Meio Ambiente e Energias Renováveis
Table of Contents
Aula (03/03)
Sistema Off-grid
- Ideal para lugares onde a energia elétrica não chega
- Economicamente inviável, por conta dos elevados custos e vida útil das baterias reduzidas
- Todo projeto deve ser sobredimensionado, considerando demanda diária e capacidade de pico (todos aparelhos ligados), assim projetando as placas para funcionar no pior cenário, desperdiçando energia gerada.
Sistema On-grid
- Painel solar + Inversor + Medição
- O medidor precisa ser trocado (para modelo bidirecional), mas a troca do medidor é coberta pela concessionária
Formas de geração distribuida
até 70Kw (microgeração)
- Altamente desburocratizada
de 70Kw à 5Mw (minigeração)
- É necessário um estudo de rede
Módulo Solar Fotovoltaico
- São células de aprox. 0,65V ligadas em série
- Quanto mais luz, menos calor = mais energia
- Pensar no inversor de acordo com a tensão máxima e mínima das suas placas, pois com variações de temperatura para uma mesma luminosidade, a tensão varia. Isso pode tirar o inversor da rede.
Circuito Equivalente de um paniel solar fotovoltáico
- Esquematizado no meu caderno (lol)
- Não existe um diodo de verdade lmao
- Rp = Resistência Paralela -> Fulgas internas
- Rs = Resistência Série -> Resistências internas e dos condutores
- Dp = Diodo Paralelo
Dados no datasheet
- Short-circuit current: Corrente de curto circuito (dica se estiver com defeito)
- Open-circuit voltage: Tensão de circuito aberto (desconectado) (operação nos dias frios)
Curva I-V
- Tensão e corrente variam
- 3 tecnologias para inversores identificar o ponto de máxima potência (MPPT = Rastreamento de ponto de máxima potência)
- Abaixo há um gráfico IxW
Formas de conexão dos painéis
- Sistemas em baixa tensão com micro inversor
- Ligar os painéis em série -> aumentar a tensão
- Ligar os painéis em paralelo -> aumentar a corrente
String: Painéis em Série
- Maior eficiência, menor o custo
- Alta tensão DC
- Maior possibilidade de falhas em projetos
- Problemas em um painel afetará toda a string
Array: Série paralelo
- Menor custo para instalação
- Único MMPT para todos os painéis, acentuando as perdas em caso de falha de algum paniel
- Protação contra curto circuito
O problema das sombras
- A sombra desvia a energia gerada para a resistência, que é o unico condutor fechado, assim sobreaquecendo o painel
- As sombras paricias são piores, porque se fossem totais, a célula no escuro sairia da geração, minimizando os efeitos da sombra.
Arco elétrico - Limpeza dos módulos
- Um dos maiores riscos em UFV;
- Pode ser difícil de extinguir;
- Um incêndio pode ser apagado, o arco elétrico não
Possíveis causas
- Degradação da isolação, devido à exposição aos raios UV;
- Rachaduras no isolamento, devido à variações de temperatura;
- Degradação do isolamento devido ao envelhecimento;
- Danos ao isolamento causado por roedores, insetos, pássaros, etc;
- Danos ao isolamento durante a instalação;
- Danos ao isolamento por trabalhos de construção;
- Conexões soltas;
- Corrosão de junções
- Falha nos isoladores CC;
- Entrada de água em cabos, eletrodutos, caixas de proteção CC,
Limpeza dos painéis
- Realizada a cada 3 meses, ou quando a capacidade de geração cair além de 15%;
- Desligar completamente a UFV: AC e CC;
- Não utilizar lavadoras de alta pressão;
String box
- Proteção contra curto somente em array maior que 3 strings
- Um circuito para cada MPPT do inversor
- Seccionamento AC/DC
- Proteção contra Surto
- O inversor que tem DPS interno, chama-se string inverter
Cabeamento
- Resistência à intempéries, altas temperaturas e irradiação UV;
- Isolação para 1,5KV;
- Cabo estanhado;
- Dupla isolação;
Norma
- Calculas o cabeamento trecho a trecho
- Queda máxima em toda a extensão: 3%
- Não usar o critério de 5% da NBR5410
Proteção e Manobra
- Arranjo fotovoltáico, proteções CC, inversor, Proteções CA, REDE
Proteção CC
- Fusíveis CC - por string
- Chave Secionadora CC geral ou,
- Disjuntores CC
- DPS CC (dispositivos de proteção surtos)
Proteção CA
- Disjuntores CA
- DPS CA (Dispositivos de Proteção Surtos)
- Chave Secionadora CA (DSV) - opcional
Projeto de sistemas on-grid
- Análise de fatura - consumo em kWh durante um período de 1 ano, fazendo uma média - A potência máxima que vc pode instalar é a demanda - Isso vai determinar o tipo do projeto (micro ou mini geração)
- Algumas análises
- Análise de sombreamento
- Não instale pro sul idiota (aproveitamento coco).
