar a cada dois segundos Green Savers http greensavers sapo pt 2013 08 13 nova impressora fotovoltaica impr
139. energ tico renov vel end geno com muito interesse de explora o Ao n vel do estudo realizado sobre as efici ncias dos m dulos fotovoltaicos verificou se que as mesmas aumentaram ao longo dos anos tendo estabilizado nos 15 aproximadamente para pain is de uso geral 12 gera o ou seja os mais utilizados devido sua boa rela o entre a efici ncia pre o De momento a tecnologia de filme fino 22 gera o est a se revelar muito promissora devido a sua efici ncia 11 e aos pequenos custos que apresenta 1 Wp derivados de materiais e custo de fabrica o baixos 2 Devido s diversas necessidades energ ticas atuais dos edif cios p blicos foram tidas em considera o outras formas de aproveitamento da energia solar sem recorrer sua vertente el trica Ap s um estudo do atual mercado observou se que a tecnologia dos pain is t rmicos colmatava algumas das necessidades fundamentais de v rios pr dios p blicos como o aquecimento da gua de piscinas durante as horas de maior utiliza o Esta alternativa teve em conta o contexto socioecon mico atual baseando a sua escolha na sua utilidade fiabilidade custo desempenho e retorno Al m de se adaptarem perfeitamente s condi es instala o necessidades etc dos edif cios p blicos a implementar Foram tamb m apresentados os programas usados para a simula o dos desempenhos dos sistemas solares t rmicos FV e para a localiza o dos edif
140. ente A venda da energia el trica produzida pode ser realizada mediante dois regimes remunerat rios e Bonificado Permite ao microprodutor ter uma pot ncia m xima de liga o rede el trica de 3 68 kW 11 04 kW para condom nios com instala es trif sicas vendendo a energia a um pre o superior ao valor pago por kW consumido rede el trica p blica 60 e Geral Permite ao microprodutor ter uma pot ncia m xima de liga o rede el trica de 5 75 kW Foi definida uma tarifa nica de refer ncia na qual o comercializador de ltimo recurso compra a eletricidade produzida em unidades de microprodu o renumerando a de acordo com a equa o 4 14 IPC Rem W XP X nl 4 IPC 4 sendo que Remm a renumera o do m s m expressa em Wm a energia produzida no m s m em kWh Pres o valor da parcela de energia da tarifa simples entre 2 3 e 20 7 kVA aplicado no ano de 2012 pelo comercializador de ltimo recurso ao fornecimento da instala o de consumo IPC ef o ndice de pre os no consumidor sem habita o referentes ao m s de Dezembro de 2011 publicado pelo Instituto Nacional de Estat stica INE e o IPC 1 o ndice de pre os no consumidor sem habita o referentes ao m s de Dezembro do ano n 1 publicado pelo INE 14 A n vel de contrato de venda de eletricidade e tarifa dispon vel no regime bonificado h a op o de contrato com uma dura o total de 15 anos contado
141. ente data verificou se um pequeno abrandamento na descida de pre os antevendo uma futura estabiliza o de pre os figura 50 Tendo em conta que os m dulos solares constituem a maior fatia do investimento de uma instala o de pain is fotovoltaicos para realizar um estudo geral dos pre os dos mesmos considerou se a situa o mais comum em Portugal instala o fotovoltaica para microprodu o com uma pot ncia m xima de sa da de 3 68 kW metade da pot ncia contratada para consumo Este tipo de instala o foi a selecionada porque al m de se possuir os pre os praticados desde o ano 2007 esta modalidade foi das primeiras a ser regulamentada O gr fico da figura 50 mostra a tend ncia decrescente dos custos de uma instala o fotovoltaica para microprodu o IVA inclu do assim como a linha de tend ncia e a fun o que representa a evolu o do pre o dos equipamentos Pre o de FV de 3 68 kW Pre o instala o fotovoltaica 3 68 kW Ww e a v a y 6E 144e0161x Figura 50 Hist rico de pre os praticados na RAM para instala es de microprodu o com 3 68 kW de pot ncia Hoje em dia uma instala o fotovoltaica desta dimens o custa aproximadamente 10 000 segundo o gr fico da figura 50 A partir deste gr fico verifica se uma descida constante de pre os das instala es fotovoltaicas fruto da maior liberaliza o e diversifica o do mercado para valores muito mais cativantes
142. eologia DGGE atrav s do manual de instaladores do INETI sendo que esta se relaciona com a altura do Sol sobre a linha do horizonte ao longo do ano tabela 8 e figura 13 23 Tabela 8 Inclina o dos pain is solares consoante o per odo de utiliza o do ano 23 Utiliza o Inclina o Inverno Latitude do local 15 Ver o Latitude do local 15 Per odo Anual Latitude do local 5 21 de Junho 21 de Abril Agosto amp 21 de Mar o Setembro 21 de Fevereiro Outubro O 21 de Dezembro Altura solar s 12 horas Figura 13 Demonstra o da altura solar ao longo do ano 23 No nosso hemisf rio Portugal a orienta o e inclina o recomendada para a instala o dos sistemas solares o Sul geogr fico e entre 25 a 30 24 Quando se fala em instala es solares de grandes dimens es sejam t rmicas ou fotovoltaicas usualmente colocam se os m dulos em fileiras uns atr s dos outros Assim necess rio considerar o sombreamento induzido pelo ambiente circundante rvores pr dios etc mas tamb m o sombreamento que os m dulos projetam entre si figura 14 24 Figura 14 Fen meno do sombreamento entre fileiras de pain is solares 23 Segundo Doninelli 2006 pode se considerar entre cada fila de m dulos solares as dist ncias referidas na tabela 9 para valores de funcionamento m dios anuais figura 15 importante referir que pode se reduzir esta dist ncia em 25 para ca
143. er of micro production in the Funchal area From these installations we have selected a set of 10 with available data and no failures over 2 years to calculate an average annual production of approximately 5800 kWh These values were used in the calculations that follow Payback time for a micro prodution facility with 4 05 kWh in Funchal 40 0 30 0 e Feed in tariff General Regime 20 0 Self consumption 10 0 0 0 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Year Figure 101 Comparison between different types of regimes PT is a key issue to attract investment in this area As can be seen from figure 8 the initial feed in tariffs were designed so that this solution is commercially attractive with a PT around 6 years Gradually these feed in tariffs got worst and even though the installation prices reduced a lot the PT is now over 10 years At the same time the energy prices for consumers increased an astonishing 209 3 over the last ten years and also had to face a VAT increase from 4 to 22 As a result it is now more attractive for investors the use of energy for self consumption or to go to the general regime than to apply for the feed in tariffs It should be noted that the self consumption always had better PT than the general regime Nevertheless self consumption requires that there is enough consumption all the time to use the energy produced which will not be the case for most of the households It is anticipated that the fu
144. era o de energia mensalmente observando se uma produ o anual de aproximadamente 44 MWh 74 Eletricidade produzida MWh E Eletricidade produzida MWh Fevereiro Setembro Novembro Dezembro Figura 59 Eletricidade produzida anualmente em MWh Da an lise dos gr ficos das figuras 58 e 59 verifica se que os sistemas de autoconsumo de 20 kW dimensionados para as escolas p blicas satisfazem uma m dia de 18 9 das necessidades energ ticas mensais de notar que este valor aumenta quando se considera apenas os per odos de funcionamento do FV designadamente nas horas cheias e de ponta sendo suprimido nestes per odos uma m dia mensal de 23 4 das necessidades energ ticas do edif cio escolar Analisando as faturas dos meses de ver o escolas encerradas e considerando as percentagens de supress o das necessidades energ ticas mensais podemos afirmar que nunca haver energia produzida excedente por parte do FV dimensionado Fazendo uma an lise das redu es de emiss es dos GEE aos resultados obtidos atrav s do programa de simula o provenientes da produ o de energia fotovoltaica verifica se uma diminui o de cerca de 15 2 TCO valor da redu o anual bruta de emiss es de GEE A tabela 11 possui alguns valores equivalentes s emiss es evitadas Tabela 11 Exemplos equivalentes s emiss es de CO evitadas 52 Exemplos Equival ncia Consumo de diesel evitado litros 6 531 Lixo reciclado to
145. eria 92 1 pdf accessed 12 07 2013 2 Castro Rui Uma introdu o s energias renov veis E lica Fotovoltaica e Mini h drica Lisboa IST Press 2011 141 NASA Surface meteorology and Solar Energy RETScreen Data https eosweb larc nasa gov cgi bin sse retscreen cgi email rets 40nrcan gc ca amp step 1 amp lat 32 amp lon 16 amp submit Submit accessed 12 07 2013 Magro Carlos Vasquez Manuel Belmonte Pablo Navarro Jos e Cerqueira Maria Atlas da Radia o Solar do Arquip lago da Madeira Funchal LREC 2008 Ervilha Ana e Pereira Jos Avalia o do Potencial Energ tico Solar na Regi o Aut noma da Madeira ERAMAC Maximiza o da Penetra o das Energias Renov veis e Utiliza o Racional da Energia nas Ilhas da Macaron sia e AREAM Ag ncia Regional da Energia e Ambiente da Regi o Aut noma da Madeira Funchal 2005 Ordinance n 2 363 2007 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei 2025 2013 pdf consultado a 12 07 2013 Ordinance n 2 118 A 2010 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei 2025 2013 pdf accessed 12 07 2013 Ordinance n 2 25 2013 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei 2025 2013 pdf accessed 12 07 2013 Ordinance n 34 2011 http www dre pt pdf1s 2011 03 04700 0131601325 pdf accessed 12 07 2013 Rosa Eug nio Pre os da Energia em Portugal www eugeniorosa com Sites euge
146. erpretados os valores das tabelas 14 e 15 concluindo se que o custo de produ o da quantidade de eletricidade fornecida pelo FV atrav s de combust veis f sseis tem o valor de 4 761 83 anuais At ao fim da vida til do FV consegue se uma redu o nas despesas da Regi o na ordem dos 119 045 70 Realizando uma an lise de risco do retorno de investimento verifica se que situa se volta de 11 5 podendo se considerar o risco de retorno do investimento como baixo Para a avalia o do retorno de qualquer investimento recorre se Taxa Interna de Retorno TIR Assim realizou se o gr fico da figura 61 para verificar a distribui o da TIR ap s impostos do capital investido inicialmente 79 Distribui o TIR ap s impostos capital 11 5 Figura 61 Distribui o da TIR 5 4 Caso de estudo 3 Investimento global em sistemas fotovoltaicos nos edif cios selecionados na sec o 3 2 Neste caso de estudo analisa se o impacto que um grande investimento em FV teria na RAM ou seja estudar se o as consequ ncias da instala o de sistemas solares de autoconsumo em todos os edif cios p blicos selecionados no Cap tulo 3 Sec o 3 2 exceto o Complexo Piscinas Ol mpicas do Funchal Assim apresenta se a tabela 16 que cont m todos os edif cios p blicos identificados a pot ncia m xima dos sistemas fotovoltaicos aut nomos a instalar nos mesmos os custos individuais das instala es fotovoltaicas e
147. es de Energia METRE Pretende se que este estudo sirva para impulsionar o investimento nesta rea por parte dos decisores regionais dotando os de um estudo do potencial de produ o de energia solar nos edif cios p blicos da RAM Atrav s de estudos desenvolvidos pelo LREC ERAMAC Maximiza o da Penetra o das Energias Renov veis e Utiliza o Racional da Energia nas Ilhas da Macaron sia e do Joint Research Centre JRC contendo dados do Instituto Meteorol gico IM da Ag ncia Regional da Energia e Ambiente da Regi o Aut noma da Madeira AREAM do LREC e do World Meteorological Organization WMO avaliou se a radia o solar na RAM atrav s de tabelas e mapas de radia o solar contendo a radia o solar global di ria m dia mensal e m dia anual Posteriormente fez se uma an lise da oferta do mercado atual de pain is fotovoltaicos PV em termos de efici ncia distinguindo as v rias gera es de tipos de pain is introduzidos no mercado Foram realizadas v rias pesquisas em diversas reas de energias renov veis e tecnologias existentes para posteriormente se realizar uma sele o e introspe o da informa o essencial ao tema de forma a definir se a fase de desenvolvimento desta tese Com o aux lio da ferramenta computacional Quantum GIS foram identificados alguns edif cios p blicos com a dimens o e exposi o solar apropriada para a coloca o de sistemas solares nos mesmos De seguida foi realizado
148. esssseaeeeceeeesssesssaeseeeeeesseeseeaeeeeeeseesees 126 Figura 89 Dimens es do PV Bosch M240 cccccccsssstececssseececessseeececseaaececsssaeeecesseneeeeceeaueeeensaneess 127 Figura 90 Inversor SMA STP 10000TL 66 eceessccecssssececessseeececsesaececssaeeeceeseeeeeecseaueeeenesaeeess 128 Figura 91 Estruturas transversais Standard tipo 2 e Light tipo 2 n erre 130 Figura 92 Estrutura final de suporte dos PV sagas aatid an galignt dat qd Saad O OR 130 Figura 93 Visor informativo wireless Sunny Beam 67 cccsssccecececsssessnseeeeeeeescessssseaeeeeeeseesees 131 ndice de Tabelas Tabela 1 Rela o entre tecnologias de fontes renov veis 2 ccccssececessseececsenseceessseeeeeseeeeeeeeesaes 4 Tabela 2 Fatores de varia o da irradia o 7 ssccccssssscececssneececsesneeecsesseeececseneecesssaneeesseeneeeeessaes 7 Tabela 3 ngulos utilizados em tecnologia solar 7 eterna eretas 7 Tabela 4 Esta es do IM na RAM 8 ccssscccccccscsssesssseeeceeeeeseessaeseseceeseesseseeaeeeeeeeesssesesaeaeeeeeeseesees 10 Tabela 5 Radia o solar global di ria m dia e m dia anual unidades Wh m dia 8 10 Tabela 6 Dados relativos ao sistema da NASA 9 cc cccccccccessssssssececeeecessesseaeseceeeescnessaeseeeeeeseesees 10 Tabela 7 Valores m dios mensais para as temperaturas dos ltimos cinco anos 11 12 13 Tabela 8 Inc
149. este e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 45 e rea de instala o total poss vel 1 550 m sendo que rea 326 6 m e 2 Area 612 2 m A figura 35 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS addis BROCCPCPSKERBPS 7a oro eaneaeatsaGG Fa ML OMAZAQRAARQAARLO ODBRBrAKOO e amp TSE SRR B ary OW a e a 4 e Comte E Coml rendering order Figura 35 Edif cio 2000 e poss veis reas de instala o de PV De seguida selecionou se o edif cio referente ao Hospital Dr N lio Mendon a localizado na Avenida Lu s Cam es Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 740 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 55 N o Latitude 16 55 28 O o Altitude 107 m e rea de constru o 23 940 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio inferior a 5 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 2 e rea de instala o total poss vel 868 m sendo que rea 378 m e rea 490 m A figura 36 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal DROTA
150. este tipo de solu o sendo a mais relevante o facto de as solu es de produ o e consumo local permitirem a capacidade ou n o de armazenar em pequenas baterias de acumula o os excessos de produ o diurna para aproveitamento noturno A rede el trica p blica serve como complemento sempre que seja necess rio energia extra para suprimir as necessidades de consumo ou seja para colmatar o d fice que possa existir entre a produ o e consumo no local Desta forma pode conseguir se uma redu o muito significativa na fatura de energia sendo esta maior quanto mais alargada for a capacidade de aproveitamento das horas de produ o solar Normalmente os sistemas fotovoltaicos para autoconsumo s o dimensionados para a modalidade instant nea e otimiza o de forma a evitar a inje o da energia produzida excedente na rede cobrindo ent o os consumos energ ticos constantes As vantagens da modalidade de autoconsumo fotovoltaico s o in meras sendo as principais o custo reduzido deste tipo de instala es estando continuamente a baixar a independ ncia do crescimento do pre o da luz e mais importante a melhoria da competitividades das empresas entidades que podem reduzir a fatura de eletricidade nos seus custos operacionais A n vel regional h alguns exemplos de sucesso e aplica o desta filosofia como por exemplo a empresa FactorENERGIA que realizou no Hotel Galo Resort a primeira instala o fotovoltaica em regime de autoco
151. flu ncia no processo de dimensionamento sendo que para diferentes ngulos de incid ncia do Sol ao longo do ano a uma determinada latitude existe um valor m ximo de radia o solar produzida que poder ser obtido se a superf cie recetora estiver inclinada a um determinado ngulo O ngulo de inclina o timo para os meses de Inverno menor radia o maior que no Ver o devido menor altura solar Assim obt m se dois tipos de mapas de radia o mapas de radia o solar no plano horizontal e os mapas de radia o solar no plano timo Ent o para o dimensionamento de sistemas de tecnologia solar utilizam se os ngulos da tabela 3 Tabela 3 ngulos utilizados em tecnologia solar 7 Altura Solar Ys Horizonte 0 Z nite 90 0 Azimute Solar as Sul 0 Este 90 Oeste 90 Inclina o Superficial B Horizontal 0 Vertical 90 Azimute Superficial a Sul 0 Este 90 Oeste 90 Na figura 3 est uma descri o visual dos ngulos utilizados na tecnologia solar a a Azimute Solar y ngulo de eleva o solar a Azimute do colector N Binclina o do colector e none SUs emu Figura 3 Descri o dos ngulos para a tecnologia solar 7 Nas tecnologias solares frequentemente colocada a quest o da influ ncia do alinhamento e inclina o do telhado sistema solar na insola o n mero de horas de brilho solar de forma
152. foi o procedimento utilizado para produzir os mapas da radia o solar da RAM do Atlas da Radia o Solar do Arquip lago da Madeira Na tabela 4 est o indicadas todas as cinco esta es de radia o do IM localizadas na RAM assim como as suas posi es geogr ficas Tabela 4 Esta es do IM na RAM 8 Esta o Longitude O Latitude N Altitude m Funchal 32 38 46 1169532274 58 Areeiro 322 43 15 162 54 27 1510 Lugar de Baixo SIDO Alo aly 172 OS 27 48 Sao Jorge 322 49 54 162 54 27 271 Ponta do Pargo 322 48 44 1625327 312 Na tabela 5 est o registados os v rios valores de radia o global di ria m dia mensal e m dia anual em Wh m para cada uma das diferentes esta es da tabela 4 com base no total dos dias e com dados relativos ao per odo entre 2002 a 2005 Tabela 5 Radia o solar global di ria m dia e m dia anual unidades Wh m dia 8 M s Areeiro Funchal Lugar de Baixo Ponta do Pargo S o Jorge Janeiro 3146 2846 2775 2754 2392 Fevereiro 3194 3419 3474 3469 2982 Mar o 4495 4643 4628 4428 4041 Abril 5130 4683 5044 5577 4893 Maio 6637 5691 6144 6765 5553 Junho 7470 5601 6136 7285 6175 Julho 8023 5614 6024 7232 5770 Agosto 6402 5496 5960 6496 6016 Setembro 5232 5043 5217 5155 4891 Outubro 3790 3691 3879 3862 3617 Novembro 2517 2865 2922 2753 2339 Dezembro 2305 2481 2568 2547 1972 M dia Anual 4873 4345 4570 4868 4226 Na tabela 6 est o os valores medidos par
