Projeto energia renovável

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MECATRONICA INDUSTRIAL 
MARCOS RUAN PEREIRA DE OLIVEIRA- 221632022
MÓDULO EM ENERGIAS RENOVÁVEIS.
MEMORIAL DE CÁLCULO
MEMORIAL DE CALCULO.
Trabalho apresentado a disciplina de projetos do módulo de Energias Renováveis, para obtenção de título do curso (Tecnólogo mecatrônica) no centro universitário Eniac.
Prof: Lucas carlos De Sousa
OSASCO, SP
2022
SUMÁRI
1. INFORMAÇÕES DA UNIDADE CONSUMIDORA (UC) 	4
2. CÁLCULO DA POTÊNCIA FOTOVOLTAICA PF V E NÚMERO DEMÓDULOS 	4
2.1. CÁLCULO DE ENERGIA A PARTIR DA POTÊNCIA FOTOVOLTAICA	7
3. CÁLCULO DA POTÊNCIA MÁXIMA DOS SUB ARRANJOSFOTOVOLTAICOS 	9
3.1. CÁLCULO DA MÁXIMA TENSÃO DE SAÍDA DOS ARRANJOSFOTOVOLTAICOS (VFV −MAX) 	9
3.2. CÁLCULO DE TENSÃO DE OPERAÇÃO NO PONTO DE MÁXIMAPOTÊNCIA DO ARRANJO FOTOVOLTAICO 	11
4. DIMENSIONAMENTO DO INVERSOR FOTOVOLTAICO 	12
5. ANEXOS 	14
5.1. ANEXO 1: 	14
5.2. ANEXO 2: 	15
5.3. ANEXO 3: 	16
1.	INFORMAÇÕES DA UNIDADE CONSUMIDORA (UC)
Endereço: rua Antônio preies apanígua 
Cidade: OSASO
Complemento: casa 3
Bairro: São Pedro
Estado: SP
Latitude: -46.8143222
Longitude: -23.5364633
Irradiação média: 4,5
UC modalidade: Monofásico - Grupo B - SubGrupo: B1
2.	CÁLCULO DA POTÊNCIA FOTOVOLTAICA PF V E NÚMERO DE MÓDULOS
Para o cálculo da potência fotovoltaica para o projeto, é necessário conhecer a energia média mensal (EM ) obtida a partir da conta de energia disponibilizada pela concessionária e fazendo uma média dos últimos 12 meses. Após isso, deve-se retirar a energia correspondente ao "custo de disponibilidade".
Considerando que o custo de energia para um usuário do grupo B seja de R$ 0,75/KWh, se ele tiver a ligação bifásica a três condutores, então pagará mensalmente: 0,75 x 50 = R$ 37, 50 mesmo se seu consumo for zerado. Por esse motivo é recomendado que a energia do sistema fotovoltaico seja igual à energia média mensal da conta de energia menos a energia do custo de disponibilidade.
Os passos para o cálculo da PF V e o número de módulos são mostrados a seguir:
Utilizando-se a equação (2.4) e calculando a energia média mensal (dos meses de setembro de outubro de 2017 até setembro de 2018), tem-se no exemplo tem-se:
EM= ( MAI 2022) + (JUN 2022) + (JUL 222) + (AGO 2022
4
EM= 118 kWh+ 194 kWh +189 kWh + 186 kWh
4
EM= 171,75 [kwh/mês]
Por ser um sistema bifásico, a energia do custo de disponibilidade (ECD) é 30 kWh.
Então, a energia mensal do projeto (EMP ) será:
EMP = EM – (Eco) 
 EMP= 171,75 – 30 
Determine a irradiação solar (IRS)(insolação solar) a partir do sondada, vide na seção 1.5, do local escolhido: carapicuiba-SP.
IRS = 4,5 [kWh mês ]
Determine a potência pico do sistema fotovoltaico (PF V ) usando:
A eficiência do sistema fotovoltaico ηsis é definida por:
ηsis = ηar × ηter × ηinv × ηvar
(2.8)
Sendo:
· Eficiência devido à poluição do ar (ηar): < 0, 90 − 0, 95 >
· Eficiência devido às perdas térmicas (ηter): < 0, 90 − 0, 95 >
· Eficiência devido ao inversor (ηinv): < 0, 95 − 0, 98 >
Eficiência devida a vários fatores atípicos como sombreamento, orientação dos módulos ao sul, etc (depende de caso em caso) (ηvar): < 0, 8 − 1, 0 > Em ondições normais ηsis deve ficar entre 0,70 e 0,85. Nesta aplicação, foi escolhido ηar = 0, 93, ηter = 0, 9 e ηinv = 0, 95 e ηvar = 1, 0. Assim ηsis = 0, 8. Geralmente os engenheiros para maior prática de aplicação, utilizam como eficiência do ηsis =0,8 sistema o fator de, que é uma boa estimativa.
