Energia Solar

Energia solar fotovoltaica é a geração de energia elétrica através da luz do sol. É uma energia inesgotável e limpa em prol da sustentabilidade, utilizada em residências e empresas, como forma de economia de energia. O Brasil vive atualmente uma situação energética preocupante. O aumento do consumo, aliado ao baixo nível dos reservatórios hidrelétricos, obriga as operadoras de energia contratarem usinas termoelétricas; uma energia cara e poluente

Um sistema fotovoltaico conectado à rede, em inglês on-grid ou grid-tie, é um gerador de eletricidade que tem como combustível a energia solar, e que trabalha em conjunto com a rede elétrica da distribuidora de energia.

O painel fotovoltaico gera eletricidade em corrente contínua, e o inversor de freqüência (aparelho que faz a interface entre os painéis fotovoltaicos e a rede elétrica) converte em corrente alternada e ‘injeta’ na rede elétrica, com as mesmas características da existente na nossa casa, ou seja, 127v/60Hz.

Durante o dia, a energia gerada é consumida instantaneamente pelos eletrodomésticos. Antes de ‘injetar’ a energia, o inversor ‘lê’ os valores de voltagem e freqüência da rede, para que não haja nenhuma ‘modificação’ na energia. O excedente é injetado na rede elétrica da Energisa, como se fosse uma poupança, para um consumo posterior.

Podem ser utilizados em:

Residências

Comércios

Indústrias

Também conhecida como “Off Grid”. O painel solar fotovoltaico gera uma corrente contínua (CC). Esta corrente passa então pelo controlador de carga que altera a tensão para 14,8v – tensão adequada para a carga das baterias estacionárias. As baterias são carregadas com a energia recebida. As baterias fornecem energia para o inversor de frequência que transforma a CC em corrente alternada (CA), 127V e 60 Hz. Esta energia então alimenta os eletrodomésticos.

Indicação:

– residências em locais isolados;

– bombas d’água;

– sistemas de telecomunicações;

– postes solares; e

– eletrificação rural, etc.

Módulos

Módulos solares fotovoltaicos são dispositivos que convertem a energia da luz do Sol em energia elétrica.

Os módulos solares fotovoltaicos são compostos por células foto-elétricas que captam a luz solar. Estas células são geralmente chamadas de células fotovoltaicas porque criam uma diferença de potencial elétrico por ação da luz.

As células solares contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do sol e fazem a corrente elétrica fluir entre duas camadas com cargas opostas.

Várias células fotovoltaicas são ligadas em série para formarem um módulo solar fotovoltaico.

Inversor On Grid

Em sistemas fotovoltaicos, são dispositivos elétricos que convertem a potência de corrente contínua em potência de corrente alternada senoidal, com as mesmas características da rede elétrica comercial. Para tal, o inversor “escuta” a rede e entra em frequência com a mesma.

Inversor Off Grid

São normalmente comercializados os dois tipos abaixo: Inversores de Onda Senoidal Pura – Transformam a corrente contínua produzida pelas baterias ou módulos fotovoltaicos em corrente alternada, com uma onda senoidal praticamente perfeita. Podem ser utilizados com qualquer aparelho. Inversores de Onda Senoidal Modificada – Transformam a corrente contínua produzida pelas baterias ou módulos fotovoltaicos em corrente alternada modificada. As tensões elétricas variam entre um valor máximo positivo, zero e um máximo negativo. Não são adequados para a alimentação de aparelhos ou equipamentos sensíveis. Estes inversores são uma boa escolha para pequenas instalações.

Controladores de Carga

São comercializadas, normalmente, as duas tecnologias abaixo:

PWM – “Pulse Width Modulation” – Modulação de Largura de Pulso:

Tem a vantagem de maximizar o uso da bateria e prolongar sua vida útil. Além de oferecer esse recurso de carregamento otimizado, os controladores PWM executam as mesmas funções dos controladores convencionais, protegendo a bateria contra sobrecarga ou descarga excessiva através do fechamento ou abertura das chaves, de acordo com a tensão observada nos terminais da bateria.

MMPT – “Maximum Power Point Tracking” – Rastreamento do Ponto de Máxima Potência:

São os mais sofisticados e caros encontrados no mercado. Além de possuírem circuitos eletrônicos de chaveamento com PWM, que possibilitam otimizar o processo de carregamento da bateria, ainda possuem o recurso de MPPT, que faz o módulo fotovoltaico operar sempre em seu ponto de máxima potência, qualquer que seja a condição de radiação solar ou temperatura de trabalho do módulo.

Estruturas de suporte

É a parte do sistema que fixa os módulos fotovoltaicos nos diversos locais e superfícies. As mais comuns são as de alumínio que possuem elevada resistência mecânica e baixo peso, mas podem ser feitas também de aço galvanizado.