153. fornecimento e distribui o de energia el trica a todos os edif cios da RAM 2 5 1 5 Constitui o dos sistemas fotovoltaicos Os componentes gerais dos FV s o PV estrutura de suporte para os mesmos reguladores de carga monitor para regulador de carga baterias acumuladores inversor e cabos el tricos Geralmente os PV s o constitu dos por cristais de sil cio existindo atualmente tr s tipos de pain is nomeadamente os pain is Monocristalinos Policristalinos e os Amorfos Os pain is monocristalinos t m esta designa o porque as c lulas fotovoltaicas que os constituem s o feitas por sec es de uma nica pe a de cristal de sil cio Este facto apesar de encarecer o painel compensa porque aumenta a durabilidade do mesmo superior a 25 anos e a sua efici ncia em rela o a pain is mais baratos Estes pain is s o facilmente reconhecidos porque s o mais finos que os policristalinos e t m uma cor azul escura Estes pain is s o a escolha ideal para sistemas de microprodu o 19 Estes t m um custo de fabrico mais caro devido sua complexidade de fabrica o e sua elevada necessidade de energia para serem produzidos 20 J os pain is policristalinos t m esta designa o porque as c lulas solares que os constituem s o feitas a partir de um processo menos rigoroso do que os monocristalinos dos quais s o feitas a partir de v rios cristais Estes pain is acabam por ser a escolha preferencial de muitos consumi
154. grande quantidade de tem ticas e de n veis de aprendizagem estipulou se s se focar no contexto de produ o de energia fotovoltaica em edif cios p blicos mas com o decorrer dos estudos e com outras tecnologias de energia renov vel solar mais rent veis e com melhor retorno de investimento optou se por outra solu o que contribui da mesma forma para a redu o da depend ncia da RAM em rela o aos combust veis f sseis Esta solu o alternativa foi o sistema solar t rmico que satisfaz algumas das necessidades energ ticas atuais dos edif cios p blicos pavilh es das piscinas e tornou esta tese mais interessante atraente e com um conte do mais real para futuras execu es pr ticas de projetos de energia solar na RAM Acerca da orienta o das instala es solares comprovou se que estas podem possuir desvios at 15 do Sul sem prejudicar a efici ncia das mesmas contudo em caso de necessidade verifica se que estes desvios podem ir at 45 sem grandes perdas de efici ncia Apesar de uma inclina o tima seja de 5 abaixo da latitude do local de instala o para a capta o m xima de radia o solar de um painel solar para uma utiliza o anual comprovou se que inclina es que n o ultrapassem os 45 considerando a latitude do concelho do Funchal n o causam perdas relevantes de efici ncia nos sistemas solares Na fase de sele o de pr dios p blicos com a dimens o e exposi o solar apropriada deu
155. gura o padr o O n mero de coletores a utilizar no sistema t rmico a simular varia consoante os perfis de consumo criados para cada caso de estudo desenvolvido posteriormente 2 casos A quantidade de coletores foi definida de acordo com o par metro Rendimento global anual do sistema sendo que a que apresentava maiores percentagens de rendimento global anual a selecionada para cada caso de estudo Ap s o processo de configura o do sistema t rmico a simula o foi realizada Para tal foi realizado o seguinte processo e Selecionou se o separador An lise energ tica a simula o do sistema inicia automaticamente 86 Na caixa Optimiza o sob crit rios energ ticos selecionou se a op o optimizar a orienta o dos colectores e na caixa Constrangimentos assinalou se manter o azimute De seguida clicou se no bot o interativo Optimizar para aperfei oar o sistema para a melhor configura o poss vel em termos de inclina o Nas op es Gr ficos e Guardar Relat rio foi poss vel armazenar os dados do sistema simulado como por exemplo o gr fico da radia o solar horizontal e face dos coletores energia fornecida pelo sistema solar e de apoio em excesso temperaturas etc e o rendimento tico permutador utilizado carga t rmica tubagens balan o energ tico mensal e anual entre outras respetivamente Este separador mostra ainda a Produtividade
156. gura 46 Edif cio da Escola Profissional de Hotelaria e Turismo da Madeira e poss veis reas de instala o de PV De seguida selecionou se o edif cio referente ao Conservat rio Escola das Artes localizado na Avenida Lu s Cam es Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 260 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas 53 e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 38 N o Latitude 16 55 20 O o Altitude 64 m e Area de constru o 3 147 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 177 m A figura 47 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS io Dano o Casta Consinha MAAS OA TS Recor elas Cl a addis QRECELSAADPI Zahoro EEE I TEKI EEE nom OSARRNXNA ALO x T PRE Figura 47 Edif cio do Conservat rio Escola das Artes e poss veis reas de instala o de PV A pr xima escolha recaiu sobre dois edif cios de particular interesse designadamente a Escola B sica e Secund ria da Calheta EBSC e o Centro das Artes Casa das Mudas localizados na Estrada Sim o Gon alves da C mara Calheta e com dist ncias costa inferiores a 60 m O edif cio escolar tem as seguintes caracter sticas
157. horas de ponta e cheias em regime de Baixa Tens o Especial BTE com tarifa tetra hor ria sendo este o regime contratual mais comum entre os edif cios p blicos escolas Evolu o dos pre os da energia O N y 0 0035x 7 1442 x Pre o em kWh produzido Miniprodu o o ta Ur y 0 0082x 16 422 m m Pre o em kWh consumido em BTE horas de ponta e ta E lt s Ww wn e a o a y 0 0054x 10 748 x Prego em kWh consumido em BTE horas cheias 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Ano Figura 52 Pre os pagos por cada kWh produzido em miniprodu o e pre os pagos por cada kWh consumido da rede publica Analisando o gr fico da figura 52 verifica se que as fun es do pre o pago por cada kWh produzido em regime de miniprodu o e por cada kWh consumido nas horas de ponta y 0 0082x 16 422 intersectaram se no ano 2012 ou seja a partir deste per odo compensa consumir a energia produzida pelos FV em regime de autoconsumo em vez de a vender uma vez que o valor recebido por cada kWh produzido inferior ao pre o pago por cada kWh consumido da rede p blica Mantendo a tend ncia atual de aumento do pre o pago por cada kWh consumido nas horas cheias e a estabiliza o do valor recebido por cada kWh produzido observa se atrav s do gr fico da figura 52 e das fun es do pre o pago por cada kWh produzido e da fun o do pre o pago por cada kWh consumido nas h
158. i vel e com melhor retorno financeiro a curto prazo 7 anos para os casos 1 e 2 8 anos para os casos 3 e 4 importante referir que os or amentos selecionados para as instala es fotovoltaicas de 20 kW e 10 kW j incluem contratos de manuten o de 5 anos e os valores apurados nos fluxos de caixa ou cash flows j cont m as despesas de manuten o No 3 caso de estudo foi poss vel avaliar um investimento de larga escala na RAM ao n vel da instala o de v rios PV para autoconsumo Dos resultados apurados neste caso de estudo poss vel afirmar que este investimento seria altamente vi vel uma vez que para o funcionamento durante toda a vida til m dia estimada dos sistemas solares dimensionados 25 anos consegue se obter um lucro de cerca de 1 305 592 Com uma produ o m dia anual de 538 MWh reduz se assim as emiss es de GEE em 187 3 TCO ano devido ao consumo evitado de energia derivada de combust veis f sseis A partir dos resultados obtidos no 3 caso de estudo expandiu se a todos os edif cios p blicos das zonas da Calheta e do Funchal resultando o 4 caso de estudo Neste caso de estudo comprovou se que um investimento em larga escala nestas duas reas seria muito ben fico para a RAM a n vel econ mico e ambiental Com excelentes resultados como a redu o de emiss es de GEE em 1 269 2 TCO ano lucro final de 7 295 474 e uma diminui o de 19 873 852 20 na balan a comercial entende se que
159. icas inclu das nas ferramentas de computa o e Dist ncias entre duas localiza es geogr ficas e Calcular o valor das reas por exemplo em m dentro de uma regi o geogr fica espec fica e Saber quais as caracter sticas geogr ficas que se sobrep em a outras caracter sticas e Ovalor por exemplo em metros de sobreposi o entre as caracter sticas e N mero de localiza es dentro de uma dist ncia espec fica de outra localiza o 32 Estas s o algumas das opera es que se efetua neste tipo de software Estas podem parecer simplistas mas podem ser aplicadas em v rias mat rias de muitas disciplinas e s o muitas vezes 33 tarefas complexas Os resultados das an lises podem ser visualizados no mapa ou em tabelas presentes num relat rio de suporte ger ncia de decis es Para criar um novo projeto necess rio introduzir os dados matriciais e vetoriais das zonas que se pretende analisar sendo neste caso o Funchal e a Calheta Estes dados t m a designa o de Ortofotomapas e Modelo Digital Terrestre MDT Informa o geogr fica requisitada cedida pela Dire o Regional do Ordenamento do Territ rio e Ambiente DROTA Um ortofotomapa basicamente uma fotografia a rea da qual foram extra das todas as distor es causadas pela inclina o da c mara e relevo A sua escala uniforme da que este pode ser utilizado como um mapa 33 Um MDT um conjunto de dados em formato num rico que pa
160. ificou se que apesar da 12 gera o de pain is fotovoltaicos sil cio cristalino ser a mais antiga esta a que apresenta ainda os melhores resultados em termos de efici ncia 15 quando comparadas com os rendimentos dos pain is da 2 gera o 11 Em termos de pre os a 22 gera o de pain is fotovoltaicos designadamente os filme fino sil cio amorfo melhor que a primeira uma vez que possui custos de aproximadamente 1 Wp enquanto que os pain is da 12 gera o t m custos de 2 7 Wp Al m disso as tecnologias de 22 gera o t m uma maior longevidade e versatilidade de utiliza es podendo estas serem inclu das em fachadas de edif cios sem prejudicar a luminosidade no interior dos mesmos Atualmente ambas as tecnologias das duas gera es est o sendo utilizadas e empregues nas v rias instala es fotovoltaicas em diversos pontos do globo selecionando a tecnologia a utilizar consoante as suas condi es como o clima utiliza o verbas dispon veis locais de implementa o etc A n vel da 32 gera o de pain is fotovoltaicos ainda muito cedo para incluir as suas tecnologias num estudo deste calibre devido simplesmente ao facto das mesmas serem ainda muito recentes e de haver muito pouca informa o sobre as mesmas al m do pre o e efici ncias prov veis Apesar disto as mesmas revelam se muito promissoras e capazes de revolucionar o mundo da energia solar tal como se conhece Devido
161. igura 20 mostra se um exemplo da tecnologia de Termossif o a Figura 20 Sistema solar t rmico de coletores planos com o sistema de termossif o 27 2 5 2 2 1 Constitui o dos coletores solares planos Os coletores solares planos s o constitu dos por uma placa absorvente por uma cobertura transparente que permite a passagem da energia solar minimizando as perdas t rmicas do absorvente por um fluido de transporte de calor anticongelante gua ou ar que est encarregue de extrair o calor dos tubos e por fim uma sec o traseira isolante Na figura 21 mostra se a constitui o deste tipo de tecnologia Tanque de armazenamento 15 quente A A Entrada de gua fria SY Tubagem de ascens o de gua quente Isolamento M Figura 21 Tecnologia solar t rmica com coletores planos 28 A placa absorvente composta por uma folha fina de pol meros est veis termicamente de a o cobre ou alum nio sendo revestida com um material escuro e suportada por uma grelha ou serpentina de tubagens O fluido no interior dos tubos circula atrav s de motores el tricos alimentados pela press o da gua da rede p blica n o sendo necess rio uma bomba circulat ria ou eletricidade com origem solar ent o que o calor do absorvente removido pelo fluido circulat rio passando este posteriormente pelas tubagens do dep sito isolado de gua por meio de um permutador de calor ou diretamente 29 2 5 2 3 Comp
162. ime uma celula solar a cada dois segundos consultado a 12 07 2013 44 Decreto Lei n 363 2007 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei w2025 2013 pdf consultado a 12 07 2013 45 Decreto Lei n 118 A 2010 http www edpsu pt pt PRE Microproducao RegulamentaoDocs Decreto Lei w2025 2013 pdf consultado a 12 07 2013 46 FactorENERGIA com primeira instala o de fotovoltaicos em autoconsumo na RAM http www factorenergia pt instalacao autoconsumo html consultado a 12 07 2013 47 Portaria n 764 2002 http www dre pt pdf1s 2002 07 149B00 51305131 pdf consultado a 12 07 2013 48 Eug nio O G da Rosa 17 de Setembro de 2010 Pre os da Energia em Portugal www eugeniorosa com Sites eugeniorosa com Documentos 2010 41 2010 Preco energia Portugal muito superior UE27 pdf consultado a 12 07 2013 49 Pre o da electricidade pode subir 2 8 em Janeiro Renascen a http rr sapo pt informacao detalhe aspx fid 24 amp did 125806 consultado a 15 10 2013 50 PrestEnergia http www prestenergia com ficheiros conteudos files Autoconsumo pdf consultado a 12 07 2013 103 51 Portal ERSE Portal ERSE Bem vindo ao portal da ERSE http www erse pt consumidor electricidade querosercliente tenholigacaoarede Documents Doc umento CiclosHor C3 Alrios Electricidade pdf consultado a 12 07 2013 52 Custo e emiss es de CO2 dos eletrodom sticos http ec europa eu clim
163. instala o Desvio inferior a 5 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 440 m A figura 44 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas do concelho do Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Fewo tots ve Comode Configurache M cdue Vector Mutmcisl Bare de Dados Web Aua aads QRPOLECPGSEADPI Zi KO meaneeuts a FOU ho ETT EET ERA aaGOIOCOIEFRADD Po TGRT PP BJ w ax E E 4 Caim n R P a Fa M Conard renderng arder Figura 44 Edif cio da Escola Secund ria Francisco Franco e poss veis reas de instala o de PV De seguida selecionou se o edif cio referente Escola B sica e Secund ria Dr ngelo Augusto da Silva localizado na Rua do Comboio Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 1 5 km Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 35 N o Latitude 16 54 32 O o Altitude 152 m e Area de constru o 8 050 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 5 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 523 m A figura 45 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo
164. ios anuais mais altos se registaram no Areeiro 4 873 Wh m dia seguindo se de perto a freguesia da Ponta do Pargo 4 868 Wh m dia do concelho da Calheta Seguidamente o Lugar de Baixo com cerca de 4 600 Wh m dia de radia o solar m dia anual depois o Funchal 4 345 Wh m dia e por fim a localidade de S o Jorge registando como radia o solar m dia anual o valor de 4 226 Wh m dia Verificou se ainda que os maiores valores registados para a radiacdo solar m dia mensal foram para os meses de Junho e Julho para as esta es do Areeiro e da Ponta do Pargo correspondendo este per odo ao in cio da esta o do Ver o aproximadamente As maiores diferen as de radia o solar m dia mensal verificadas entre as cinco esta es do IM ocorreram entre o intervalo de tempo de Maio a Agosto evidenciando se as reas da Ponta do Pargo e Areeiro das demais Nos meses de Setembro e Outubro as radia es solares verificadas s o muito semelhantes entre todas as esta es importante mencionar que o valor m ximo registado para a radia o solar foi medido no Areeiro no m s de Julho 8 023 Wh m dia Atrav s do projeto ERAMAC foi realizada outra an lise mais espec fica cidade do Funchal recorrendo para tal a dados meteorol gicos referentes a um per odo de cinco anos 1999 2003 que se encontram compilados no gr fico da figura 5 para a esta o meteorol gica do Funchal Irradia o Solar Global M dia Di ria ao
165. ira camada das c lulas ou porque a energia associada ao fot o insuficiente ou porque o excesso de energia n o transferida para o eletr o perdida sob a forma de energia t rmica De forma a superar esta inefici ncia o desenho de c lulas inclui m ltiplas camadas geralmente duas ou tr s em tandem com bandas de energia distintas Nas c lulas feitas base de jun es de Arseneto de Galio de ndio e de Germ nio atingem se rendimentos superiores a 35 Obviamente que estas solu es aumentam a complexidade e o custo do processo de fabrico al m da estabilidade e valor da efici ncia el trica A figura 11 mostra o aspeto geral de uma c lula fotovoltaica multijun o Cobertura anti reflexo SER Ei n AlnP Bj Grelha n GalnP C lula superior p GalnP a p Galas P t Diodo de t nel a 3 t C lula inferior a GaAs Substrato Figura 11 C lula fotovoltaica multijun o 2 e Tecnologias de concentra o Este tipo de tecnologia possui um tipo diferente de gerador fotovoltaico designado de concentra o CPV Esta tecnologia utiliza um sistema tico constitu do por lentes de Fresnel ou espelhos de forma a concentrar a radia o solar em c lulas fotovoltaicas Estes sistemas atingem efici ncias volta dos 25 na transforma o da energia solar em energia el trica Um atributo relevante deste tipo de sistema de produ o de energia el trica o fac
166. is area Keywords Photovoltaic systems Feed in tariff Payback time Micro Production Mini Production Self consumption 1 Introduction Following a period of strong investment in renewable energy Portugal is now facing a huge reduction in the support for such clean energy sources namely through the reduction of the feed in tariffs and removal of tax incentives The scenery change has been forced by a deep financial crisis but the payback time PT for small investors through the photovoltaic micro production regime has been getting higher and is no longer an attractive investment in spite of a huge reduction of the necessary investment that is now below half of the necessary amount 8 years ago The Region of Madeira RoM situated almost one thousand kilometers south west from the mainland benefits from a good solar exposition and has strong fossil fuel based products dependency It is potentially an ideal location for investing in photovoltaic production for small investors According to the Portuguese legal framework Photovoltaic PV installations can be under several different regimes micro production up to 3 68KW mini production up to 250 KW and general regime The first two benefits from special feed in tariffs mini production only up to 20KW and after that falls into a reverse auction for prices and in the latter energy is bought at the same price the consumers pay until a recent change described in section 2 3 During the l
167. is regime are 0 142 KWh 137 3 Price of Energy As can be seen from the previous section the values of the feed in tariffs have been changing over time Also the prices for energy at the consumer level have been increasing based on inflation and the costs to produce energy but were also subjected to changes in taxes namely a change in VAT value The VAT value was initially of 4 2008 and was increased to 16 2011 and is now of 22 since 2013 but since these values were changed during fiscal years the average value in 2011 was 7 and in 2012 20 5 Figure 5 compares these values considering the prices of energy at the consumer level under the Low Voltage Normal regime BTN up to 20 7 kVA with bi hourly rate which is the most common contractual arrangement in RoM including taxes Prices paid for each kWh produced consumed o oo o a A Price paid in kWh produced Micro y 1E 190e 0 218 production Price paid in kWh consumed in BTN out of 0 0106x 21 199 empty hours 2005 2010 Year o P o N E x N 4 o Ss gt jo Figure 98 Prices paid for each kWh produced in micro production and prices paid for each kWh consumed in the public network Analyzing this graph it can be seen that since 2010 the average value per kWh produced with McP feed in tariff decreased significantly from 0 547 kWh to 0 182 kWh considering the average values along the 15 year