Substituindo os valores na equação tem-se:
 
 PFV = 1000 X 171,75 1 4,5 X 30 X 0,8
 PFV = 1.590,27
 
Determinar o número de módulos fotovoltaicos (NMOD) usando a fórmula:
Escolhendo-se um painel comercial de PMOD = 550 W, tem-se que o número de módulos fotovoltaicos do sistema é:
NMOD = 1590,27 . 550
NMDO = 2,89=> arredondamento => NMDO = 3 Módulos
A quantidade de módulos fotovoltaicos é uma grandeza que só aceita valores inteiros, portanto, arredondou-se o valor para cima, fazendo com que NMOD = 16 módulos. Deve- se, então, atualizar a potência fotovoltaica, encontrando, assim, a potência fotovoltaica verdadeira instalada no lado de corrente contínua:
PFv = NMDO X PMOD
PFv = 3 X 550
PFv = 1650 Wh ou PFv = 1,65 kWp
A área total necessária para instalação do sistema fotovoltaico (Atotal) será 
Aproximadamente:
Atotal = NMOD X AMOD
 Onde
Atotal: Área necessária para instalação do sistema fotovoltaico [m²]
NMOD: número de módulos fotovoltaicos;
AMOD: Área de cada módulo fotovoltaico [m²]; => 2,27m x 1,13m = 2,56m²
 Logo
 
 Atotal = NMOD X AMOD
 Atotal = 3 x 2,56 
 Atotal = 7,68m²
2.1.CÁLCULO DE ENERGIA A PARTIR DA POTÊNCIA FOTOVOLTAICA.
A energia produzida pelos módulos fotovoltaicos pode ser calculada como:
 Observe que a potência deve ser colocada em W na equação para que e energia seja calculado em [kWh/mês ]. Além disso, Ndias = 30 casa queira calculara a energia referente á um d mês Caso queira um cálculo mais preciso mês a mês e só trocar esse número pelo número real do mês (ex 2 dias para mês de Fevereiro). Se for calcular a energia anual, deve-se usar Ndias= 365.
 Por exemplo, para o módulo de 550 W da Tabela 2.1, a potência instalada é PFV 5280 W, assim considerando Nsis = 0,8 e IRS = 4,5 kWh : a energia fotovoltaica média mensal (considerando os 12 meses do ano) em [kWh/mês] é:
EFV= 1650 x 4,5 x 30 x 0,8 . 1000
EFV= 178,2[kWh/mês]
 Também é possível calcular a energia mês a mês usando o número de dias e a irradiação solar de cada mês. Para o mesmo exemplo de PFV = 1650W, Nsis= 0,8, para o mês de Janeiro a irradiação solar desse mês é IRs= 5, 52kWh/(m².dia) (obtida data) e o de dias é dias = 31dias. Portanto a EFV será:
 EFV = 1650 X 4,5X 31X 0.8 . 1000
EFV= 184,14[kWh/mês]
Energia Fotovoltaica mês a mês para Vinhedo/SP para uma PF V = 1650W.
	MÊS 
	Ndias
	IRS kWh dias
	EFV kWh mês
	MAI
	31
	4,2
	 171.86
	JUN
	30
	3,8
	 150,48
	JUL
	31
	4,0
	163,68
	AGO
	31
	4,8
	196,41
Os dados seguem representados graficamente:
:
Energia Fotovoltaica mês a mês para Vinhedo/SP para uma PFV = 5280W
3.	CÁLCULO DA POTÊNCIA MÁXIMA DOS SUB ARRANJOS FOTOVOLTAICOS
PFV-MPPT PEV = PFV-INS = 1650 => 5280 PFV-MPPT = 825 W . . NMPPT 2
A partir dos parâmetros do módulo fotovoltaico determina-se a tensão e a corrente de cada arranjo em algumas situações.
3.1.CÁLCULO DA MÁXIMA TENSÃO DE SAÍDA DOS ARRANJOS FOTOVOLTAICOS (VFV −MAX)
Como a tensão dos módulos aumenta para temperaturas inferiores a de operação em STC, é necessário verificar qual é a máxima tensão que cada série atingirá. Para tanto, deve-se conhecer a temperatura mínima de operação dos módulos, que, por sua vez ocorre no período de inverno. Como referência, foi utilizada a região de OSASCO-SP, que Tc(min) = 13◦C (no inverno) durante o dia e Tc(STC) = 25◦C. Onde Tc(min) é a temperatura de operação mínima da célula fotovoltaica no inverno e Tc(STC) é a temperaturada célula em STC.