Normalmente, são instaladas em diferentes estruturas de telhado ou localização:

– telhado cerâmico;

– telhado metálico simples;

– telhado metálico isotérmico (telha sanduíche);

– telhado de fibrocimento;

– telhado shingle;

– estruturas para laje;

– estruturas sobre o solo; e

– cobertura em estacionamentos.

Considerações Iniciais

O grande avanço da indústria fotovoltaica se deu pela possibilidade de interligar um sistema fotovoltaico à rede elétrica convencional, aproveitando o telhado para a instalação do painel fotovoltaico. Esse tipo de solução conectado à rede é a promessa atual para a resolução de diversos problemas energéticos mundiais que, juntamente com outras formas de energia renovável, substituirão os combustíveis fósseis como fonte primária de energia.

Radiação Solar

Radiação solar é a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol, em particular aquela que é transmitida sob a forma de radiação eletromagnética. A grandeza empregada, para quantificar a radiação solar, é a irradiância, expressa na unidade de W/m². Na superfície terrestre, a irradiância da luz solar, é tipicamente em torno de 1000 W/m². Esta irradiância é adotada como padrão na indústria fotovoltaica.

Direção e orientação do painel

A melhor posição de um painel fotovoltaico é aquela que permitirá a maior geração de energia durante 01 ano; posição média dentre os equinócios de verão e inverno. No caso de Campo Grande-MS, o painel deverá estar voltado para o Norte em um ângulo de 18° com a horizontal.

Sombreamento

É muito importante que o projeto arquitetônico da edificação considere os prováveis locais de instalação do sistema fotovoltaico e dos demais sistemas térmicos (aquecimento da água de banho e piscina). O sombreamento sobre o painel fotovoltaico é muito prejudicial para a geração de energia e pode ser ocasionado com o inadequado posicionamento das torres de caixa d’água, bem como o excessivo recorte dos telhados

Curva de produção e de consumo

O funcionamento padrão de um sistema fotovoltaico é o seguinte: durante o dia ocorre a geração e parte desta energia é consumida instantaneamente. A outra parte é injetada na rede e é contabilizada a saída. À noite, quando não há geração, o cliente consome os créditos produzidos durante o dia, ocorrendo o empate “geração = consumo”. Em caso de viagem, o excedente é injetado na rede elétrica da Energisa, como se fosse uma poupança, para serem consumidos em até 60 meses.

Monitoramento em tempo real da SunEnergy, clique aqui: https://www.solarweb.com/Account/GuestLogOn?pvSystemid=eb0fd05d-d5e2-4741-b551-d40b4da68876

Energia gerada

Um metro quadrado de painéis solares pode produzir, em média, 150 watts de eletricidade sem necessidade de manutenção (ou quase nenhuma) por cerca de 25 anos. Os painéis funcionam até com luz difusa e em dias de céu nublado, mas com menos produção. A voltagem permanece a mesma nas várias condições atmosféricas, variando apenas a corrente e a potência. O excedente de energia produzida, é revertido em créditos pela concessionária, para serem consumidos em até 60 meses.

Tamanho do sistema

O dimensionamento de um sistema deve ser compatível com o consumo. Algumas considerações são importantes para o correto dimensionamento do sistema, a seguir descritas:

a. Somos obrigados, como clientes, a pagar pela disponibilidade energética para a Energisa (é a taxa mínima mensal);

b. As residências com instalação bifásica, o consumo mínimo cobrado é de 50 KW por mês;

c. As residências com instalação trifásica, o consumo mínimo cobrado é de 100 KW por mês; e

d. Exemplo: a residência possui uma rede bifásica e o  consumo médio mensal é de 450KW; deverá instalar um sistema que gere, em média, 400 KW/mês.

e. Para saber a classe e o números de fases de sua unidade consumidora (UC), consulte sua conta de energia.

Sistema = Média de consumo – disponibilidade

Modalidades tarifárias para Alta Tensão (Comercial e Industrial)

As modalidades tarifárias são um conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de consumo de energia elétrica e demanda de potência ativas, considerando as seguintes modalidades:

Azul: aplicada às unidades consumidoras do grupo A, caracterizada por tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência, de acordo com as horas de utilização do dia;

Verde: modalidade tarifária horária verde: aplicada às unidades consumidoras do grupo A, caracterizada por tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia, assim como de uma única tarifa de demanda de potência;

Convencional Binômia:  aplicada às unidades consumidoras do grupo A caracterizada por tarifas de consumo de energia elétrica e demanda de potência, independentemente das horas de utilização do dia. Esta modalidade será extinta a partir da revisão tarifária da distribuidora;

Convencional Monômia: aplicada às unidades consumidoras do grupo B, caracterizada por tarifas de consumo de energia elétrica, independentemente das horas de utilização do dia; e

Branca: aplicada às unidades consumidoras do grupo B, exceto para o subgrupo B4 e para as subclasses Baixa Renda do subgrupo B1, caracterizada por tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia.