168. is sentidos regista o consumo e produ o num s componente el trico Brevemente ser aprovado um outro decreto lei que introduzir o conceito do contador bidirecional em unidades de autoconsumo contendo todas as condi es e par metros de utiliza o Para a tecnologia de pain is t rmicos h mais recentemente os tubos solares h bridos que geram eletricidade e aquecem gua Para tal esta tecnologia combina o melhor da tecnologia fotovoltaica com a tecnologia solar t rmica a partir de um nico tubo h brido designado de Virtu tecnologia eS Tube 30 A figura 24 mostra o aspeto geral desta Figura 24 Exemplo da inovadora tecnologia Virtu Tube 30 2 7 Programas computacionais utilizados Para simula o das diversas solu es cen rios de implementa o utilizaram se tr s programas de computa o designadamente o Quantum GIS Lisboa QGIS o Solterm e o RETScreen Plus Estes programas foram os selecionados para o desenvolvimento desta tese porque para o caso do software de SIG a identifica o dos edif cios p blicos com exposi o e dimens o apropriada para a instala o de sistemas solares s foi poss vel utilizando este programa selecionando os edif cios p blicos com as carater sticas ideais Ou seja edif cios com boa exposi o solar sem sombreamentos orientados a Sul com inclina es adequadas reas livres para as instala es solares etc A sele o deste programa espec fico surgiu c
169. ito o resultado da diferen a de densidades entre a gua quente aquecida atrav s da energia solar e a gua fria do reservat rio proveniente da rede p blica Estes sistemas n o necessitam de bombas de circula o nem controladores tornando este sistema muito mais econ mico Na figura 16 apresenta se um exemplo deste tipo de sistema 6 e Sistema de Circula o For ada Neste caso o reservat rio colocado separadamente dos pain is solares numa posi o vertical para melhor uniformiza o dos n veis de temperatura e um maior aproveitamento da radia o solar Geralmente a localiza o do mesmo resguardada minimizando as perdas t rmicas A figura 17 mostra um exemplo deste tipo de sistema 6 Figura 17 Sistema de circula o for ada 6 As grandes diferen as entre estes dois processos de aquecimento de guas s o funcionamento e as suas aplica es A n vel das aplica es basicamente deve se ao facto de o sistema de Termossif o ser ideal para aquecimento de volumes pequenos de guas sanit rias uma vez que n o requerem espa o no interior da habita o Normalmente este sistema possui um sistema de apoio como uma simples resist ncia el trica acoplada ao reservat rio de forma a manter a gua quente durante todo o ano em caso de condi es climat ricas desfavor veis J o sistema de Circula o For ada garante uma temperatura m dia anual de 60 70 C sendo mais utilizado em aquecimento de grande
170. iu sobre o Complexo Piscinas Ol mpicas do Funchal localizado no Beco dos lamos Santo Ant nio Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 2 8 km Este complexo tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 39 54 N o Latitude 16 55 59 0 o Altitude 240 m e rea de constru o 8 500 m e Orienta o do pr dio Sudeste Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 5 e rea de instala o total poss vel 551 m sendo que 5 Area 110 m A figura 33 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS Ficheiro Editar Ver Camada Configura es M dulos Vector Matricial BasedeDados Web Ajuda jadas QREPERISERDPI G5 KF OF AD AACS FOX MLOM PP AAARAAALO S ODBRFAKROOC YS S KOE ORR D aew o Ne 5 al LEJ 3 Control rendenng order 319088 1 3615493 2 Figura 33 Complexo das piscinas ol mpicas do Funchal e poss veis locais de instala o dos pain is t rmicos 44 de salientar que este complexo constitu do por quatro piscinas nomeadamente uma piscina ol mpica de 50 metros por 10 pistas uma piscina de 25 metros uma piscina para saltos e ainda uma outra para aprendizagem A quarta escolha foi o Edif cio do Governo Regional localizado na Aveni
171. l do sistema fotovoltaico com garantia de produto de 5 anos expans vel a 10 anos destacando se assim da maioria dos restantes equipamentos da concorr ncia As caracter sticas dos mesmos podem ser visualizadas nas seguintes tabelas 127 Tabela 36 Caracter sticas el tricas de sa da Caracter sticas el tricas de sa da Pot ncia nominal W 10 000 Pot ncia m xima aparente AC 10 000 VA Corrente m xima de sa da A 44 Desconex o da sa da por 0 2 raz es de seguran a s Frequ ncia Hz 50 Cos phi 1 N mero de fases 3 N PE Fenpap a REA v 230 400 Figura 90 Inversor SMA STP 10000TL 66 Distor o Harm nica THD lt 3 Tabela 37 Caracter sticas el tricas de entrada Caracter sticas el tricas de entrada Pot ncia m xima do gerador fotovoltaico W 10 200 Intervalo MPP V Entre 320 a 800 Tens o em vazio V 1 000 Corrente de entrada m xima A 22 N mero de strings N mero de reguladores MPP 2 Tabela 38 Caracter sticas el tricas gerais Caracter sticas el tricas gerais Rendimento M ximo 98 1 Rendimento Europeu 97 5 Consumo pr prio Standby W lt 10 Consumo pr prio Desconex o noturna W lt 5 Frequ ncia do rel gio kHz 9 Conceito de circuito Autom tico s transformador Vigil ncia da rede Normas Europeias 128 Tabela 39 Caracter sticas mec nicas Caracter sticas mec nicas Dimens es comprimento x largura x altura cm 66 5 x 69 x 26 5 Peso
172. la o dos FV dimensionados verificava se uma diminui o de cerca de 187 3 TCO2 ano A tabela 18 possui alguns valores equivalentes s emiss es evitadas 81 Tabela 18 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 Exemplos Equival ncia Consumo de diesel evitado litros 80 349 Lixo reciclado toneladas 64 5 L mpadas incandescentes de 60 W ligadas durante uma hora 4 802 564 Floresta absorvendo di xido de carbono CO hectares 17 2 Congeladores em funcionamento durante 1 hora 1 337 857 Aparelhos de ar condicionados em funcionamento durante 1 hora 360 192 A partir dos resultados obtidos na simula o realizou se uma an lise a n vel financeiro do projeto dimensionado estudando a sua viabilidade financeira e o fluxo de caixa anual Acerca da viabilidade financeira verifica se uma raz o de custo benef cio C B ao fim de 25 anos de vida til total dos sistemas solares de aproximadamente 3 1 o que excelente porque consegue se mais do que triplicar o capital pr prio inicial O retorno do capital investido ocorre em meados do 8 ano conforme verificado pela tabela 19 e figura 63 gr fico de varia o do fluxo de caixa anual acumulativo Tabela 19 Fluxo de caixa anual 1 500 000 Ano Ap s imposto Acumulativo 0 637 450 637 450 ee 1 77 722 559 728 2 77 722 482 007 500000 3 77 722 404 285 E 4 m 326 563 5 Z11422 248 842 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1
173. lares Na figura 67 apresenta se o esquema geral do sistema solar t rmico projetado sem dep sito para ambos os casos permutador ownsuo gt bomba Figura 67 Esquema geral de liga o do sistema t rmico caso 2 De forma a avaliar a viabilidade dos projetos solares dimensionados fez se a tabela 26 com alguns dados como o pre o custo do sistema solar dimensionado incentivos monet rios despesas evitadas manuten es repara es e retorno do capital investido com base nos resultados obtidos atrav s da ferramenta de simula o SolTerm importante referir que os custos das repara es e os pre os das instala es t rmicas dimensionadas foram fornecidos pelo pr prio programa de simula o Tabela 26 Dados dos sistemas solares t rmicos dimensionados Casos Pre o Incentivos Despesas Manuten es Repara es Vantagem Retorno do evitadas capital anos 26 574 13 287 967 931 938 218 57 749 5 46 856 23 428 1 203 738 1 653 384 122 644 4 90 As tabelas 27 e 28 mostram os cash flows dos sistemas t rmicos dimensionados para o caso 1 e 2 respetivamente para um cen rio financeiro sobre 15 anos Tabela 27 Cash flow anual do sistema t rmico do caso 1 Ano Pre odo Incentivos Manuten o Repara es Energian o Balan o Balan o sistema consumida anual acumulado simples 0 26 574 13 287 13 287 13 287 1 54 4 761 4 706
174. lhores solu es de financiamento e apoios dispon veis de forma a minimizar os custos totais dos sistemas dimensionados 6 3 Conclus es Esta foi uma tese de mestrado em que as principais decis es se comprovaram acertadas desde a fase de estudos at s conclus es visto que apesar de terem surgido novas propostas e sugest es para tecnologias solares e regimes de produ o os objetivos propostos inicialmente foram alcan ados Para tal o tempo inicial despendido para efetuar pesquisas analisar as ferramentas de trabalho programas de simula o e selecionar as tecnologias de energias renov veis existentes no mercado com bons retornos de investimento na rea da energia solar foi 96 relativamente superior ao previsto mas crucial para o desenvolvimento da tese revelando se como as op es mais corretas A primeiro an lise realizada foi a avalia o da radia o solar na RAM na qual se concluiu que a Ilha da Madeira prop cia para a instala es de pain is fotovoltaicos e t rmicos assim como outras tecnologias solares aliadas exposi o solar e ao n mero de horas de insola o Isto porque a RAM tem bons valores de radia o solar m dia di ria registando se 4 kWh m dia como o valor m nimo de radia o solar obtido entre os meses de Mar o a Outubro Comprovou se que as zonas com valores m dios anuais de radia o solar mais altos foram as reas pertencentes ao Areeiro seguido do concelho da Calheta Ver
175. lina o dos pain is solares consoante o per odo de utiliza o do ano 23 24 Tabela 9 C lculo do espa amento entre fileiras de acordo com a inclina o 23 25 Tabela 10 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada 74 Tabela 11 Exemplos equivalentes s emiss es de CO evitadas 52 75 Tabela 12 Fluxo de caixa antial s pecissisgoiicaaiag idea ad ada AVEREA ES 76 Tabela 13 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada 78 Tabela 14 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 eee eceesseeeeeessneeeeeeenaeeeeees 79 Tabela 15 Flixo de caixa an al 2 stscinanicocuagusianlunantcdindbesadoosdunennosd tacones risainia adenan iiaa Eaa 79 Tabela 16 Edif cios p blicos selecionados cccessseecesssneececeesececeeseeeeceeseaaececesaeeeeeeseneeeeeeeaaeeeees 80 Tabela 17 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada 81 Tabela 18 Exemplos equivalentes as emiss es de CO2 evitadas 52 cccecesseeeceeseeeeesesnaeeeeees 82 Tabela 19 Fluxo de caixa anual erre nearerae acer arae nana arena near eae near area nana ares nesten naat 82 Tabela 20 Edif cios p blicos selecionados ccessseccceessneececssceeeceeseeeececseaaececeseaeeeceesenseeeeseaaeeeees 83 Tabela 21 Exemplos equivalente
176. logias fotovoltaicas de 12 gera o ou convencionais formadas pelas c lulas de sil cio cristalino dominam o mercado com um share global de 87 Estas c lulas est o repartidas por tr s tipos principais e Sil cio monocristalino Possui a taxa de convers o de energia mais elevada de todos os tipos de pain is situando se entre 14 a 18 em condi es normais e em condi es laboratoriais ideais consegue se 23 Correspondem a cerca de 35 do mercado das c lulas de sil cio cristalino e Sil cio multicristalino ou policristalino Possui uma taxa de convers o de energia entre 11 a 14 em condi es normais e 18 em condi es laboratoriais ideais Representam 49 do mercado das c lulas de sil cio cristalino e Fitas de sil cio Este tipo de c lula tem a taxa de convers o mais baixa situada entre 8 a 10 atingindo os 13 em condi es laboratoriais ideais T m uma participa o residual de 3 no mercado 2 O sil cio um absorvedor de luz relativamente pobre o que implica a utiliza o de camadas de material com espessura de algumas centenas de microns u o que significa uma utiliza o de material semicondutor n o desprez vel face energia a produzir Entretanto o seu uso em c lulas fotovoltaicas muito relevante devido s caracter sticas de estabilidade obtidas com relativamente boas efici ncias situando se entre 11 a 16 correspondendo a cerca de metade a dois ter os do m ximo te rico 2 A
177. longo de um ano Funchal Irradia o Solar global kWh m Leggi a RB E m E oy E 1163146 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 346 361 Dia Figura 5 Irradia o solar global m dia di ria ao longo do ano para o concelho do Funchal 10 11 Os picos irrealistas apresentados no gr fico da figura 5 por exemplo nos dias 164 e 219 necessitam de tratamento assim como as lacunas existentes em alguns per odos Estes picos s o anormais porque muito improv vel obter cinco valores semelhantes para a radia o solar nos mesmos intervalos de tempo dias 164 e 219 e durante cinco anos muito distantes dos valores m dios verificados pr ximos desse per odo Assim os dados que pareciam d spares foram suprimidos e foi procedida uma intensiva interpola o de dados atrav s do m todo de an lise de tend ncias para os per odos em falta que eram suficientemente pequenos e pass veis de serem estimados atrav s de valores existentes antes e depois 10 O projeto ERAMAC cont m ainda dados meteorol gicos di rios da Ilha da Madeira referentes a um per odo de nove anos 1964 a 1972 apresentando os de seguida no gr fico da figura 6 Radia o Solar Global M dia Di ria ao longo de um ano Funchal g nan b Ww x od N 1 4 Radia o Solar Global kWh m ee 118 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 Dia Figura 6
178. m aplicou se todas as altera es efetuadas ao ficheiro atrav s do bot o interativo Apply A figura 28 apresenta o esquema de cores eleito para o MDT da ilha Madeira assim como a legenda das cores com a altitude correspondente em metros Coluna Valor Propriedades da camada madeira 10 a a as Estio FME mapa de cores Transpar ncia Geral D Metadata Pir mides Histograma Mapa de cor Cor de interpola o Discreto z Adiciona entrada Excluir entrada Classifica Banda 1 v 2 ea a Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada 000000 Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Entrada do mapa de cor personalizada Gerar novo mapa de cores N mero de entradas 19 Modo de dassifica o Intervalo igual X Classificar Restaurar estilo padr o Salvar como padr o Carregar estilo Salvar estilo OK
179. ma de simula o apresentando os na tabela 17 Tabela 17 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada M s Radia o solar di ria Pre o eletricidade Eletricidade Valor inclinada kWh m dia MWh produzida MWh Janeiro 2 80 144 39 32 38 4675 67 Fevereiro 3 73 144 39 35 01 5055 44 Mar o 5 02 144 39 47 45 6851 78 Abril 6 18 144 39 51 11 7380 28 Maio 6 88 144 39 54 31 7842 36 Junho 7 04 144 39 51 7 7463 48 Julho 722 144 39 54 92 7930 45 Agosto 6 91 144 39 55 57 8024 31 Setembro 5 74 144 39 49 15 7097 26 Outubro 4 22 144 39 42 04 6070 58 Novembro 3713 144 39 33 98 4906 71 Dezembro 2 58 144 39 30 64 4424 42 Anual 5 13 144 39 538 24 MAD A Pela tabela 17 verifica se que o melhor valor mensal foi no m s de Agosto 8 024 31 eo mais baixo foi em Dezembro Apesar de Dezembro ter sido o m s com menor produ o energ tica importante salientar que o valor atingido de 4 424 42 n o deixa de ser significativo relativamente mensalidade recebida nos outros meses do ano No gr fico da figura 62 verifica se a varia o de gera o de energia mensal observando se uma produ o anual de aproximadamente 538 MWh Eletricidade produzida MWh E Eletricidade produzida MWh Fevereiro Mar o Setembro Novembro Dezembro Figura 62 Eletricidade produzida por todas as instala es de autoconsumo de 10 kW e 20 kW Fazendo uma an lise s emiss es dos GEE evitadas com a insta
180. milh es de euros estando este valor ainda sujeito a negocia es no mbito do Or amento Global Europeu 5 2 4 Energia solar A energia irradiada pelo Sol para a atmosfera terrestre praticamente constante Esta energia irradiada ou radia o solar vista como a constante solar Eo 1 367 W m relativa a uma rea de 1 m Esta constante tem pequenas altera es provocadas pela varia o da atividade solar explos es solares e com a excentricidade da rbita da Terra Estas altera es que se detetam na gama dos UV s o inferiores a 5 logo n o s o significativas para as aplica es de tecnologia solar A n vel europeu Portugal surge como o pa s com mais exposi o solar registando uma m dia anual de aproximadamente 7 horas dia com uma rece o superior a 1 200W m A energia solar di ria que chega a Portugal em m dia 430 000 GWh sendo o equivalente energia que o pa s consome em 1000 dias aproximadamente 6 A radia o solar possui duas componentes sendo a radia o direta Eqir proveniente do Sol que alcan a a superf cie terrestre sem qualquer mudan a de dire o e a radia o difusa Eq que atinge os olhos do observador atrav s da difus o de mol culas de ar e part culas de p Esta radia o tamb m inclui a radia o refletida pela superf cie terrestre como observado na figura 2 7 Pd j Q Reflex o difus o INSS um gt J S y Radia o Radia o difu
181. mo da UE e Reduzir em 20 o consumo de energia prim ria energia el trica derivada do uso de combust veis Na figura 1 apresentado um gr fico do relat rio publicado pelo Minist rio da Economia de Portugal no qual se observam as metas tra adas o que ainda falta cumprir e a percentagem de conclus o j obtida por cada estado membro da UE Este gr fico refere que Portugal est em quarto lugar na lista dos estados membros da EU mais avan ados no cumprimento das suas metas de produ o de energia el trica 79 atrav s de fontes renov veis at 2020 is Em falta para cumprir objetivo 2020 E Cumprido em 2009 Grau de cumprimento 2009 ixo i e PL Bel RC RU hi Por Aus Fin Figura 1 Metas de introdu o de energias renov veis no consumo de energia total na UE 1 A tabela 1 apresenta a rela o entre as tecnologias das fontes de energia renov veis e as suas poss veis utiliza es Tabela 1 Rela o entre tecnologias de fontes renov veis 2 Eletricidade Transporte Arrefecimento e aquecimento E lico Em terra Onshore No mar Offshore H drico Mini h drico lt 1OMW Grande h drico gt 10MW Solar Fotovoltaico Solar t rmico Solar termoel trico de concentra o Oce nico Ondas Mar s Geot rmico Convencional Uso direto Sistemas geot rmicos avan ados Bombas de calor geot rmicas Bioenergia Biomassa Bioetanol Biomassa Biog s Biodiesel Biog s Biog s Atualmente
182. mosfera Conte do m dio em aeross is e polui o valor t pico o Albedo do solo outras situa es valor t pico 20 e Gravaram se os dados da radia o solar di ria horizontal temperatura ambiente ndice de claridade etc atrav s da op o Guardar climatologia mensal De seguida configurou se o sistema t rmico a simular implementar Para tal realizaram se os seguintes passos e Selecionar o separador Sistemas T rmicos e Nasec o Projectos selecionou se a op o de configura o Sem dep sito Foi a selecionada a op o de configura o sem dep sito uma vez que nos sistemas t rmicos dimensionados para aquecimento da gua das piscinas p blicas n o h necessidade de um dep sito de gua uma vez que o sistema aquecer a gua diretamente como num sistema de circula o for ada mas no lugar do dep sito ser a piscina Figura 67 e Carregou se no cone dos Sistemas de Apoio e selecionou se g s propano como fonte calor fica secund ria auxiliar com um rendimento global predefinido de 75 e Depois programou se no cone Consumo os consumos gerais Piscina Coberta e o n mero de nadadores Perfil de Consumo de acordo com o per odo hor rio di rio e mensal Tabela 24 e No menu de escolha do Equipamento foi selecionado a marca Vulcano Modelo FKT 1S 1W com montagem fixa Orienta o Azimute Sul Inclina o 272 confi