- Cuidado com os postes!
- Usar camera SLR, ou celular tirando foto a cada 5min (timelapse) pra ver as sombras
- Pegar a potência em W/m^2 em um mapa solar imétrico e os horários de sol de pico
- Consultar a disponibilidade anual para conseguir o fator que vai ser usado para
- Colocar o painel inclinado conforme sua latitude, não colocar o painel em menos de 10º de inclinação
- Oscilações na rede elétrica
- Ligou o chuveiro e oscilou a luz, não vai funcionar! (troca as merda dos cabos)
- Análise de sombreamento
- Calcular horas de sol pleno (HSP)
- Hora de Sol Pleno (HSP) é uma grandeza que representa a quantidade de horas em que a irradiância solar seria constante de 1000W/m^2
- Em campo grande é uns 5,4h HSP
- Definir o inversor: bifásico
- String box
- Plano de manutenção: Ponto bônus
- A conta:
- Consumo a compensar (média anual): 300kWh
- Consumo no dia: 300/30 = 10kWh
- HSP = 5,4h (CG) -> 10kWh/5,4h = 1,85kW
- Escolha um painel, neste exemplo usaremos um painel solar fotovoltaico anauger com 340Wp monocristalino, Tensão MPP = 35,7V, Corrente MPP = 9,52 A; Tensão de circuito aberto MPP = 44,6V
- Número de paineis = 1,85kW/340 = 5,44 painéis; agora dividimos pelo fator de correção 5,44/0,923 = 5, 89 = 6 painéis
- Inversor para 1,8kW (como não existe, usaremos um de 2kW); Para calcular a tensão de circuito aberto = número de paineis x tensão de circuito aberto MPP = 6x44,6 = 268V; Tensão de ponto máximo = 6 x 35,7 = 214V; Um inversor que atende os requisitos é o Mic 2000TC
Erros comuns em instalações fotovoltaica
- Causa: engenheiros e técnicos sem capacitação especifica;
- Dificuldade em monitorar o sistema;
- Consequência: danos permanentes e graves às instalações, pessoal e material;
- Inversores suportam sobrecarga de até 20%, mas algumas empresas prestadores fornecem um inversor 20% menor, sempre operando em sobre carga;
- Isso encurta a vida útil do equipamento caso não esteja instalado em sala refrigerada;
- Desperdício da capacidade de geração dos módulos
- Andar sobre os painéis - módulos não são projetados para suportar peso frontal
- Proteções CA e CC em uma mesma caixa de junção - não pode pela norma
- Módulos com diferentes orientações em uma mesma string - MPPT não encontra o ponto de máxima potência, dando uma considerável perda na geração
- Módulos instalados em áreas sujeitas a sombras parciais ou totais
- Falta de equipotencialização e aterramento - Colocar isolação galvânica
Projeto de sistemas on-grid (nosso trabalho)
- A conta:
- Consumo a compensar (média mensal): 164kWh
- Consumo no dia: 164kWh/30 = 5,5kWh (micro)
- HSP = 5,4h (CG) -> 5,5kWh/5,4h = 1,018kW
- Escolher um painel: 450Wp, Tensão MPP = 41,4V, Corrente MPP = 10,87A, Tensão de circuito aberto MPP = 50V, Corrente de curto circuito = 11.47A
- HSP/Wp = 2,26 2,26/0,92 = 2,45 = 3 paineis
- Inversor para 1,018kW… (um de 1,5kW) bifásico; Para calcular a tensão de circuito aberto = 3 x 50 = 150V; Tensão de ponto máximo (VMPP) = 3 x 41,4 = 124,2V. Qual inversor atende esses requisitos?
- Qual telha? (indicar o valor)
- Colocar as 3 fotos e indicar a direção
- Indicar “cabo solar” e comprimento a ser utilizado (conforma a norma será utilizado tantos metros)
- Indicar que existe um aterramento (conforme a norma será utilizado tantas hastes)
Veículos elétricos
Tipos de veiculos
- Hybrid Electric Vehicle (HEV): Usa tanto um motor elétrico quanto um motor de combustão interna (não pode ser carregado na rede elétrica)
- Extended Range Electric Vehicle (EREV): Um carro com dois motores que pega suas piores caracteristicas…
- Battery Electric Vehicle (BEV): Apenas um carro elétrico
- Fue Cell Vehicle (FCV): Um carro elétrico com células de combustível que se convertem em elétrica
Impactos dos veículos elétricos
- O problema principal está na matriz de geração