Classe de consumo de energia

Industrial: Consumidores do grupo A, possuem transformadores dentro da unidade consumidora. O consumo é igual ou maior que 75 kVA. Pagam demanda e consumo.

Comercial: podem ser consumidores do grupo A ou B.

Residencial: Consumidores do grupo B, não possuem transformador dentro da unidade consumidora. O consumo é menor que 75 kVA. Pagam somente consumo.

Para os consumidores do grupo A, deverá ser feito um estudo e projeto aprofundados, para que os mesmos não venham a ter prejuízo com a aquisição de um sistema solar fotovoltaico.

Deverá também ser observada, se a estrutura do telhado poderá suportar o peso de um sistema solar de grandes proporções.

Média de consumo

A média da sua Unidade Consumidora (UC) pode ser obtida através dos sites da Enersul/Energisa ou da Elektro, no caso do Mato Grosso do Sul; vide o link abaixo:

https://www.energisa.com.br/Paginas/simulador-de-consumo.aspx

Com a média calculada, desconte a disponibilidade energética para saber o tamanho máximo do sistema.

Obs: Não há nenhum impedimento de se instalar sistemas menores.

A Energisa também oferece dicas de como economizar energia, acesse o link abaixo:

https://www.energisa.com.br/Paginas/informacoes/dicas/economia-energia.aspx

Algumas considerações

O painel deve ser instalado em local que permita a sua inspeção e a sua manutenção.

Os eletrodutos permitem a ligação física dos componentes. Em princípio, em sistemas residenciais, os eletrodutos deverão possuir as seguintes dimensões:

Painel Fotovoltaico <–> Inversor – De 1″ a 1 1/4″

Inversor <–> Caixa de Disjuntores – De 3/4″ a 1″

Este valores poderão variar em cada projeto.

O inversor deverá ficar o mais próximo possível do painel e do ponto de conexão (em princípio, da caixa de disjuntores). O motivo é minimizar as perdas, com longos cabos de transmissão. O inversor por ser um equipamento eletro-eletrônico, deverá estar protegido do sol e da chuva direta.

Proteções

Os principais equipamentos que compõe o sistema, de acordo com as normas, deverão estar aterrados: painel e inversor.

Deverão ser instalados dispositivos de proteção contra surtos (DPS), tanto na parte de CC como na parte de CA. Deve ser avaliada a necessidade da instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA).

Documentação

São necessários diversos documentos para a conexão de micro geradores ao Sistema de Distribuição de Baixa Tensão:

– Requerimento de Solicitação de Acesso

– Formulário do Anexo 1 da referida norma

– O memorial descritivo das instalações de conexão

– Diagrama contendo a planta de localização do projeto

– Diagrama com o arranjo físico da instalação

– Diagrama unifilar e funcional da instalação

– Anotação de Responsabilidade Técnica (ART)

– Certificação do INMETRO do inversor

– Especificações das placas solares, do inversor, etc;

Considerações

No Brasil, a ANEEL aprovou a regulamentação intitulada Resolução Normativa Nº 482, de 17 de abril de 2012, que permite a conexão de um sistema residencial e comercial, viabilizando o investimento através do sistema de compensação energética. Portanto, hoje já é permitido e viável, a instalação de um sistema fotovoltaico residencial e comercial.

http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf

Créditos

Para fins de compensação, a energia ativa injetada no sistema de distribuição pela unidade consumidora, será cedida a título de empréstimo gratuito para a distribuidora, passando a unidade consumidora a ter um crédito em quantidade de energia ativa, a ser consumida por um prazo de 60 (sessenta) meses.

Desconexão

Por medida de segurança, o sistema é desconectado automaticamente em caso de falta de energia. Tal medida visa a segurança dos técnicos, que estarão fazendo a manutenção da rede. O sistema NÃO funciona na falta de energia; ele NÃO funciona como “no break”.

Dependência da Concessionária

O sistema On-grid utiliza a rede para a troca de energia, portanto não pode ser desconectado da rede. Como o sistema não possui baterias, não teria onde “armazenar” a energia elétrica.

Conta de energia = Disponibilidade + Impostos sobre a energia consumida + Taxa de iluminação pública.

Ativação do sistema

Antes da ativação do sistema, a companhia energética faz um vistoria no local de instalação, onde verifica se a unidade consumidora, atende a todos os requisitos de instalação. Estando tudo de acordo, ocorre a substituição do medidor por um medidor bidirecional.

Normas das Concessionárias

As normas das concessionárias de energia do Mato Grosso do Sul para a mini e micro geração distribuída, poderão ser encontradas no link abaixo:

http://www.energisa.com.br/Documents/ndu/ndu013.pdf