183. n happening in the last decade 2 Legislative framework For small investors currently there are two regimes of selling the energy to the local electrical energy company Micro production McP and Mini production MnP These regimes have changed over time both in terms of feed in tariffs and regulation A short oversight is given in the next section 2 1 Micro production regime The McP regime has an upper limit of 3 68 KW of installed power provided that the installed power is less than half of the hired from the electrical company Reviewing the prices since this regime was created in 2008 the feed in tariff was 0 65 kWh for the first 5 years After that for the next 5 years the tariff is reduced annually according to the ordinance definition to approximately 77 of the value of previous year s tariff Afterwards the paid value goes down to the value of the cost per kWh paid by the consumers general regime 6 At that time in 2008 the cost of each kWh consumed was around 0 11 In 2010 the buying regime is composed of a contract with duration of 15 years divided into two periods the initial with 8 years and the subsequent of 7 At the end the producer is forced to join general regime where energy is bought at the same price the local company sells the energy to consumers 7 The feed in tariff is 0 40 kWh for the first period and 0 24 kWh for the second period and the value of both rates is decreased by 0 02 k
184. ndas em funcionamento durante 1 hora 20 659 41 429 Frigorificos em funcionamento durante 1 hora 100 000 200 532 Secadores de cabelo em funcionamento durante 1 hora 28 923 58 000 Aquecedores em funcionamento durante 1 hora 18 077 36 250 Televisores em funcionamento durante 1 hora 180 769 362 500 importante referir que independentemente das condi es definidas nas simula es como o pre o do combust vel atual e outros par metros em ambos os casos a instala o dos sistemas solares t rmicos dimensionados s o compensadoras tamb m preciso ter em conta que apesar do cen rio financeiro ser de apenas 15 anos a esperan a de vida til de um painel t rmico de aproximadamente 20 anos o que melhora as hip teses de retorno de um investimento nesta rea No Anexo 6 est o os desempenhos detalhados dos sistemas t rmicos para os casos 1 e 2 5 6 4 Investimento global nos pavilh es das piscinas p blicas da RAM Nesta fase do trabalho analisa se o impacto que tem um investimento grande em sistemas solares t rmicos nos pavilh es das piscinas p blicas da RAM nomeadamente no Complexo de Piscinas Ol mpicas do Funchal na piscina Jaime Moniz na piscina da Levada na piscina de Santa Cruz na piscina de Machico na piscina de Santana na piscina da Ponta do Sol na piscina da Calheta na piscina de S o Vicente na piscina do Porto Moniz e na piscina do Curral das Freiras A piscina da Camacha n o entra nesta an lise porque j possui
185. neladas 5 2 L mpadas incandescentes de 60 W ligadas durante uma hora 389 744 Floresta absorvendo di xido de carbono CO3 hectares 1 4 Port teis em funcionamento durante uma hora 292 308 A partir dos resultados obtidos na simula o realizou se uma an lise a n vel financeiro do projeto dimensionado estudando a sua viabilidade financeira e o fluxo de caixa anual Acerca da viabilidade financeira verifica se uma raz o de custo benef cio C B ao fim de 15 anos de aproximadamente 2 2 significando este valor que consegue se mais do que duplicar o investimento inicial ao fim de 15 anos o que excelente uma vez que o sistema ainda est perfeitamente dentro da sua vida til expect vel 25 anos 53 O retorno do capital pr prio investido inicialmente ocorre ao fim do 7 ano conforme verificado pela tabela 12 15 Tabela 12 Fluxo de caixa anual Ano amp Ap s imposto Acumulativo 0 43 950 43 950 1 6 304 37 646 2 6 304 31 342 3 6 304 25 038 4 6 304 18 733 5 6 304 12 429 6 6 304 6 125 7 6 304 179 8 6 304 6 483 9 6 304 12 787 10 6 304 19 091 11 6 304 25 396 12 6 304 31 700 13 6 304 38 004 14 6 304 44 308 15 6 304 50 612 Para avaliar o impacto que este sistema de autoconsumo tem na balan a comercial da RAM s o interpretados os valores das tabelas 11 e 12 concluindo se que o custo de produ o da quantidade de eletricidade fornecida pelo FV atrav s da combust o de fuel 1 458
186. niorosa com Documentos 2010 41 2010 Pre o energia Portugal muito superior UE27 pdf accessed 12 07 2013 Aumento aprovado Eletricidade vai subir 2 8 em 2014 Economia DN http www dn pt inicio economia interior aspx content_id 3587239 amp seccao Dinheiro Viv o accessed 13 02 2013 142
187. no FV Fabricante Bosch Modelo M240 84 unidades Efici ncia 14 6 Temperatura de opera o normal da c lula C 45 Coeficiente de temperatura C 0 40 rea do coletor solar m 1 64 O Or Os 10 05 Os O o Perdas diversas 1 S o necess rias 84 unidades do PV eleito Bosch M240 para o FV dimensionado possuir 20 kW de pot ncia instalada tendo sido calculado este n mero atrav s do seguinte racioc nio Pot ncia instalada Pot ncia do PV Unidades 240 W 84 20 160 W 20 kW A efici ncia fornecida no datasheet do PV 14 6 sendo este valor confirmado atrav s da equa o 1 e Na parte Inversor foram atribu das as seguintes caracter sticas de acordo com as caracter sticas do inversor eleito no dimensionamento dos FV Anexo 5 o Efici ncia 98 1 o Perdas diversas 1 Os campos referentes a Perdas diversas nas partes Fotovoltaica e Inversor dizem respeito a alguns fen menos de perdas de energia perdas t rmicas ou perdas em linha que ocorrem durante o processo de convers o de energia solar em el trica como por exemplo perdas t rmicas devido a aquecimento do m dulo fotovoltaico diferen a entre a temperatura ambiente e m dulo solar e Foram guardadas as informa es presentes na parte Resumo sobre o fator de utiliza o e eletricidade exportada para a rede atrav s do FV dimensionado No separador An lise de Custos n
188. ns de sat lite e dos dados de radia o solar registados nas esta es de superf cie designado por procedimento de calibra o ou procedimento de normaliza o 8 Esta metodologia vem sendo aplicada em diversos estudos desta natureza oferecendo resultados excelentes no dom nio da radia o solar sendo prova disso o livro Atlas da Radia o Solar do Arquip lago da Madeira Atrav s de estudos recentes verifica se que na RAM a radia o solar recebida muito diferente na zona montanhosa central e no planalto central em rela o zona costeira A influ ncia das montanhas na forma o de elevados ndices de nebulosidade vapor de gua proporciona zona costeira sul uma maior exposi o de radia o solar relativamente costa norte da Ilha da Madeira Todos estes efeitos combinados podem induzir em erro os valores estimados de radia o solar para toda a ilha quando se considera apenas os dados de radia o solar de um n mero pequeno de esta es 8 Mas o uso de imagens de sat lite para a estimativa da radia o solar elimina este inconveniente permitindo obter resultados para a radia o solar numa quadr cula de pontos geogr ficos separados entre si por poucos quil metros A combina o das duas fontes de informa o dados obtidos por imagens de sat lite e os dados registados em terra pelas esta es de superf cie relativos ao mesmo per odo hor rio fornece uma grande fiabilidade pelo que
189. nsumo na RAM e uma das primeiras do pa s Esta modalidade bastante vantajosa e est provada ser economicamente vi vel tendo em considera o que a instala o fotovoltaica produzir eletricidade durante pelo menos 20 anos com um custo muito inferior ao pre o da eletricidade comprada rede p blica 46 Com base nas interpreta es realizadas aos decretos leis sobre os valores m dios pagos por cada kWh produzido em regime de microprodu o e num estudo realizado acerca dos valores cobrados pela EEM por cada kWh c IVA consumido em regime de Baixa Tens o Normal BTN at 20 7kVA com tarifa Bi hor ria sendo este o regime contratual mais comum entre os clientes da RAM realizou se o gr fico da figura 51 Pre os pagos por cada kWh consumido produzido 0 7 0 6 0 5 a a Pre o em kWh mL amp poaa y 1E 190e 0218x i Microprodu o DD TSE rego em et q consumido em BTN horas 0 1 gt et fora do vazio y 0 0106x 21 199 0 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Ano Figura 51 Pre os pagos por cada kWh produzido em microprodu o e pre os pagos por cada kWh consumido da rede p blica Da interpreta o do gr fico da figura 51 pode se afirmar que a partir de 2009 at presente data os valores m dios pagos por kWh produzido para a microprodu o diminu ram consideravelmente passando de 0 547 kWh para 0 182 kWh em 2013 mantendo uma 62 0218x apoiada pelo contexto econ mico atu
190. nte a temperaturas exteriores negativas sendo unicamente necess rio a exist ncia de luz solar uma vez que o vento e as baixas temperaturas t m pouco efeito na efici ncia dos pain is t rmicos de tubos de v cuo 6 A figura 16 mostra um esquema ilustrativo deste tipo de tecnologia C da de isola Superf cie do Dep sito a in Dep sito Entrada Sa da de gua suporte de fixa o Painel Refletor Figura 16 Sistema solar t rmico de tubos de v cuo com sistema de termossif o 6 26 Os sistemas t rmicos com coletores de tubos de v cuo s o de montagem simples e f cil e t m uma grande capta o da radia o solar A gua aquecida utilizando a energia solar incidente nos coletores colocados nos telhados de edif cios ou em paredes direcionadas para o Sol Dependendo dos casos ou situa es os coletores podem ser instalados no solo desde que este esteja orientado para o Sol de forma a receber diretamente os raios solares 2 5 2 1 1 Tipos de aquecimento com o sistema t rmico com coletores de tubos de v cuo Este sistema pode ser empregue em diversas situa es e para v rios fins De seguida s o enumerados e explicados alguns dos principais tipos de aquecimento dispon veis para este sistema 1 Aquecimento de guas Quentes Sanit rias Este tipo de aquecimento pode ser feito de duas formas sendo e Sistema de Termossif o Este sistema utiliza o efeito de termossif o Este efe
191. o 313 144 39 1 514 198 98 Dezembro 2 58 144 39 1 403 179 49 Anual 5 13 144 39 20 556 3152 12 Pela tabela 13 observa se que o melhor valor mensal foi no m s de Agosto 325 48 e o mais baixo foi em Dezembro 179 49 Apesar de Dezembro ter sido o m s com menor produ o energ tica importante salientar que o valor atingido de 179 49 n o deixa de ser significativo relativamente mensalidade recebida nos outros meses do ano No gr fico da figura 60 verifica se a varia o de produ o de energia mensalmente observando se uma gera o anual de aproximadamente 22 MWh Eletricidade produzida MWh E Eletricidade produzida MWh Fevereiro Setembro Novembro Dezembro Figura 60 Eletricidade produzida pela instala o de autoconsumo de 10 kW O sistema de autoconsumo de 10 kW foi dimensionado para fornecer no m nimo 24 das necessidades energ ticas mensais destes tipos de pr dios Neste caso diminuiu se em 10 kW a pot ncia dos sistemas de autoconsumo em rela o aos implementados nas escolas devido ao facto dos pr dios com servi os p blicos encerrarem normalmente s 18h e aos fins de semana Como os FV ainda produzem energia depois desta hora e nos fins de semana foi necess rio ajustar a pot ncia dos mesmos para suprir as necessidades energ ticas m nimas do pr dio quando encerrado eliminando assim qualquer perda de energia produzida pelo FV Fazendo uma an lise s redu es de emiss es d
192. o de resultados Verificou se a import ncia de possuir uma ferramenta de SIG particularmente na sele o e identifica o dos pr dios p blicos da RAM com a dimens o e exposi o solar apropriada para as diferentes tecnologias solares eleitas anteriormente Com o aux lio desta poderosa ferramenta foi poss vel filtrar todas as escolhas poss veis de acordo com os sombreamentos a que estavam sujeitos os pr dios localiza o altitude inclina o e orienta o das suas coberturas entre outras Nesta fase os estabelecimentos educativos da Ilha da Madeira tiveram primazia pela simples raz o de estarem em contacto direto com o car cter escolar desta tese e ter tido acesso a mais informa es de conte do energ tico das mesmas conseguindo desta forma uma solu o que melhor de adapta s necessidades energ ticas dos pr dios selecionados As escolhas das superf cies de instala o dos sistemas solares nos pr dios selecionados tiveram em conta os fins a que se destinam os pr dios ou seja nos pr dios escolares teve se o cuidado de selecionar os locais mais isolados de forma a evitar poss veis despesas com equipamentos partidos ou avariados devido a atos involunt rios de alunos ou outros acontecimentos No caso da superf cie de instala o escolhida no Edif cio 2000 a instala o de um sistema solar permite poupar n o s na fatura de eletricidade mas tamb m fornece abrigo a v rios n veis sombra chuva vento etc
193. o o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS foe uu um Comando Ompa tdos var Mitte Gente Sete mn quo aUdis QRECPCPLLAADPI LK D Aaaa Sou LOM aAA aaa FO GONRGBranoe e Te ORRH ge Ow a Emm Damo E ma Musso mm sem ea owe ME sem esa os Es e ces sa os E ses esa ms sos Os sus us suo ess A ms o oa e rere Figura 37 Edif cio do Liceu e poss veis reas de instala o de PV e pain is t rmicos 47 importante referir que esta escola tem uma piscina Area 450 m assinalada a cor de laranja e que possui aquecimento de gua que utiliza tecnologias que recorrem a combust veis f sseis para esse fim Mais frente desenvolve se a possibilidade de instala o de sistemas solares neste tipo de estrutura Seguidamente selecionou se o pr dio de ensino referente Escola Profissional Crist v o Colombo localizado na Avenida do Infante Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 177 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 47 N o Latitude 16 54 49 O o Altitude 51m e Area de constru o 425 m e Orienta o do pr dio Sul e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 15 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 1 e rea de instala o poss vel 79 m A figura 38 apresenta o pr dio atr s mencion
194. o solar o painel funciona prontamente e N o necessita de manuten o t cnica exceto uma limpeza peri dica dos tubos de v cuo para remover quaisquer impurezas ou sujidades que provoquem perda de efici ncia e Elevada durabilidade O tempo de vida m dio de um sistema deste g nero nas condi es de funcionamento normais superior a quinze anos e No caso de quebra de um tubo de v cuo o sistema continua a funcionar e a sua substitui o simples e Reduz a depend ncia a sistemas de aquecimento tradicionais e consequentemente as emiss es de GEE e Elevada resist ncia a temperaturas negativas ou positivas elevadas permitindo a sua utiliza o 24h por dia sete dias por semana durante todos os meses do ano 6 2 5 2 2 Pain is t rmicos com coletores solares planos Os pain is solares t rmicos com coletores planos t m a fun o principal de aquecer guas sanit rias Este tipo de sistema aquece tipicamente at 80 das necessidades de gua quente de uma habita o de maneira barata recorrendo unicamente a energia solar Estes sistemas tamb m podem auxiliar no aquecimento central e de piscinas mas com uma efici ncia menor que os pain is t rmicos com coletores de tubos de v cuo nos dias mais frios nublados 29 A n vel de funcionamento este tipo de tecnologia pode utilizar os dois processos de aquecimento de gua anteriormente descritos nomeadamente os Sistemas de Termossif o e de Circula o For ada Na f
195. o valor do consumo m dio di rio n o discrimina os fins de semana s bado e domingo nos quais os consumos s o inferiores m dia di ria foi escolhido o valor de 20 kW de forma a minimizar o excesso de produ o de energia que ocorra durante estes dias 5 2 3 Solu o fotovoltaica dimensionada para os edif cios escolares Ap s a an lise das faturas de eletricidade dos pr dios escolares e sabendo que os mesmos possuem contratos de pot ncia com a EEM superiores a 41 4 kW Tetra hor ria em tarifa de Baixa Tens o Especial BTE e uma pot ncia contratada de 136 kVA se o fator de pot ncia for 1 igual a 136 kW concluiu se que a melhor solu o seria a produ o de eletricidade por fotovoltaico sem inje o na rede p blica e sem armazenamento baterias ou seja o dimensionamento de um sistema fotovoltaico para autoconsumo com uma pot ncia m xima de 20 kW A energia produzida durante o dia consumida pela pr pria instala o reduzindo assim o consumo de energia el trica da rede p blica assim como os custos energ ticos Resumidamente as instala es el tricas presentes nos pr dios escolares t m uma pot ncia contratada de 136 kW pelo que 20 kW s o certamente constantes ou debitados por parte do sistema de autoconsumo sem baterias acumula o Para a realiza o deste sistema de autoconsumo fotovoltaico idealizou se uma rea com aproximadamente 153 m2 importante referir que para esta solu o se obtive
196. odos de 1964 a 1972 ERAMAC e entre 2002 a 2005 LREC Estes dados meteorol gicos foram fornecidos por esta es de radia o solar relativamente pr ximas umas das outras na rea geogr fica em estudo Ilha da Madeira uma vez que se comprovou atrav s de v rios estudos que se as esta es estiverem muito espa adas umas das outras provoca grandes erros ao extrapolar os dados medidos para outras regi es sem dados de radia o solar Nestes estudos foi tamb m verificado que se produziam erros consider veis na extrapola o de dados devido orografia do terreno que era complexa e com grandes e bruscas varia es em altitude conforme se constata pelo relevo da Ilha da Madeira montanhoso e com poucas plan cies Por outro lado com base em estudos passados conclui se que se cometem menos erros se a radia o solar recebida na superf cie terrestre for estimada a partir de informa o extra da de imagens do planeta Terra obtidas atrav s de sat lites meteorol gicos mediante a utiliza o de m todos que determinam a radia o solar tendo em considera o o albedo terrestre e das nuvens 8 de referir que o albedo uma medida relativa da quantidade de luz refletida ocorrendo sobre superf cies de maneira direta ou difusa ou seja a raz o entre a radia o eletromagn tica refletida e a quantidade incidente O m todo que permite estimar o valor da radia o solar de um local a partir da combina o das image
197. omo recomenda o da DROTA atrav s do Eng Lu s Antunes correspondendo s expetativas iniciais e revelando se uma ferramenta poderosa para a realiza o desta tarefa e muitas outras relacionadas com os SIG Segundo o decreto lei n 80 2006 Anexo VI no qual foi introduzido o RCCTE o programa SolTerm foi introduzido como a nica ferramenta reconhecida para o c lculo da contribui o de sistemas de coletores solares para o aquecimento da AQS 31 Assim as ag ncias banc rias utilizam este software para determinar se um projeto solar t rmico espec fico vi vel ou n o autorizando um empr stimo em caso afirmativo O facto de a Universidade da Madeira apenas possuir uma licen a para o software SolTerm relativa ao concelho do Funchal limitou a pesquisa de edif cios p blicos com a dimens o e exposi o solar apropriada para a instala o de sistemas solares t rmicos Da an lise feita parte de simula o dos sistemas fotovoltaicos no SolTerm detetou se que este muito limitado e com algumas defici ncias no seu funcionamento Estas limita es s o ao n vel da oferta de escolha dos PV e inversores tipos de configura es de FV an lises de risco entre outras As defici ncias observadas foram e Erros nos c lculos com o modificador de ngulo de incid ncia para a radia o direta e Guardar e recuperar a informa o sobre o sistema FV dimensionado 32 e Ecr persistente bloqueado seguido de encerramento do p