Como deseja-se encontrar o pior caso, a tensão em vazio do módulo é corrigida pelo decremento da temperatura utilizando o coeficiente α característico de cada módulo descrita pelas equações (2.18) e (2.19). Assim, a tensão na série fotovoltaica 1
(VS1) fica:
3.2.CÁLCULO DE TENSÃO DE OPERAÇÃO NO PONTO DE MÁXIMA POTÊNCIA DO ARRANJO FOTOVOLTAICO
VOPE-MPP=NMODS X VMPP
IOPE-MPP IMPP
Onde:
VOPE-MPP: Tensão de operação da série fotovoltaica no MPP [V];
IOPE-MPP: Corrente de operação da série fotovoltaica no MPP [A];
NMODS: Número de módulos em série da string.
Assim, tomando-se o exemplo calculado no item 2.2 com duas séries de 3 módulos (NMOD = 3), e utilizando as equações (2.21) e (2.22), tem-se os seguintes cálculos e os resultados apresentados na Figura 2.6:
VOPE-MPP=3× 40.90
VOPE-MPP= 550 V
IOPE-MPP= 13,45 A
4.	DIMENSIONAMENTO DO INVERSOR FOTOVOLTAICO
5.	ANEXOS
5.1.	ANEXO 1:
O PDF da Fatura de Energia Utilizada como base de cálculos
fatura-Maio_2022-0114844011.pdf
fatura-Junho_2022-0114844011.pdf
fatura-Julho_2022-0114844011.pdf
fatura-Agosto_2022-0114844011.pdf
5.2.	ANEXO 2:
O PDF da Datasheet do Módulo Fotovoltaico escolhido
Principais recursos do Painel
Tecnologia Multi Busbar
Melhor captura de luz e coleta de corrente para melhorar a confiabilidade e a saída de energia do módulo.
Resistência PID
Excelente garantia de desempenho Anti-PID através de processo de produção em massa otimizado econtrole de materiais.
Durabilidade contra condições ambientais extremas
Alta resistência à névoa de sal e amônia.
Melhor garantia na geração
Garantia do produto de 12 anos, garantia de potência linear de 25 anos
Certificações
Certificado de fábrica ISO9001:2015, ISO14001:2015, ISO45001:2018
Produtos com certificação IEC61730, IEC61215
Dados elétricos
Potência no ponto máximo de potência - 550W
Tensão no ponto máximo de potência - 40,90V
Corrente no ponto máximo de potência - 13,45A
Tensão em Circuito Aberto - 49,62V
Corrente de Curto Circuito - 14,03A
Eficiência = 21,33%
Tolerância de potencias positiva 0~+3W
Desempenho mínimo sob condições de teste padrão STC (1000 W/m², 25 °C, espectro AM 1,5 G)
Características de temperatura
Coeficiente de temperatura (Pmax) -0.35% / °C
Coeficiente de temperatura (Voc) -0.28% / °C
Coeficiente de temperatura (Isc) 0.048% / °C
Temperatura nominal da célula (NOCT) 45±2°C
Temperatura Admissível para o Módulo em Operação Contínua -40 °C até +85 °C
Tensão máxima do sistema 1500VDC
Fusível máximo 25A
Dados mecânicos
Tensão Máxima do Sistema 1500V
Formato 2274 mm × 1134 mm × 35 mm (incluindo a estrutura)
Peso 28 kg ± 5 %
Cobertura frontal Vidro temperado 3,2mm revestimento antirreflexo, transmissão, baixo teor de ferro, vidro temperado
Estrutura Alumínio anodizado
Célula P-Type monocristalina
Caixa de junção Classe de proteção IP68
Este produto tem seu desempenho aprovado pelo INMETRO e está em conformidade com o programa Brasileiro de etiquetagem.
N° Registro: 006492/2022
Peso bruto: 28,9Kg
Dimensão: 0,35cm x 113,4cm x 227,4cm (Altura x Largura x Comprimento)
NCM: 85414300
EAN:
5.3.	ANEXO 3:
O PDF da Datasheet do Módulo Inversor Fotovoltaico escolhido
MIC 1000_3000TL-X Datasheet.pdf
Energia Fotovoltaica 	maio kWh	junho kWh	julh kWh	agosto kWh	171.86	150.47999999999999	163.68	196.41