198. onstitu das por sil cio cristalino Em termos tecnol gicos o mercado atual oferece v rias solu es op es de filme fino descritas de seguida e C lulas de Telureto de C dmio CdTe Este tipo de c lulas o mais difundido entre a tecnologia de filme fino apresentando os melhores m dulos solares comerciais efici ncias na ordem de 10 11 e em laborat rio atingindo os 16 de efici ncia Apesar deste tipo de c lulas j possuir um longo caminho evolutivo ainda encontram se em fase de desenvolvimento e investiga o O maior problema deste tipo de c lulas a conhecida toxicidade do C dmio que coloca em causa a sua benignidade ambiental acrescendo o facto de o Tel rio ser um elemento particularmente raro limitando assim a capacidade de produ o em grande escala Atualmente est o a ser desenvolvidas c lulas com recurso a camadas de Estanato de C dmio Cd2SnO apresentando caracter sticas de condu o capazes de otimizar a pot ncia de sa da A figura 83 ilustra um painel fotovoltaico de CdTe 2 Figura 83 Painel fotovoltaico de CdTe 2 e C lulas de Disseleneto de Cobre ndio G lio CIGS Este tipo de c lulas constitui presentemente a tecnologia mais eficiente de todas as tecnologias de filme fino atingindo rendimentos em opera o comercial de cerca de 11 13 e em laborat rio 20 de efici ncia Estas c lulas t m as vantagens de n o serem suscet veis a degradar se com a exposi o solar e
199. onta com 35 salas de aulas e possui ndices de exposi o solar considerados bons Executaram se ent o simula es no programa RETScreen com seguintes par metros caracter sticas dos pain is fotovoltaicos fra o solar perfis de consumo a uma carga constante localiza o inclina o e orienta o dos m dulos solares entre outros Assim o procedimento efetuado para simular o FV de 20 kW de pot ncia instalada foi e Executar o aplicativo RETScreen 4 e No separador Iniciar colocaram se os seguintes dados de entrada na caixa Informa o sobre o projeto o Tipo de projeto Produ o de eletricidade Tecnologia Fotovoltaica Tipo de grid Rede Central Tipo de an lise M todo 2 Poder calor fico de refer ncia Poder calor fico superior O O O Moeda Euro o Unidades Unidades m tricas O tipo de grid escolhido Rede Central porque o FV dimensionado estar em contacto com a rede p blica de distribui o el trica e o tipo de an lise eleito M todo 2 o m todo que permite realizar as diferentes an lises do FV dimensionado An lise de custos Emiss es Risco etc e Na caixa Condi es de Refer ncia do site foi selecionado o local dos dados clim ticos a utilizar no processo de simula o No menu Localiza o dos dados clim ticos foi escolhida a op o Funchal Madeira Island e foi ativada a op o Mostrar dados de forma a visualizar
200. oras cheias y 0 0054x 10 748 que em finais de 2018 o valor pago por cada kWh consumido ultrapassar o valor recebido por cada kWh produzido 63 Os valores dos pre os pagos por cada kWh consumido da rede p blica em BTN e BTE presentes nos gr ficos das figuras 51 e 52 aumentaram sempre anualmente sendo as varia es verificadas nestes valores tamb m justificadas pelo valor de IVA praticado na altura importante referir que os valores pagos por cada kWh consumido da rede p blica em Portugal s o 13 6 superiores ao pre o m dio da UE e com perspetivas de um novo aumento de 2 8 proposto pela Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos ERSE a introduzir em 1 de Janeiro de 2014 48 49 4 4 An lise do retorno do investimento microprodu o e previs es futuras O gr fico da figura 53 apresenta os anos necess rios para obter o retorno do investimento de uma instala o de microprodu o em diferentes regimes consoante o ano do investimento realizado instalada na zona do Funchal Este gr fico resultou da simula o no RETScreen de um FV com uma pot ncia de 3 68 kW com uma produ o anual de aproximadamente 5272 85 kWh e com os valores pagos por kWh produzido praticados em cada ano Retorno do investimento para uma instala o fotovoltaica de 3 68 kW Regime Bonificado Autoconsumo a Regime Geral 2008 2010 2012 2014 Ano Figura 53 Retorno do investimento de uma instala o de micro
201. orrente tens o do gerador fotovoltaico determinando o Ponto de M xima Pot ncia MPP A efici ncia t pica dos sistemas reguladores de pot ncia segundo a literatura especializada neste tema varia entre 90 e 96 Neste cap tulo s o analisados e interpretados diversos estudos patentes no livro Atlas da Radia o Solar do Arquip lago da Madeira no projeto realizado pelo ERAMAC Avalia o do potencial energ tico solar na RAM e nos mapas de radia o solar global nos planos horizontal e inclinado timo provenientes do JRC Estes utilizaram diversas fontes de informa o com v rios dados de esta es meteorol gicas designadamente do Instituto de Meteorologia IM do LREC da AREAM e do WMO Para que um estudo desta natureza seja considerado v lido em termos estat sticos fundamental dispor de um certo n mero de esta es bem distribu das pela rea geogr fica em estudo com dados registados simultaneamente durante muitos anos completos e com poucas falhas O per odo dado para a realiza o de uma disserta o de mestrado demasiado curto para obter uma amostra de dados pr pria fidedigna para se ter em considera o na an lise da avalia o solar na RAM Assim foram utilizados os dados que possuem o maior conjunto de dados hist ricos de anos completos de maneira a realizar um estudo o mais cred vel poss vel Os dados meteorol gicos para an lise e estudo da radia o solar global da RAM cobriam os per
202. os Os sistemas de produ o de energia fotovoltaica convertem diretamente a energia solar em energia el trica Estes sistemas s o constitu dos por um conjunto de pain is de material semicondutor PV e um sistema de suporte que inclui a cablagem o inversor DC AC que indispens vel em sistemas conectados rede p blica ou o regulador de carga e as baterias fundamentais nos FV isolados Os PV s o os elementos mais importantes do FV porque atrav s destes que ocorre o processo de convers o de energia solar em el trica logo a efici ncia total do FV est diretamente associada efici ncia dos PV A efici ncia do m dulo fotovoltaico n define a percentagem de energia solar transformada em energia el trica sendo esta obtida atrav s da rela o entre a pot ncia gerada pelo m dulo e a irradia o incidente sobre o m dulo 1 Segundo Treble 1980 e Overstraeten e Mertens 1996 a efici ncia do m dulo pode ser obtida pela equa o 1 21 _ Im p x Vp Uex A sendo que Ic a irradia o solar expressa em W m A a rea til do m dulo solar m Imp a x 100 1 corrente m xima de pico A e Vmp a tens o m xima de pico expressa em Volts V 21 A efici ncia de um conjunto fotovoltaico num sistema de produ o de energia el trica de acordo com Cardona e L pez 1999 21 pode ser obtida atrav s da rela o entre o total de energia di ria produzida e a energia di ria incidente na su
203. os GEE atrav s dos resultados simulados para a produ o de energia fotovoltaica verifica se uma diminui o de cerca de 7 6 TCO ano A tabela 14 possui alguns valores equivalentes as emiss es evitadas 78 Tabela 14 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 Exemplos Equival ncia Consumo de diesel evitado litros 3 266 Floresta absorvendo di xido de carbono CO3 acres 1 6 Televis es em funcionamento durante 1 hora 146 154 A partir dos resultados obtidos na simula o realizou se uma an lise a n vel financeiro do projeto dimensionado estudando a sua viabilidade financeira e o fluxo de caixa anual Acerca da viabilidade financeira verifica se uma raz o de custo benef cio C B ao fim de 15 anos de aproximadamente 2 1 duplicando o investimento inicial o que muito bom uma vez que o sistema ainda est perfeitamente dentro da sua vida til expect vel 25 anos O retorno do capital investido inicialmente ocorre no fim do 7 ano conforme verificado pela tabela 15 Tabela 15 Fluxo de caixa anual Ano amp Ap s imposto Acumulativo 0 22 000 22 000 1 3 152 18 848 2 32152 15 696 3 3 152 12 544 4 35152 297392 5 3 152 6 240 6 31152 3 088 7 3 152 64 8 3152 3217 9 3 152 6 369 10 3152 9521 11 3 152 12 673 12 3 152 15 825 13 3 152 18 977 14 3152 2 29 15 3 152 25 281 Para avaliar o impacto que este sistema de autoconsumo tem na balan a comercial da RAM s o int
204. os produz mais de 800 W h de energia por 1 m significando este valor que a energia solar que chega a Portugal aproveitada numa grande percentagem 67 Esta efici ncia deve se em grande parte forma cil ndrica do tubo de v cuo que devido sua forma o sol incide sempre sobre ele perpendicularmente reduzindo a reflex o e maximizando a quantidade total de radia o solar a que os coletores est o expostos durante o dia O elemento chave deste sistema de aquecimento de guas s o os tubos de v cuo de alta tecnologia Estes n o s absorvem a radia o solar direta como absorvem o calor do meio ambiente em que est o instalados e a radia o solar difusa c u nublado Ou seja s o capazes de absorver a energia da gama dos raios infravermelhos e ultravioletas UV que penetram as nuvens aquecendo a gua mesmo em dias nublados 6 Este sistema solar baseia se no princ pio de concentra o no qual existe uma superf cie refletora curva que recebe a radia o de todas as dire es Esta curva faz com que os raios sejam projetados para a zona central do tubo de v cuo concentrando os e assim elevando a temperatura 6 Esta temperatura transmitida para a parte superior do coletor para aproveitamento posterior sendo a transmiss o realizada atrav s de dois processos designadamente fluxo direto ou com tubo de calor O facto de existir um espa o em v cuo no tubo permite uma capta o constante de energia mesmo quando prese
205. os seus respetivos constituintes n o serem t xicos A principal dificuldade t cnica das c lulas CIGS est inerente elevada complexidade da camada de absor o formada por cinco elementos Esta caracter stica provoca complica es na obten o de uma camada igual de deposi o ao longo do substrato fazendo aumentar as despesas de produ o Outro fator prejudicial para a dissemina o desta tecnologia pelo mercado a reduzida disponibilidade do ndio cujas reservas mundiais conhecidas chegariam apenas para alguns GWp tornando o produto final caro A figura 84 mostra um exemplo de uma c lula fotovoltaica CIGS 2 Figura 84 C lula fotovoltaica CIGS 2 121 e C lulas de Sil cio amorfo a Si O sil cio amorfo uma forma de sil cio sem estrutura cristalina tendo defeitos estruturais que normalmente impediriam a sua utiliza o em c lulas fotovoltaicas Mas se ao sil cio amorfo for adicionada uma pequena quantidade de hidrog nio atrav s de um processo designado hidrogeniza o os tomos de hidrog nio combinam se quimicamente de forma a minimizar as consequ ncias negativas dos defeitos estruturais Atrav s da tecnologia denominada standard depositado sil cio amorfo hidrogeneizado num substrato usualmente de vidro mas com a possibilidade de ser outro substrato flex vel por um processo conhecido na literatura por Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition PECVD a uma temperatura de cerca de 20
206. os seus totais Tabela 16 Edif cios p blicos selecionados Edif cios P blicos Pot ncia do sistema Pre o das instala es rea de fotovoltaico kW solares instala o m7 DROP 10 22000 Yi DRAC 10 22000 77 Governo Regional 10 22000 77 Centro das Artes Casa das 10 22000 77 Mudas Edif cio 2000 10 22000 77 Hospital Dr N lio Mendon a 10 22000 77 Escola Crist v o Colombo 10 22000 77 Escola Secund ria Jaime Moniz 20 43950 153 Escola Bartolomeu Perestrelo 20 43950 153 Escola Hor cio Bento 20 43950 153 EBSC 20 43950 1153 Escola B sica dos Louros 20 43950 153 Escola Francisco Franco 20 43950 153 Escola Hoteleira 20 43950 153 Conservat rio Escola das Artes 20 43950 153 Escola Dr ngelo Augusto da 20 43950 153 Silva Escola Gon alves Zarco 20 43950 153 Escola Santo Ant nio 20 43950 153 Total 18 Edif cios 290 637 450 DEZ Este investimento global nos FV dimensionados para estes pr dios possuiria uma pot ncia m xima total instalada de 290 kW e um custo de 637 450 Este investimento teria uma rea de 80 instala o total de 2 222 m dispon vel nos referidos pr dios e bons ndices de exposi o de radia o solar superiores a 4 2 kWh m2 dia Para se avaliar a viabilidade de um investimento desta ordem analisaram se os valores globais de exposi o radia o solar de todos os sistemas fotovoltaicos eletricidade total produzida e os valores c IVA obtidos atrav s do progra
207. os tiveram em conta as necessidades energ ticas de cada tipo de edif cio p blico tendo particular aten o a alguns edif cios cujo seu funcionamento deficiente ou at mesmo inexistente como o caso de algumas infraestruturas p blicas pavilh es de piscinas da Ilha da Madeira importante mencionar que existe um fator que pode afetar o cash flow de um investimento nesta rea da energia solar nomeadamente alguma eventual avaria de um equipamento fora da garantia A respeito da tecnologia fotovoltaica foi considerada a hip tese de aplica o do modelo Energy Service Company ESCO As empresas que trabalham no modelo ESCO que ganham a concess o de instala o de determinado projeto de sistema solar num pr dio p blico afirmam que muitas vezes o tempo de explora o concedido serve apenas para recuperar o investimento feito com pouco ou mesmo nenhum lucro Observando a outra parte do acordo ap s este tempo de explora o os sistemas mudam de posse passando do dom nio privado para o p blico mas com o fator deste sistema instalado j n o estar abrangido por qualquer tipo de garantia ou manuten o assim com menores valores de efici ncia Assim e devido s dificuldades e constrangimentos legislativos particularmente em Portugal esta hip tese foi abandonada neste estudo A possibilidade de um investimento massivo como o presente no 4 caso de estudo ou at mesmo no 5 caso de estudo Cap tulo 5 Sec es 5 5
208. pecificamente a identifica o dos edif cios de dimens o e exposi o solar apropriada baseou se a escolha dos edif cios p blicos apropriados recorrendo s ferramentas dispon veis no programa QGIS Este software possui uma interface gr fica muito intuitiva e f cil de utilizar disponibilizando v rias op es como a determina o de declives inclina es cotas entre muitos outros Este muito utilizado por engenheiros respons veis pelo Ordenamento do Territ rio e Ambiente e por consultores de projetos das diversas reas relacionadas com o territ rio O QGIS suporta um conjunto de dados vetoriais tendo a possibilidade de no caso de n o aceitar algum formato poder se inserir facilmente um plugin no programa para que o mesmo o possa executar ler Este software quando aplicado ao contexto desta tese permite criar visualizar consultar e analisar dados geoespaciais Estes dados referem se informa o acerca da localiza o geogr fica de uma determinada entidade Para tal necess rio o uso de coordenadas geogr ficas como o valor da latitude e longitude 32 Com este tipo de aplica o poss vel visualizar num ecr de computador ou numa p gina impressa atrav s rendering e informa es geoespaciais mapas est ticos simples imagem ou mapas din micos que podem ser personalizados pelo utilizador atrav s das ferramentas presentes no ambiente do programa Seguidamente apresentam se algumas das an lises t p
209. pend ncia do custo do sil cio faz com que esta tecnologia seja promissora e provavelmente disruptiva em rela o s demais tecnologias do ramo da energia solar Atualmente a tecnologia das nanoantenas est a tentar ultrapassar os problemas associados aos efeitos de resson ncia que podem ser destrutivos em alguns casos 124 Anexo 4 Informa es sobre os FV instalados no Funchal A tabela 32 possui todas as informa es sobre as 10 instala es fotovoltaicas selecionadas para a realiza o do retorno do investimento em microprodu o figura 54 Tabela 32 Carater sticas t cnicas das instala es de microprodu o na zona do Funchal Instala es Pot ncia de cada N de Pot ncia Produ o fotovoltaicas modulo kW modulos Instalada kW kWh 2011 2012 MP2009010110 0 215 18 3 870 5110 4965 MP2009012653 0 215 18 3 870 5878 5675 MP2009009979 0 22 18 3 960 5671 5651 MP2009012918 0 22 18 3 960 5892 5857 MP2009009150 0 225 18 4 050 5626 5581 MP2009009756 0 225 18 4 050 5248 5140 MP2009007146 0 23 18 4 140 6419 6224 MP2009009349 0 23 18 4 140 6142 6196 MP2009010111 0 23 18 4 140 6803 6810 MP2009011653 0 23 18 4 140 5670 5506 M dia 0 224 18 4 032 5846 5761 importante mencionar que para efeitos de tratamento de dados e simula o foi utilizado 4 05 kW como valor m dio de pot ncia instalada em FV uma vez que em termos pr ticos e realistas o valor que mais se aproxima da m dia verificada para as pot ncias da
210. perf cie do m dulo 2 Assim o rendimento di rio do conjunto fotovoltaico 7pvd dado pela seguinte equa o 21 Epa npvd 2 Ea sendo que Epy a pot ncia di ria fornecida pelo m dulo expressa em W m e Eq a irradia o di ria na superf cie do conjunto fotovoltaico W m Logo a m dia do rendimento di rio 77 obtida por D npvd 3 Mm D sendo que D o n mero de dias com dados do per odo analisado m Observando o desenvolvimento tecnol gico dos FV verifica se que o maior progresso se deu em grande parte baseado em c lulas de sil cio PV que constituem as tecnologias de 12 gera o Nos ltimos seis anos as tecnologias de filme fino come aram a ganhar mais relevo no mercado devido ao seu processo de fabrico gerar uma poupan a consider vel de mat ria prima 20 inaugurando assim as tecnologias de 22 gera o importante mencionar que algumas das tecnologias de filme fino s o constitu das por sil cio amorfo Atualmente ainda em fase de investiga o e experimenta o as novas tecnologias fotovoltaicas prometem desenvolvimentos assinal veis no m dio prazo correspondendo estas 32 gera o 2 No anexo 3 s o apresentadas as tecnologias de 22 e 32 gera o de PV assim como as caracter sticas sobre as suas constitui es efici ncias e futuros desenvolvimentos aplica es 2 5 1 7 1 Tecnologias de 1 gera o Sil cio Cristalino As tecno
211. pesar do mercado ser fortemente dominado pelas c lulas de sil cio cristalino 12 gera o outras tecnologias emergentes t m se perfilado como fortes concorrentes s c lulas mono e policristalinas nomeadamente e Tecnologias de elevada efici ncia Como atr s mencionado as c lulas de 12 gera o s o fortemente dominadas pelas c lulas de sil cio cristalino apresentando se no mercado com dois tipos principais monocristalino e policristalino Al m do sil cio foram usados outros elementos no processo de fabrica o de c lulas fotovoltaicas com um principio de funcionamento semelhante mas at agora sem sucesso comercial Destacam se pela sua import ncia os elementos pertencentes aos grupos Ill a V da tabela peri dica nomeadamente o Fosforeto de ndio InP e o Arseneto de Galio GaAs usados em c lulas ditas de jun o simples de alta efici ncia superior a 20 A desvantagem de utilizar estes materiais al m da escassez dos mesmos s o os custos elevados Assim t m sido fortemente aplicados em solu es aeroespaciais como sat lites ou outros objetos utilizados no espa o 2 A utiliza o e desenvolvimento de jun es simples foram abandonados uma vez que numa configura o multijun es destes materiais se atingem n veis de efici ncia superiores ao aumento de 21 custo relativo As c lulas multijun o aparecem para dar resposta ao problema de energia residual da radia o n o absorvida pela prime
212. pot ncia instalada de 10 kW Caso de estudo 2 efetuando as respetivas altera es s vari veis de entrada Como exce o a EBSC est inclu da na mesma an lise deste caso de estudo no qual se utilzou o programa RETScreen com os dados da radia o solar do Funchal para realizar as simula es obtendo os resultados mencionados posteriormente por defeito Esta inclus o na mesma an lise dos casos dos edif cios escolares da zona do Funchal perfeitamente aceit vel e os resultados s o por defeito porque pelo mapa de radia o solar anual figura 7 a zona da Calheta possui melhores ndices de radia o solar em rela o ao Funchal 5 2 1 Caracteriza o dos im veis escolares Trata se de edif cios localizados no Arquip lago da Madeira nas reas do concelho da Calheta e da cidade do Funchal apresentando valores de radia o solar global di ria m dia anual de aproximadamente 4 4 kWh m dia conforme demonstrado nos mapas de radia o da RAM figura 7 e Anexos 1e 2 Utilizou se o programa RETScreen para a obten o de valores como a radia o solar local a produtividade a energia solar Ecoar as emiss es evitadas os custos e analisar o risco do investimento da instala o fotovoltaica dimensionada para a situa o universal atr s descrita Os dados da figura 56 adv m de um coletor da marca Bosch Modelo M240 3BB 240W certificado e selecionado especificamente entre os existentes venda no mercado Os dados dest
213. produ o com 3 68 kW de pot ncia instalada Da an lise do gr fico da figura 53 verifica se que para o regime bonificado o retorno do investimento mais baixo ocorreu no per odo de 2008 a 2012 situando se volta dos 6 5 a 7 5 anos Em 2013 quando ocorreu uma altera o no regime remunerat rio descrita pelo decreto lei n 118 A 2010 houve um aumento do tempo de retorno para aproximadamente 10 anos 9 9 anos O grande aumento verificado foi provocado pela diminui o do valor pago por cada kWh produzido por FV e respons vel por uma forte quebra nos investimentos na rea da energia fotovoltaica desde ent o O aumento apenas foi atenuado gra as ao custo das instala o fotovoltaicas ter mantido a tend ncia decrescente conforme verificado no gr fico da figura 50 A partir de 2013 at ao presente o retorno do investimento em regime bonificado tem aumentado consideravelmente para valores considerados pouco apelativos para investimento gt 10 anos J o regime geral e autoconsumo apresentam se cada vez mais apelativos e com perspetivas de melhores retornos dos investimentos lt 10 anos Atrav s de dados gentilmente disponibilizados pela EEM sobre todos os sistemas fotovoltaicos instalados na RAM verificou se que a pot ncia total instalada na maior parte das instala es fotovoltaicas ultrapassava largamente o limite legal 3 68 kW Assim a partir destes dados foi realizada uma m dia dos valores de pot ncias instaladas de 10
214. psoide Sistema Geod sico Mundial WGS 84 que tem sido melhorado 32 vers o mas nunca alterado na sua base O n mero 84 diz respeito ao ano em que este sistema foi modificado sendo referente ao ano 1984 O WGS 84 um sistema tridimensional de coordenadas simples comum ortogonal e acess vel verificando se uma utiliza o crescente de informa o proveniente de sat lites principalmente atrav s do Sistema de Posicionamento Global GPS 38 Por defeito o MDT apresentado na interface do Quantum GIS renderizado como Banda cinza simples ou seja necess rio definir um esquema de cores para identificar os diferentes relevos altitude ao longo de toda a ilha da Madeira Para tal seguiu se o seguinte procedimento e Na barra de ferramentas selecionou se o separador Ver 39 e Neste separador selecionou se Pain is e ativou se a op o Camadas e No novo painel Camadas abriu se as propriedades do ficheiro MadeiraMDT 10 e Na janela Propriedades da camada MadeiraMDT 10 abriu se o separador Estilo e no quadro Propriedades de bandas simples selecionou se as seguintes op es o Banda Cinza Banda 1 o Mapa de cor Mapa de cores e De seguida abriu se o separador Mapa de cores e introduziu se as diferentes altitudes entradas no quadro Mapa de cor atrav s do bot o Adiciona entrada personalizando cada altitude em valor metros cor e etiqueta e Por fi
215. querido para n veis de pot ncia de sa da semelhante s concorrentes resist ncia estabilidade e durabilidade menor que 10 000 horas de vida til Na figura 86 est um exemplo deste tipo de c lulas solar Figura 86 C lula org nica 61 e Nanoantenas Este tipo de tecnologia solar encontra se ainda em fase de investiga o mas est a dar passos marcantes tendo a perspetiva de vir revolucionar o modo como captada a energia solar Com uma forma de funcionamento completamente distinta das c lulas de camadas sem portadores camadas jun es etc este tipo de tecnologia assenta na ideia de sintonizar uma antena para a frequ ncia da radia o de infravermelho captando a energia do Sol durante o dia e a radia o da Terra ao longo da noite 2 123 Para que este conceito fosse implementado foram essenciais os desenvolvimentos da rea das nanotecnologias permitindo a deposi o de camadas nanosc picas de metal compondo pequenas espirais com espessuras infimas criando assim as nanoantenas Estas possuem a capacidade de captar diversos comprimentos de onda da luz de acordo com a sua dimens o Uma c lula poder ter diversas camadas com nanoantenas de v rios comprimentos permitindo assim aumentar o espetro de radia o absorvida e a sua efici ncia 2 Com a possibilidade de fabrica o em grande escala atrav s de processos de impress o em rolos uma efici ncia de aproximadamente 80 aliada inde
216. r pago por kWh consumido e retorno do investimento Da an lise do gr fico da figura 55 verifica se que o custo por cada kWh consumido em regime BTN fora da hora de vazio tem aumentado anualmente desde 2006 rondando os 21 48 c ntimos atualmente 2014 mas seguindo a tend ncia atual este valor aumentar para 24 61 c ntimos em 2016 Assim de acordo com estas previs es a partir de 2016 ser poss vel investir em instala es fotovoltaicas para autoconsumo sem qualquer incentivo fiscal e com retorno de investimento muito r pido Em 2016 o custo e retorno das instala es FV para microprodu o 4 05 kW rondar o os 6 864 e os 12 5 anos respetivamente Os dados selecionados para esta previs o e estudo da energia foram os valores dos kWh fora da hora do vazio porque regra geral o maior consumo dos edif cios p blicos e dom sticos ocorre durante este per odo e os FV s produzem energia durante esta altura importante referir que o retorno das instala es de microprodu o em regime bonificado patentes nas figuras 53 54 e 55 s decresceu ap s 2014 porque o pre o pago por kWh produzido foi fixo para os valores de 2014 e o custo dos FV continuou a diminuir 4 5 Conclus es Analisando as previs es realizadas aos pre os dos FV para microprodu o patente na figura 50 verifica se que dentro de 3 a 5 anos os pre os rondar o os 5 000 se a tend ncia de diminui o nos pre os dos FV verificada desde h 7 anos
217. ra o consumo Ou seja o contador de produ o contabiliza toda a energia produzida pelo sistema fotovoltaico e o contador de consumo regista toda a energia el trica proveniente da rede p blica consumida pela instala o el trica Assim o utilizador sabe a qualquer altura quanta energia el trica est sendo produzida pelo FV e quanto est consumindo A eletricidade entra nas habita es atrav s de uma caixa designada portinhola e que por sua vez possui fus veis de prote o Nos edif cios de maior pot ncia 90 kVA a portinhola substitu da por um quadro de colunas onde tamb m existem fus veis de prote o e de onde partem as colunas que posteriormente alimentaram os v rios pisos do edif cio assim como os servi os comuns nomeadamente luzes de emerg ncia portas de garagem elevadores e muitos outros Por fim a instala o el trica caracter stica de cada edif cio varia a sua estrutura conforme o fim a que se destina assim como as suas dimens es como expl cito no caso da portinhola importante mencionar que existem outros componentes fundamentais para o bom funcionamento 18 de um FV como os disjuntores e os fus veis que fornecem prote o contra descargas atmosf ricas ou outras situa es an malas No caso de Portugal Continental ao n vel de distribuidores de eletricidade h duas op es sendo p blica ou privada J a n vel regional existe apenas a vertente p blica estando a cargo da EEM o
218. ra uma determinada rea permite associar a qualquer ponto definido sobre o plano cartogr fico um valor correspondente sua altitude 34 Estes dados s o fundamentais nesta aplica o de processamento de dados geogr ficos porque s o os respons veis pela maior parte das tarefas dispon veis na aplica o reas declives etc Estes modelos s o obtidos atrav s da amostragem do fen meno dentro da regi o de interesse Posteriormente as amostras s o processadas de maneira a criar modelos digitais que representam a varia o do fen meno na regi o examinada 34 Na figura 25 mostra se um exemplo do ambiente gr fico do programa QGIS mais concretamente durante o processo de adi o do ficheiro dos ortofotomapas Z Quantum GIS1 8 0 Lisboa Ta Es E Ci a Ficheiro Editar Ver Camada Configura es M dulos Vector Matricial BasedeDados Web Ajuda judas RPPS EDP ST is O E a dy Oy Re RM ti A HZ Abrir uma fonte de dados ster GOAL suportada se as LO nan 9 D 4 Se Tese Programas Ortofotomapas a rar Ortofot p a e E fo s Chanan ii AA m Camadas ax Organizar Nova pasta r 0O MES Data modifica o Tipo FE Ambiente detrat J Calheta 13 0 Pasta d Jg Transfer ncias Funchal 13 04 2013 20 23 Pasta d 37 Dropbox 5 Localiza es G Bibliotecas la 3 Documentos disponivel E Imagens a M sica H Videos NE Computador E 7208793004 C 4 Nome do ficheiro I
219. ram tr s or amentos diferentes de tr s empresas o primeiro or amento tinha um custo total de 30 900 sendo este o pre o praticado por uma empresa sediada em Portugal Continental ou seja existiriam mais 73 encargos devido log stica envolvida num processo deste tipo para uma instala o na RAM o segundo e terceiro or amento foram de 43 950 e 57 279 dos quais ambas as empresas est o sediadas na RAM Assim o valor de refer ncia utilizado nos c lculos que se seguem de 43 950 e foi selecionado segundo v rios crit rios como por exemplo o pre o qualidade dos equipamentos do FV ranking mundial dos PV efici ncia dos inversores entre outros A rea necess ria para a instala o deste sistema solar 153 m est dispon vel em qualquer um dos pr dios p blicos escolares identificados no Cap tulo 3 Sec o 3 2 exce o da Escola Crist v o Colombo na qual optou se pela instala o fotovoltaica de apenas 10 kW de pot ncia m xima uma vez que apenas se possui uma rea de instala o livre de 79 m O custo do sistema poderia ser mais baixo mas utilizaram se bons componentes como os m dulos solares da Bosch monocristalinos com uma efici ncia de 14 6 oferecendo garantias de sa da de pot ncia de 25 anos do produto de 10 anos e produ o de energia de 90 durante os primeiros 10 anos e 80 durante 25 anos Outro exemplo foi o inversor selecionado que possui um excelente rendimento de 98
220. regime ainda mais atrativo No entanto com a subida progressiva dos pre os da energia consumida por clientes BTN e a descida cont nua do custo de sistemas fotovoltaicos para microprodu o foi estimado que mantendo estas tend ncias e se se considerasse o pre o da energia em BTN como valor pago por cada kWh produzido em 2015 o tempo de retorno seria inferior a 5 5 anos Dos casos de estudo examinados conclui se que as tecnologias selecionadas para a implementa o em qualquer situa o analisada s o ben ficas em termos de efici ncia e autonomia energ tica dos edif cios p blicos da RAM fundamentando esta conclus o atrav s dos estudos econ micos feitos para avaliar a viabilidade das solu es dimensionadas Assim da an lise aos poss veis investimentos nas diferentes reas estudadas a n vel das tecnologias fotovoltaica e t rmica verificou se que a energia fotovoltaica a tecnologia que possui uma rela o quantidade custo mais elevada seguida da t rmica A prop sito dos retornos de investimento a tecnologia t rmica a que possui o tempo de retorno mais pequeno entre 4 a 5 anos seguida da energia fotovoltaica entre 7 a 8 anos em regime de autoconsumo Para generalizar tomou se o 3 caso de estudo como exemplo expandindo para todas as zonas da Calheta e do Funchal a instala o de FV em todos os pr dios p blicos destas reas resultando no 4 caso de estudo Assim no 4 caso de estudo foi poss vel observ
221. rgia EPDM Borracha de Etileno Propileno Dieno ERAMAC Maximiza o da Penetra o das Energias Renov veis e Utiliza o Racional da Energia nas Ilhas da Macaron sia ERSE Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos ESCO Energy Service Company Empresa de Servi os Energ ticos EUMETSAT European Organisation for the Exploitation of Satellites FDTI Funda o para a Divulga o das Tecnologias de Inform tica FV Photovoltaic System Sistemas Fotovoltaicos GEE Gases de Efeitos de Estufa GPS Global Positioning System Sistema de Posicionamento Global SIG Sistemas de Informa o Geogr fica IGeoE Instituto Geogr fico do Ex rcito IM Instituto Meteorol gico IMI Imposto Municipal Sobre Im veis INE Instituto Nacional de Estat stica INETI Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia e Inova o JRC Joint Research Centre Centro Comum de Investiga o LCD Liquid Crystal Display Ecr de Cristais L quidos LREC Laborat rio Regional de Engenharia Civil MA Massa de Ar MDT Modelo Digital Terrestre METRE Mestrado em Engenharia de Telecomunica es e Redes de Energia MPP Maximum Power Point Ponto de M xima Pot ncia NASA National Aeronautics and Space Administration Administra o Nacional da Aeron utica e do Espa o PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition POI Points Of Interest Pontos de Interesse PV Photovoltaics Panels
222. rincipais tecnologias que nesta perspetiva se apresentam como sendo as mais relevantes nomeadamente a h drica solar e e lica mas dando mais enfase energia solar No contexto regional das energias renov veis descritas nos subcap tulos anteriores nota se que a energia h drica est bem inserida e h muito tempo competitiva a e lica est em fase adiantada de investimento numa perspetiva de grande e cont nua expans o tendo sido alvo de forte investimento nos ltimos quatro anos por parte da EEM atrav s de uma remodela o dos aerogeradores por outros com maior pot ncia e d bito nominal e refor o dos recursos humanos para manuten o das mesmas j a energia solar est relativamente a dar os primeiros passos no processo de introdu o na rede el trica prevendo se ainda muitas mudan as a este n vel principalmente na redu o de pre os e custos das instala es fotovoltaicas nos pr ximos anos As outras energias renov veis como por exemplo a energia proveniente dos Res duos S lidos Urbanos apesar dos seus elevados potenciais n o t m sido vistas como uma aposta forte neste sector de energias designadas limpas exceto a energia ondomotriz tendo esta sido recentemente mencionada pelo Secret rio do Ambiente e dos Recursos Naturais Manuel Ant nio Correia como uma futura aposta e deixando antever um poss vel investimento nesta rea Nesta tese em que o tema principal diz respeito s energias renov
223. rograma e Simula o e processos de execu o muito lentos e problem ticos Para contornar este contratempo optou se pelo software premiado RETScreen como ferramenta de simula o dos FV estando dispon vel gratuitamente atrav s da Internet e com boa afirma o na rea das energias renov veis principalmente em FV Recomendado por v rias empresas de sucesso neste ramo este programa de simula o surgiu como a alternativa mais cred vel das originalmente propostas Assim recorrendo a esta ferramenta foi poss vel simular os diferentes cen rios de sistemas fotovoltaicos de autoconsumo dimensionados nos casos de estudo analisados na parte mais avan ada deste trabalho A partir das simula es desenvolvidas com estes programas sobre FV e t rmicos foi poss vel realizar an lises em v rias reas de interesse nomeadamente an lise financeira an lise de custos an lise de emiss es an lise de risco or amentos de alguns dos sistemas solares dimensionados entre outras Atrav s destas an lises foi poss vel verificar a viabilidade das diversas solu es apresentadas retirando todas as conclus es acerca do potencial solar dos edif cios p blicos da RAM de salientar que todos estes programas foram fulcrais para o desenvolvimento desta tese uma vez que neles assentam os pontos mais importantes e baseiam as conclus es finais da mesma 2 7 1 Software Quantum GIS Lisboa Tendo por base os objetivos iniciais da tese mais es
224. rova disso s o os muitos pedidos inscri o de novos FV em regime geral no site oficial Renov veis na hora e raros os pedidos para regime bonificado desde meados de Outubro de 2013 67 Cap tulo 5 Casos de estudo 5 1 Introdu o No presente cap tulo analisam se cinco casos de estudo criados especificamente para projetar os custos retorno e emiss es de CO evitadas com a instala o de FV e sistemas solares t rmicos nos edif cios p blicos Estes estudos foram desenvolvidos e baseados nos resultados das simula es efetuadas em diferentes programas e nos dados das informa es energ ticas de cada caso espec fico Os casos de estudo 1 2 3 e 4 s o relativos rea da energia fotovoltaica nos quais a partir das an lises e pesquisas realizadas anteriormente concluiu se que o tipo de instala o fotovoltaica que melhor se adequa aos edif cios p blicos selecionados o sistema de autoconsumo Ou seja s o instala es fotovoltaicas para autoconsumo ligadas rede p blica de forma a suprimir as restantes necessidades energ ticas do edif cio p blico 50 Esta decis o teve como principais argumentos o facto do valor pago por cada kWh produzido ter descido o pre o pago por cada kWh consumido ter aumentado e com previs es de continuar a subir No Anexo 5 Sec o 5 1 apresenta se o esquema de liga o do sistema de autoconsumo dimensionado Para as escolas e edif cios com servi os p blicos considerou s
225. s s emiss es de CO2 evitadas 52 ce eeessseeeceessneeeeeeeneeeeees 84 Tabela 22 Valores obtidos para a instala o fotovoltaica de autoconsumo projetada 84 Tabela 23 Fluxo de caixa an al sise einni caipira q air na 85 Tabela 24 Perfis de consumo nadadores cccesssssececsssseeeceesseeeceesseseceesesaeeecsesaeeeceeseaseeeessaaeeeeess 89 Tabela 25 Valores dos sistemas solares projetados para ambos os casos de estudo 90 Tabela 26 Dados dos sistemas solares t rmicos dimensionados eres 90 Tabela 27 Cash flow anual do sistema t rmico do caso 1 se eerereeeerarereaaeareaa 91 Tabela 28 Cash flow anual para a opera o do sistema solar do caso 2 91 Tabela 29 Exemplos equivalentes s emiss es de CO2 evitadas 52 92 Tabela 30 Investimento global nas piscinas p blicas cobertas selecionadas s 93 Tabela 31 Exemplos equivalentes as emiss es de CO2 evitadas 52 ss 94 Tabela 32 Carater sticas t cnicas das instala es de microprodu o na zona do Funchal 125 Tabela 33 Componentes saga edi ncarnae catch oteecidnenterab paeouien e cause Ou nina 126 Tabela 34 Caracter sticas Cle triCas ccivccsenscnesdasvagatecvaynariceseyied exuivacdensutuabcneeyatee isa ada Caicara 127 Tabela 35 Dimens es E PESO ias sea 0 tiwag Si nainii 127 Tabela 36 Caracter sticas el tricas
226. s desde o 1 dia do m s seguinte ao do in cio do fornecimento sendo subdivididos em dois per odos o primeiro com a dura o de 8 anos e o segundo com a dura o dos subsequentes 7 anos Com a ren ncia a este contrato ou no final dos 15 anos o microprodutor obrigado a ingressar no regime geral 14 O regime de Miniprodu o a atividade em pequena escala de produ o descentralizada de eletricidade Estas instala es produzem eletricidade a partir de recursos renov veis tendo por base uma nica tecnologia de produ o por exemplo e lica ou FV e cuja pot ncia m xima atribu vel para liga o rede de 250 kW na condi o de que exista um consumo efetivo de metade da eletricidade produzida no local de instala o estando consagrado atrav s dos decretos leis 34 2011 e 25 2013 16 14 Neste decreto lei est definido que toda a energia produzida tem que ser vendida rede el trica n o existindo lugar para autoconsumo Os tr mites do processo de ades o a este regime s o em muito semelhantes ao regime de Microprodu o Os crit rios de atribui o de licen as s o por ordem de chegada para o escal o e para os outros escal es por leil o de desconto tarifa bonificada importante mencionar que semelhan a da microprodu o o pre o de venda da energia produzida superior ao pre o do valor de compra de eletricidade sendo que todos os detentores de um contrato de consumo de energia em baixa
227. s dos par metros como a taxa de infla o deriva m dia do pre o da energia vida til ajustes locais equipamento Vulcano entre outros foram mantidos fixos 5 6 1 Caracteriza o dos pavilh es das piscinas Trata se de edif cios localizados na RAM nas reas do Funchal e da Calheta apresentando valores de radia o solar global di ria m dia anual de aproximadamente 4 4 kWh m dia conforme demonstrado nos mapas de radia o da RAM figura 7 e Anexos 1 e 2 Os dados da figura 66 adv m de um coletor da marca Vulcano Modelo FKT 1S 1W certificado e selecionado entre os existentes venda no mercado ap s a simula o inicial obrigat ria no Solterm com o coletor padr o 1 m por pessoa Os dados desta figura s o referentes radia o solar horizontal e inclinada para a rea do Funchal onde se encontram os edif cios identificados anteriormente Sec o 4 2 e os poss veis locais de instala o de coletores solares E Radia o Solar horizontal kWh m E Radia o solar inclinada kWh m Setembro Novembro Dezembro Fevereiro Figura 66 Radia o solar horizontal e inclinada para o concelho do Funchal Comparando os valores da figura 66 com os obtidos para a radia o solar horizontal e inclinada dos pain is fotovoltaicos figura 56 sobressai logo o facto dos pain is t rmicos possu rem melhores ndices de aproveitamento da radia o solar Como
228. s instala es solares do Funchal 4 032 kW 125 Anexo 5 Esquema de liga o do sistema de autoconsumo dimensionado e respetivos componentes 5 1 Esquema de liga o do sistema de autoconsumo dimensionado M dulo Solar Bosch M dulo Solar Bosch f com Modulo de controlo de pot ncia DC AC Cabo de Controlo Figura 87 Esquema de liga o el trico projetado para o FV de 10 e 20 kW de pot ncia instalada 63 5 2 Painel Solar Foram realizados estudos para identificar fornecedores que pudessem garantir certos n veis de qualidade e prazos de entrega Como resultado destes o m dulo fotovoltaico escolhido para a configura o dos projetos de instala es fotovoltaicas para autoconsumo foi da marca Bosch M240 figura 88 com uma pot ncia unit ria de 240W Monocristalino Este m dulo aquele que dos m dulos dispon veis entre os fornecedores selecionados oferece melhor disponibilidade para a quantidade necess ria e n veis esperados Estes oferecem uma garantia de 25 anos de sa da de pot ncia 10 anos de garantia de produto e possuem a certifica o TUV safety class Il As caracter sticas dos mesmos podem ser visualizadas nas seguintes tabelas 64 Tabela 33 Componentes Componentes Tipo de C lula Monocristalino N mero de C lulas 60 C lula mm 156 Conetor MC4 Figura 88 M dulo Solar Bosch M240 65 126 Tabela 34 Caracter sticas el tricas
229. s nesta rea A tecnologia de tubos solares est a ganhar propor es consider veis no mercado das energias renov veis sendo que a adi o deste tipo de tecnologia poderia enriquecer o conte do deste trabalho e principalmente contribuir para a efici ncia e autonomia energ tica dos edif cios p blicos da RAM Posteriormente a execu o pr tica de algumas das situa es citadas nos casos de estudo o patamar seguinte na conquista do objetivo que se definiu enquanto pa s membro da UE para diminuir as emiss es e depend ncia de combust veis f sseis como energia prim ria consumida importante mencionar que parte do conte do desta tese de mestrado Cap tulo 4 foi submetido como objeto de artigo cient fico designado On the actual payback period for small investors in the photovoltaic systems in Portugal a apresentar na confer ncia Porto Controlo 2014 intitulada 11th Conference on Automatic Control tendo j obtido aceita o por parte da organiza o deste evento 59 O Anexo 7 possui o artigo cient fico submetido confer ncia Porto Controlo 2014 na ntegra 100 Refer ncias Bibliogr ficas 1 Portugal o quarto pa s mais perto de alcan ar metas de renov veis da UE para 2020 Museu da Electricidade http www wikienergia pt edp index php title Portugal C3 A9 o quarto pa C3 ADs mais perto de alcan C3 A7ar metas de renov C3 Al1veis da UE para 2020 consultado a 10 04 2014 2
230. s par metros presentes nas faturas de eletricidade designadamente o que se entende por Horas de Ponta Horas Cheias e Horas de Vazio de notar que o per odo hor rio de vazio aplic vel nas tarifas com dois ou tr s per odos hor rios engloba os per odos de vazio normal e de super vazio Estas horas dizem respeito a per odos de tempo que variam consoante a esta o Inverno ou Ver o sendo que na figura 57 est uma explica o gr fica destas horas para a RAM Cada um destes per odos tem diferentes valores de fatura o por cada kWh consumido sendo que o per odo mais caro diz respeito as Horas de Ponta 0 166 kWh seguido das Horas Cheias 0 1336 kWh Horas de Vazio 0 0852 kWh e finalmente as Horas de Super Vazio 0 0794 kWh Como n o se assinala na figura 57 as Horas de Super Vazio regista se que as mesmas ocorrem entre o per odo compreendido da 01h30 s 05h30 Inverno Di s teis S bados e Domingos Ver o Di s teis S bados e Domingos 0 00 23 00 0 00 22 00 20 30 10 30 10 30 12 00 13 00 42 00 Figura 57 Per odos das horas de fatura o 51 Atrav s da an lise das faturas de eletricidade de duas escolas da RAM secund rias foi realizado o gr fico da figura 58 que mostra os consumos m dios mensais das escolas da RAM em kWh 72 m M dia de kWh consumidos nas Horas de Vazio E M dia de kWh consumidos nas Horas de Super Vazio E M dia de kWh consumidos nas
231. s viaturas estacionadas no ltimo piso do referido pr dio visto que este n o possui qualquer tipo de cobertura Nos restantes pr dios p blicos optou se pelas superf cies de instala o tradicionais designadamente telhados e coberturas As superf cies de instala o foram selecionadas tendo em considera o a rea m nima exigida pelas solu es de FV dimensionadas posteriormente e as que oferecem menos adapta es altera es instala o das mesmas evitando custos adicionais Os desvios das superf cies de instala o mencionados nas informa es dos pr dios selecionados s o facilmente colmatados com pequenos ajustes e altera es na estrutura de suporte dos sistemas solares orientando os para o Sul geogr fico De uma primeira an lise aos consumos energ ticos das escolas da RAM verifica se que este ocorre principalmente durante o per odo diurno no qual as despesas por kWh consumido rondam os 0 1336 Ou seja a maior fatia de consumo de eletricidade prov m deste per odo normalmente designado por horas cheias Posteriormente no Cap tulo 5 na Sec o 5 2 2 s o analisados em pormenor estes casos espec ficos e quais as solu es que melhor se adaptam s suas necessidades O edif cio escolar da EBSC e o pr dio do Centro das Artes t m um interesse especial devido ao facto de terem sido escolhidos propositadamente dois edif cios p blicos num dos concelhos mais quentes solarengos e com maior exposi o de r
232. s volumes de gua como por exemplo piscinas escolas pavilh es hot is entre muitos outros onde existem de facto gastos elevados de energia Comparando estes dois sistemas o sistema de Circula o For ada tem a vantagem de ser mais visualmente agrad vel devido a n o possuir o dep sito por cima dos pain is e tem menores 27 perdas de calor A desvantagem deste sistema a dist ncia das tubagens que transportam o fluido t rmico e o seu pre o 1 Aquecimento do Ambiente atrav s da energia solar Para aproveitar ao m ximo a radia o solar dispon vel combina se o sistema solar com o sistema de aquecimento tradicional para aquecimento central Para tal recorre se a radiadores piso radiante ou ventiloconvectores para aquecer a habita o ou salas atrav s da energia acumulada Ao n vel econ mico melhor combinar o aquecimento solar com o piso radiante devido a ter de se utilizar temperaturas inferiores comparativamente aos outros sistemas 6 Assim com a combina o dos sistemas de climatiza o garante se uma melhor efici ncia energ tica Nas figuras 18 a e 18 b est um exemplo deste sistema de aquecimento em piso radiante e outro exemplo deste sistema com radiadores respetivamente a b Radiador d Figura 18 Exemplos de aplica o desta tecnologia em sistemas de climatiza o 6 26 2 Aquecimento de Piscinas Este tipo de aquecimento a aplica o ideal para o uso de pain
233. sa reflectida 4 Radia o directa Figura 2 Radia o solar global e as suas componentes 7 A soma destas duas componentes nomeadamente as radia es direta e difusa equivale radia o solar global no plano horizontal Eg Egir Egir Da figura 2 verifica se que quando o Sol encontra se verticalmente acima de uma determinada rea a radia o solar efetua o percurso mais pequeno atrav s da atmosfera enquanto que quando o Sol se posiciona num ngulo mais baixo por exemplo no horizonte a radia o solar efetua um caminho mais longo sofrendo uma maior absor o e difus o logo disponibilizando uma menor intensidade de radia o solar 7 Os fatores que influenciam a intensidade de radia o para al m da dist ncia como atr s mencionado s o e Massa de Ar fator MA indica um m ltiplo do percurso da radia o solar na atmosfera para um local exato num determinado instante Usando esta defini o com o Sol localizado verticalmente Ys 90 obt m se um valor de MA 1 e Condi es astron micas afetam a disponibilidade de radia o solar e Nebulosidade ou estado do c u a energia irradiada tal como a quantidade de radia o difusa e direta variam com a quantidade de nuvens 7 A radia o solar no espa o sem influ ncia da atmosfera terrestre considerada tendo um espetro de MA 0 Ao passar pela atmosfera terrestre a intensidade da radia o solar atenuada devido a e Reflex o
234. se mantiver Sabendo que os PV s o os componentes mais caros dos FV e que o pre o das instala es fotovoltaicas para microprodu o est a diminuir 66 constantemente pode se generalizar que o pre o das instala es fotovoltaicas de qualquer dimens o pot ncia de sa da tamb m est a diminuir uma vez que estas usam muitos dos componentes presentes nas unidades de microprodu o Da an lise do mercado dispon vel na rea de FV e energia comprovou se que ao longo destes ltimos 5 anos os custos das instala es fotovoltaicas ca ram 48 7 e o pre o pago EEM por cada kWh consumido numa instala o el trica subiu 185 e 187 nas horas cheias e de ponta em regime BTE respetivamente e 209 3 nas horas fora de vazio em regime BTN nos ltimos 10 anos Apesar do aumento do pre o pago por kWh consumido e dos pre os das instala es fotovoltaicas terem reduzido para mais de metade do valor o pre o pago por kWh consumido ainda n o alcan ou o valor pago por cada kWh produzido em regime BTE exceto no caso das horas de ponta figura 52 mas estando para breve se continuar a tend ncia atual O facto de terem sido instalados pot ncias superiores ao permitido pela lei s foi poss vel porque no momento da inspe o o nico elemento do sistema fotovoltaico a ser inspecionado mais cuidadosamente e rigorosamente era o inversor uma vez que este limita a pot ncia m xima a ser debitada pelo FV para a rede de distribui o p
235. seaeeessesansessesanes 8 2 4 2 Insola o e mapas de radia o solar cccccccccccesssssssecececeeecsssesecaeseceesesseeseseeseeeeeesesseeeeaaees 13 2 5 Tecnologias solares eleitas para implementa o nos edif cios p blicos 15 2 5 1 Pain is solares fotovoltaicos ip caiaaiadoa taaiaaanaaanenaanmhndasuenaganneiaonense 15 2 5 2 Pain is solares t rmicos su ii ic cl ES eaaa TEKKE ra VEE Eea a AKIRE Kiia ts 25 2 6 Desenvolvimentos futuros ccrtsiexanneessdevgnnaadeusnta cyadeinannesnnhedannanaudalun toudedendelencanaidenenadieimicdnees 31 2 7 Programas computacionais utilizados ccccccccccessessnsecececeeeceesessesececeeeceesesesaeseeeceesesesenesaeeeeees 32 2 7 1 Software Quantum GIS LiSDOa Qo ceccessssscececececeesesasaeeeceescessesaseeeceesesseesesasaeseeeeeeessesenaeas 33 2 742 SOftware SO ITEM rsen Ud edi EO pa 34 2 7 3 Software RETS Era A gaia sasaeadtaso evan atisadelactsereaatacviasehieinns 35 2 8 COMCIIS AG sacie rnana eaae a ei ia Did anita ida dali Guria aguada 36 Cap tulo 3 Sele o dos edif cios de dimens o e exposi o solar apropriada csseceeeesteeeeesseeeees 38 a AMO CIC AO PE T 38 3 2 Identifica o dos edificios PUBUCOS asia ieeshspcces cit pecaniets Sinaikthcdeeweancveasipnadensitadernianieceetaplaneeiinetens 39 3 3 Discuss o de VSS URAC S uia SG T EE TAE Aae 56 Cap tulo 4 An lise da oferta de pain is fotovoltaicos em termos de pre o sssssssssssssssesss
236. sistemas de aquecimento de gua atrav s de pain is solares bem como sistemas de recupera o de calor como sistema prim rio Realizou se a tabela 30 para avaliar a viabilidade dos projetos solares dimensionados Esta possui alguns dados dos sistemas t rmicos dimensionados casos 1 e 2 para as piscinas acima identificadas como por exemplo o pre o do sistema solar dimensionado incentivos monet rios despesas evitadas manuten es repara es reas de instala o custos das instala es 92 fotovoltaicas energia n o consumida emiss es de CO e os seus totais com base nos resultados obtidos atrav s da ferramenta de simula o SolTerm Tabela 30 Investimento global nas piscinas p blicas cobertas selecionadas Piscina Pre o Incentivos Manuten o Despesas Energia n o Energia n o Emiss es evitadas consumida consumida evitadas kWh ano TCO ano Complexo 46 856 23 428 1653 1 203 738 202 969 83 108 18 85 de Piscinas Ol mpicas do Funchal Jaime 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Moniz Levada 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Santa Cruz 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Machico 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Santana 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Ponta do 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Sol Calheta 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 S o 26 574 13 287 938 967 931 101 191 41 434 9 40 Vicente
237. site Localiza o dos dados cim ticos Ottawa ntl Airport Mostrardado M Secs Screen4 2012 11 23 Minister of Natural Resources Canada 1997 2012 NRCan CanmetENERGY M 4 gt h Iniciar Modelo Energ tico Ferramentas J ja Mo Pronto 1928 30 07 2013 ss SAAE Figura 27 Interface gr fica do software RETScreen 4 As principais caracter sticas do software RETScreen s o PT 2 FH E e Desenvolvimento de um conjunto de novos modelos para avaliar as medidas de efici ncia energ tica para edificios residenciais comerciais e institucionais e Expans o da base de dados clim ticos para 6 700 localiza es de esta es terrestres ao redor do globo e incorpora o da melhorada tecnologia da National Aeronautics and Space Administration NASA designadamente NASA Surface Meteorology and Solar Energy para reas povoadas estando diretamente inseridas no software RETScreen e Expans o das capacidades dos modelos existentes para avaliar tecnologias emergentes como por exemplo a corrente oce nica e a energia das ondas ondomotriz 37 2 8 Conclus o Neste segundo cap tulo tentou se enquadrar as energias renov veis no contexto da energia em geral e da energia el trica em particular Como esta tese est orientada para a produ o de energia el trica a partir de energias renov veis abordou se genericamente as p
238. situando se em valores impr prios para o investimento gt 15 anos na microprodu o em regime bonificado de referir que este aumento provocado pela diminui o do valor pago por cada kWh produzido foi respons vel por uma forte quebra nos investimentos na rea da energia fotovoltaica desde ent o Ainda examinando o gr fico da figura 54 se verifica que atualmente ser mais vantajoso aderir ao Autoconsumo do que ao Regime Geral ou Bonificado uma vez que este o que apresenta valores mais inferiores para o tempo de retorno Este gr fico mostra tamb m que s agora em 2014 o Regime Geral apresenta melhor retorno do investimento do que o Regime Bonificado de notar que o Autoconsumo sempre teve melhor retorno do investimento que o Regime Geral ao longo do tempo Prev se que a tend ncia futura relativamente ao tempo de retorno para o Regime Bonificado seja lentamente decrescente favorecendo assim o Regime Geral e Autoconsumo mas sendo esta ltima op o a mais vantajosa sempre Verifica se que os tempos de retorno de investimento em 2014 entre os Regimes Geral 9 1 anos e Bonificado 15 5 anos s o muito distantes Para o Autoconsumo 7 6 anos estes valores baixam para valores inferiores a 8 anos A diferen a entre o retorno do investimento do Regime Geral e o Bonificado para o ano 2014 de aproximadamente 6 anos e 5 meses e a diferen a entre o Regime Geral e o Autoconsumo de aproximadamente 1 ano e 6 meses 65
239. solar dimensionado kWh Trata se de energia final til o valor de energia final til correspondente ser superior e ainda mais o valor de energia prim ria 133 Anexo 7 Artigo Cient fico On the current payback time for small investors in the photovoltaic systems in the Region of Madeira Sandy Rodrigues Abreu Marco Leca Xiaoju Chen and F Morgado Dias Madeira Interactive Technologies Institute and Centro de Compet ncias de Ci ncias Exactas e da Engenharia Universidade da Madeira Campus da Penteada 9000 039 Funchal Madeira Portugal morgado uma pt Civil and Environmental Engineering Department Carnegie Mellon University 5000 Forbes Avenue Pittsburgh PA 15213 USA Abstract Following a period of strong investment in renewable energy Portugal is now facing a huge reduction in the support for such clean energy sources namely through the reduction of the feed in tariffs and removal of tax incentives The region of Madeira benefits from a very good solar exposition and has strong fossil fuel based products dependency which make it a favorable place to invest in photovoltaic But unfortunately these recent changes made the feed in tariffs too low for any informed investor to put money there Throughout this paper we analyze the payback time for these investments we select the best regime for selling energy and forecast the future for this area of activity along with the next decisions that will be important in th
240. sos ME 8 Corea cone ose Figura 40 Edif cio da Escola H Bento e poss veis areas de instala o de PV 49 Seguidamente selecionou se o edif cio referente Escola B sica e Secund ria Gon alves Zarco localizado no Caminho da F Funchal e com uma dist ncia costa inferior a 850 m Este edif cio tem as seguintes caracter sticas e Coordenadas Geogr ficas o Longitude 32 38 52 N o Latitude 16 55 42 O o Altitude 119 m e Area de constru o 13 950 m e Orienta o do pr dio Sudeste e Orienta o das superf cies de instala o Desvio de 45 relativamente ao Sul geogr fico e N mero de reas de instala o poss vel 3 e rea de instala o total poss vel 1 753 m sendo que Area 792 5 m 2 rea 515 6 m e rea 444 6 m A figura 41 mostra o pr dio atr s mencionado e caracterizado visualizando o atrav s dos ortofotomapas Funchal cedidos pela DROTA recorrendo ao programa QGIS addis RRECELSARDPI Gite F 0 eaneaearsaGG SO MLOM OF QQAR2A2A8 FO 8ODBRBFrAKROO 2 FE Cometa pe 5 6 TS ORE Pr OW o PP QU ml r E Cored render artes O comes ore OOE ese o PM ines Sa Figura 41 Edif cio da Escola B sica e Secund ria Gon alves Zarco e poss veis reas de instala o de PV Posteriormente escolheu se o edif cio referente Escola B sica de Santo Ant nio localizado na Rua Quinta Josefina Funchal e com uma dist
241. sos de falta de espa o sem grande preju zo em termos de rendimento 25 Tabela 9 C lculo do espa amento entre fileiras de acordo com a inclina o 23 ngulos Dist ncias m a 30 d h 2 3 a 45 d h 2 7 a 60 d h 2 8 g Figura 15 Ilustra o do afastamento aconselhado entre coletores 23 2 5 2 Pain is solares t rmicos Os sistemas utilizados para aquecer a gua atrav s da energia solar s o designados de solares t rmicos e funcionam de modo muito simples a radia o solar atinge um coletor solar de vidro provocando um efeito de estufa e aquecendo um fluido t rmico em geral gua com anticongelante um permutador de calor transmite ent o o calor gerado no fluido t rmico para a gua de consumo Este tipo de instala es solares t rmicas para aquecimento de guas sanit rias cujo rendimento se situa entre 30 a 50 encontra se largamente difundido Existem duas tecnologias associadas aos pain is t rmicos os pain is t rmicos com coletores solares planos e os pain is t rmicos com coletores solares de tubos de v cuo Ambos com aplica es distintas mas com a mesma fun o final ou seja aquecimento de guas Com os recentes progressos nesta rea este ltimo sistema de aquecimento de guas tornou se no mais rent vel do mercado Geralmente os pain is t rmicos com coletores solares planos s o para aplica es dom sticas ou seja para pequenas instala es que necessitam de aqu
242. ssrsrsssssene 58 Ah A IntrodU h Oneca a EAE EA E A A dada idas 58 4 2 An lise do pre o dos sistemas fotovoltaicos ccccccccesssssscececeeeceesesseseceeeeecessesssaeeeeeeeesseessaaeas 58 4 3 An lise do pre o pago por cada kWh produzido CONSUMICO cccesscccesscecssscecssseeeseeecssteeeees 60 4 4 An lise do retorno do investimento microprodu o e previs es futuras 64 4S COR CLUS OSS qria capri a ira gece aa id pa ig 66 Capi tulo 5 Casoside Cstud Ox ssa a bases aieeenndcteessabncuedeacatis oa Do piso AU LnN ansiosa da Us Dias a A NES 68 S LINtirOdU O sesta E Pe ee OD aa a ei nd Or 68 5 2 Caso de estudo 1 Edif cios p blicos CSCOIALES ceccesessccecececessessneeeceeeescessenssaeeeeeesesssessaaees 69 5 2 1 Caracteriza o dos im veis escolares ccccccccececessessnsecececeeeceeseeesececeesceesesssaeseeeesesseeseaaeas 71 5 2 2 Perfil de consumo dos edif cios escolares ese reeeeerererareracanaa 72 5 2 3 Solu o fotovoltaica dimensionada para os edif cios escolares 00 0 ceeceesessececeeeeeseesenaees 73 5 3 Caso de estudo 2 Edif cios de servi os PUDIICOS ccccccccececessessnseceeeeeescessenseaeeeeeeeesssessnaees 76 5 3 1 Caracteriza o dos pr dios de servi os p blicos ii eeeerereeeererreraneas 77 5 3 2 Perfil de consumo dos pr dios de servi os p blicos ccccessesscececeeecessesssaeeeeeeeeessesenaees 77 5
243. stale eauacda tad E E 63 Figura 53 Retorno do investimento de uma instala o de microprodu o com 3 68 kW de pot ncia Tas FE jo E PRRORS RRRERR RIR RR GERE O CRP DOR LN RSRS PS A AEE E AR ERREI E NOATE RRS PRN CR 64 Figura 54 Retorno do investimento de uma instala o de microprodu o com 4 05 kW de pot ncia HVS CAC E ma maia ala asas a aa dan add sn ia 65 Figura 55 Previs es acerca dos pre os das instala es valor pago por kWh consumido e retorno CO INVEStIM ENO aaas ced as aaa netas Gob aii Dulce idosos DES a aes eda aware cated dae aaa A DO Lab a Saad 66 Figura 56 Radia o solar horizontal e inclinada para o concelho do Funchal 72 Figura 57 Per odos das horas de fatura o 51 ee ceecessececsssseeecesseeeececeeaaeeecessueeeesseeeeeeeeeeaaeeeees 72 Figura 58 Consumos m dios energ ticos das escolas da RAM ssescceesesteceeeesneeeceseeeeeeeeeeaeeeeees 73 Figura 59 Eletricidade produzida anualmente em MWh cseccecesseneececsenececeesneeecesseeeeeeesenaeeeeees 75 Figura 60 Eletricidade produzida pela instala o de autoconsumo de 10 kW eseeseeeeeeenteeeeees 78 Figura 61 Distribui o da TIR crenn ssa Sig asd ava ss Sess adegssanelsvessegusd dos and asa o ads ass sema DE so E dado 80 Figura 62 Eletricidade produzida por todas as instala es de autoconsumo de 10 kW e 20 kW 81 Figura 63 Gr fico acumulativo do investimento global
244. terias Inversor requerido se houver cargas alimentadas em AC 2 e Autoconsumo id ntico ao sistema isolado mas com uma liga o rede p blica para suprimir as restantes necessidades energ ticas que o FV n o consiga satisfazer e Em sistema h brido alimentando diretamente cargas isoladas em conjunto com outros conversores de energia renov veis como por exemplo o e lico Neste modo de funcionamento os dispositivos requeridos s o os mesmos que para o funcionamento em 16 sistema isolado podendo existir opcionalmente um meio de produ o convencional normalmente um gerador a diesel para aux lio e reserva 2 Os FV sozinhos ou em associa o com outras energias renov veis s o j competitivos para alimenta o de certos locais remotos Ilhas das Desertas ou Selvagens onde as solu es alternativas convencionais como um gerador a diesel ou rede el trica s o evidentemente inexistentes ou inferiores sobre o ponto de vista econ mico e t m os inconvenientes ambientais n o negligenci veis At 2009 verificou se que as aplica es conectadas rede vieram gradualmente a aumentar no universo de FV representando cerca de 90 do total de instala es 2 5 1 2 Tipos de regimes poss veis para os FV Atualmente podem se escolher entre dois tipos de regimes de gera o de energia e posterior venda da mesma Microprodu o e Miniprodu o Para a microprodu o em regime bonificado o decreto lei n 25 2013
245. to 8 2 2 5 1 4 Funcionamento do sistema fotovoltaico O funcionamento do sistema solar pode ser sintetizado na figura 10 sendo posteriormente explicado em mais detalhe O esquema de montagem do FV nesta figura tem o objetivo de venda da eletricidade produzida sendo a mesma injetada na rede p blica Pain is Fotovoltaicos Instala o de consumo O Inversor Portinhola contador de Consumo Rede O Contador de Produ o Corrente DC Corrente AC Figura 10 Constitui o b sica de um sistema solar fotovoltaico 18 Atrav s da figura 10 pode se verificar o princ pio de funcionamento deste tipo de sistema solar de produ o de energia el trica Basicamente os pain is fotovoltaicos recebem a radia o solar convertendo a mesma em energia el trica cont nua atrav s da tecnologia presente no painel solar Para consumo pr prio ou para injetar a energia produzida pelos pain is solares na rede p blica necess rio converter a energia de DC para AC Isto porque quase todos os aparelhos dom sticos requerem corrente alternada aos seus terminais para funcionar ou no caso de injetar na rede como esta distribu da pela empresa de eletricidade em corrente alternada AC obrigat rio ter as mesmas caracter sticas que a energia distribu da ao p blico de forma a n o destabilizar a rede de distribui o Existem dois contadores presentes na instala o el trica um para contagem da produ o e outro pa
246. to de funcionarem apenas com a radia o que prov m diretamente do Sol designada de radia o direta 2 Estes FV de concentra o t m duas vertentes nomeadamente baixa ou alta concentra o Os sistemas de baixa concentra o caracterizam se por e Rela es de concentra o da ordem de 20 vezes e Utiliza o de m dulos fotovoltaicos convencionais de sil cio ou filme fino e S o equipados com sistemas de seguimento da posi o solar a um eixo de m dia precis o 2 e Os sistemas de alta concentra o t m e Rela es de concentra o de 500 vezes ou mais e C lulas fotovoltaicas de elevado rendimento semelhantes s utilizadas nas aplica es espaciais como referido anteriormente e Sistemas de seguimento da posi o solar a dois eixos de grande precis o 2 Esta tecnologia tem dois objetivos principais aumento da efici ncia global do processo de convers o e a diminui o do custo de produ o de eletricidade atrav s do uso de equipamentos de pequena dimens o apesar de mais caros por unidade 2 22 2 5 1 8 Balan o tecnol gico Em termos gerais pode se declarar que as c lulas de filme fino s o hoje em dia mais baratas que as c lulas de sil cio cristalino mas menos eficientes na convers o energ tica A tecnologia de filme fino competitiva em rela o tecnologia convencional de acordo com as an lises econ micas contabilizando como bvio o investimento e efici ncia de cada
247. to de 15 anos fundamental mencionar que ambas as tarifas nicas aplicadas nos dois per odos atr s mencionados sofrem uma redu o anual de 0 02 kWh para novas inscri es de FV sendo tamb m estabelecido um limite para a venda de eletricidade de 2 4 MWh ano por cada kW instalado O regime geral continuou inalterado 45 A 19 de Fevereiro de 2013 foi aprovado o Decreto Lei n 25 2013 que veio definir uma tarifa nica de refer ncia em regime geral o comercializador de ltimo recurso compra a eletricidade produzida em unidades de microprodu o renumerando a de acordo com a equa o 4 14 Assim a Microprodu o um regime legal que define o processo de venda de energia rede atrav s de fontes renov veis Para aderir a este regime necess rio registar se atrav s de um processo de inscri o no Portal Renov veis na Hora culminando todo o processo com uma inspe o de conformidade t cnica instala o antes da sua liga o rede el trica 14 44 45 Neste regime qualquer cidad o ou habitante como consumidor de energia de baixa tens o pode tornar se num pequeno produtor de eletricidade de forma simples vendendo a rede p blica de distribui o de energia el trica Para tal necess rio que o local de consumo associado microprodu o disponha de coletores solares t rmicos com um m nimo de 2 m de rea til de coletor ou caldeira a biomassa com produ o anual de energia t rmica equival
248. ture trend regarding the PT for the feed in tariffs will be increasing thus favoring the general regime and self consumption 140 One should note that these conclusions only apply to McP facilities since for MnP a different formula is applied Moreover the forecast for the price of electricity was determined using the average value of the index of prices at the consumer from the previous years 6 Conclusion From the average annual solar radiation map we can say that Madeira has very favorable general conditions for using this resource since in general values above 4kWh m day are attractive for investment in PV or even heat based systems It was shown that the areas with higher annual average solar radiation are Areeiro and Calheta It can be stated that in most of RoM exceeding 75 of the area solar energy is an endogenous renewable energy resource with great interest in exploration The price of PV installations decreased 59 6 over the last 5 years and the price paid to the local company per kWh consumed rose approximately 186 in BTE scheme and 209 3 in the BTN regime in the past 10 years The cost of McP facilities has decreased in the last eight years to the current values near 10 500 and it is expected that it will stabilize at values close to 5 000 in 2018 if the verified trend continues From the analysis of the different PV production regimes it was found that currently they are not very attractive to investors
249. u o dos pre os das instala es de PV e Identifica o dos edif cios de dimens o e exposi o solar apropriada e Proje o dos custos e per odo de retorno das instala es fotovoltaicas analisadas 1 3 Estrutura da tese Esta tese est organizada da seguinte forma No cap tulo 2 s o apresentados todos os conceitos e ferramentas fundamentais usados na conce o deste trabalho abordando as energias renov veis de uma forma generalizada mas focando principalmente os sistemas fotovoltaicos FV e as suas alternativas apresentada uma an lise sobre a disponibilidade de radia o solar na RAM baseada em estudos j realizados e comprovados verificando se a mesma ou n o prop cia para a instala o das tecnologias solares selecionadas Neste cap tulo realizada ainda uma an lise s efici ncias dos PV existentes no mercado assim como uma breve introdu o aos programas de simula o empregues na obten o dos resultados No cap tulo 3 s o identificados alguns edif cios p blicos que possuem uma exposi o e dimens o apropriada para a instala o das tecnologias solares escolhidas previamente No cap tulo 4 abordar se a oferta no mercado e o retorno de investimento de instala es fotovoltaicas para microprodu o em termos de pre o e anos respetivamente assim como os valores pagos pela eletricidade consumida EEM e produzida por FV Posteriormente no cap tulo 5 s o apresentados cinco casos de est
250. ua e ambiente dom stico 0 1 Aquecimento industrial 0 0 20 40 60 80 100 Diferen a de temperatura entre o ambiente e o coletor C Figura 23 Compara o dos desempenhos do painel solar plano VS painel de tubos de v cuo em dias frios 6 Pelo gr fico da figura 23 comprova se que quanto maior a necessidade de gua quente maior o rendimento do sistema de aquecimento de gua com a tecnologia de tubos de v cuo quando comparado com o sistema t rmico plano e a temperatura exterior ao tubo de v cuo pode ser muito baixa em rela o temperatura do interior do tubo que o sistema n o deixa de ser eficiente 6 2 6 Desenvolvimentos futuros Ao n vel da tecnologia fotovoltaica foi formalizado no dia 23 de Fevereiro de 2013 a implementa o do contador bidirecional em unidades de microprodu o e miniprodu o atrav s do decreto lei n 25 2013 aprovado na Assembleia da Rep blica AR 14 Este tipo de contador colocado nos FV e funciona de duas formas como o pr prio nome indica sendo que quando o painel produz energia el trica excedente e envia a para a rede p blica o contador regista toda a energia enviada para a rede A outra forma de funcionamento diz respeito a quando os pain is fotovoltaicos n o conseguem suprimir todas as necessidades do edif cio a 31 energia da rede p blica complementa com a energia em falta e em resultado o contador regista o valor Ou seja basicamente o contador bidirecional do
251. udo nos quais s o considerados os diferentes impactos das aplica es das tecnologias solares selecionadas nos pr dios p blicos da RAM avaliando financeiramente os custos e retorno do investimento na aplica o destas tecnologias em cada caso emiss es de gases de efeitos de estufa GEE redu es na balan a comercial da RAM entre outras Finalmente no cap tulo 6 s o abordadas as principais contribui es do projeto as vantagens e desvantagens das solu es apresentadas as poss veis implementa es futuras e algumas reflex es conclus es sobre o trabalho realizado Cap tulo 2 Estado de arte 2 1 Introdu o Neste cap tulo apresentada uma perspetiva geral sobre as energias renov veis na UE sendo de seguida exposto um pequeno estudo sobre a situa o das energias renov veis em Portugal e na RAM Logo ap s introduzir se a energia solar no contexto desta tese abordando a sua import ncia enquanto fonte renov vel de produ o de energia alternativa aos combust veis f sseis e a sua disponibilidade em Portugal e mais especificamente na RAM De seguida s o abordados os diferentes PV existentes no mercado em termos de efici ncia e evolu o Posteriormente s o aprofundados o tema dos FV e T rmicos sendo realizado uma an lise comparativa entre dois tipos distintos de tecnologias t rmicas Finalmente feita uma breve apresenta o dos programas de simula o de Sistemas Renov veis e de Sistemas
252. umo deram se nas designadas Horas Cheias e nas Horas de Ponta ou seja os maiores consumos ocorreram nos per odos mais caros de fatura o Esta afirma o facilmente justificada baseando se nos per odos de funcionamento atendimento trabalho dos servi os p blicos sendo que os mesmos variam entre duas op es ou seja entre as 8h30 16h e entre as 9h 17h30 consoante o tipo de servi o ou atendimento p blico 5 3 3 Solu o fotovoltaica dimensionada para os edif cios de servi os p blicos Definindo que os edif cios p blicos possuem contratos de pot ncia com a EEM superiores a 41 4 kW em tarifa de BTE e uma pot ncia contratada de 120 kVA 120 kW para o fator de pot ncia igual a 1 concluiu se que a melhor solu o seria um sistema fotovoltaico aut nomo autoconsumo id ntico ao aplicado no caso de estudo 1 mas com uma pot ncia m xima de 10 KW Resumidamente as instala es el tricas presentes nos pr dios p blicos t m uma pot ncia contratada de 120 kW pelo que 10 kW s o constantes debitados pelo FV dimensionado Para a realiza o deste projeto idealizou se uma rea com aproximadamente 77 m Para esta solu o se obtiveram tr s or amentos diferentes de v rias empresas do ramo das energias renov veis em que o primeiro or amento tinha um custo total de 18 300 sendo este o pre o praticado por uma empresa sediada em Portugal Continental o segundo e terceiro or amento foram de 22 000 e 28 670
253. uxo de caixa anual acumulativo Tabela 23 Fluxo de caixa anual 8 000 000 Ano amp Ap s imposto Acumulativo 0 3 671 100 3 671 100 6 000 000 1 438 663 3 232 437 4000000 2 438 663 2 793 774 S 3 438 663 2 355 111 2000000 4 438 663 1 916 448 i 5 438 663 1 477 785 pd Ee ee ee ES SAAE O O AR NES 6 438 663 1 039 122 sooo 7 438 663 600 459 4000 000 8 438 663 161 796 9 438 663 276 867 iii 10 438 663 7157580 Figura 65 Gr fico acumulativo do investimento global 11 438 663 1 154 192 12 438 663 115921355 13 438 663 2 031 518 14 438 663 2 470 181 15 438 663 2 908 844 16 438 663 3 347 507 17 438 663 3 786 170 18 438 663 4 224 833 19 438 663 4 663 496 20 438 663 BelO2e59 21 438 663 5 540 822 22 438 663 5 979 485 23 438 663 6 418 148 24 438 663 6 856 811 25 438 663 7 295 474 Para avaliar o impacto que este sistema de autoconsumo tem na balan a comercial da RAM s o interpretados os valores das tabelas 21 e 23 concluindo se que o custo de produ o da quantidade de eletricidade fornecida pelo FV atrav s de combust veis f sseis tem o valor de 794 954 09 ano Ou seja at ao fim da vida til do FV a RAM consegue uma redu o nas despesas de opera o na ordem dos 19 873 852 20 Realizando uma an lise de risco do retorno de investimento verifica se que se situa volta de 11 1 considerando se assim o risco de retorno do investimento como relativamente baixo

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