Estudo_Prefeitura Santa Fe_Predios Publicos_R01

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PREFEITURA DE SANTA FÉ 
ESTUDO DE EFICIÊNCIA E VIABILIDADE PARA INSTALAÇÃO DE USINA 
SOLAR FOTOVOLTÁICA PARA SUPRIR O CONSUMO DE ENERGIA 
ELÉTRICA DOS PRÉDIOS PUBLICOS MUNICIPAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[Maringá – PR
 
 
 
Av. Euclides da Cunha, 878 Fone: 44 3034-1011 
 
CEP-87014-250 
Maringá - PR 
INTRODUÇÃO 
 O estudo apresentado tem por objetivo, expor a viabilidade na utilização de energia solar 
fotovoltaica para atender a demanda de energia necessária nos prédios públicos do Município 
de Santa Fé. Para tal solução, foram analisadas as faturas de energia, de modo a contabilizar os 
consumos dos últimos doze meses em cada Unidade Consumidora, possibilitando assim a 
projeção de um Sistema de Geração Solar Fotovoltaico que supra a demanda das mesmas. 
 
DADOS DO MUNICÍPIO 
Santa Fé é uma cidade de Estado do Paraná. Os habitantes se chamam santa-feenses. 
O município se estende por 276,2 km² e contava com 12 037 habitantes no último censo. A 
densidade demográfica é de 43,6 habitantes por km² no território do município. 
Vizinho dos municípios de Munhoz de Melo, Lobato e Flórida, Santa Fé se situa a 26 km a Sul-
Leste de Colorado a maior cidade nos arredores. Situado a 493 metros de altitude, de Santa Fé 
tem as seguintes coordenadas geográficas: Latitude: 23° 1' 56'' Sul, Longitude: 51° 49' 50'' Oeste. 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTÁICA – Um breve histórico 
No mundo, a energia solar foi descoberta no século 19 na França. O nome por trás da invenção 
foi Edmund Bequerel. Ele acabou descobrindo o potencial da energia solar quando estava 
estudando os eletrodos. 
Em 1839, o físico europeu notou que as placas metálicas do seu experimento produziam uma 
diferença de energia para mais quando eram expostas à luz. Assim era identificado o efeito 
fotovoltaico. 
A Resolução Normativa n° 482, instituída pela Aneel em abril de 2012, estabelece que as 
condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de 
distribuição de energia elétrica e o sistema de compensação de energia elétrica serão válidos. 
Portanto, a resolução permite a qualquer consumidor gerar sua própria energia renovável 
conectada à rede de distribuição, com o acúmulo de créditos energéticos, autorizando, inclusive, 
os critérios necessários para a conexão à rede de sistemas de energia solar. 
 
https://www.cidade-brasil.com.br/municipio-santa-fe.html
https://www.cidade-brasil.com.br/estado-parana.html
https://www.cidade-brasil.com.br/municipio-munhoz-de-melo.html
https://www.cidade-brasil.com.br/municipio-lobato.html
https://www.cidade-brasil.com.br/municipio-florida.html
https://www.cidade-brasil.com.br/municipio-colorado.html
 
 
 
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SISTEMA SOLAR FOTOVOLTÁICO 
Um sistema fotovoltaico conectado à rede, ou sistema on grid é o conjunto de equipamentos 
capaz de transformar a energia do sol em energia elétrica e “jogá-la” na rede elétrica de energia. 
Os painéis solares convertem a energia do sol em energia elétrica através das células 
fotovoltaicas. Veja a ilustração: 
 
 
 
 
 
 
 
PAINEL SOLAR FOTOVOLTÁICO 
Os painéis fotovoltaicos são componentes de um sistema de energia solar capazes de converter 
a energia do sol em elétrica. 
Eles têm sua eficiência medida através da porcentagem de energia do sol que atinge a superfície 
do painel que é transformada em energia elétrica para o consumo. 
Quanto maior é a eficiência de um painel solar fotovoltaico, mais Watts por metro quadrado um 
sistema pode gerar. A células fotovoltaicas do painéis são como um sensor de luz, que a atrai 
para ser armazenada. 
 
 
 
 
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- Painel solar fotovoltaico de silício Monocristalino 
Esse tipo de painel fotovoltaico é o que possui o silício mais puro e por esse motivo possuem as 
mais altas taxas de eficiência, alcançando níveis acima de 20% no caso dos mais modernos. São 
menores e ocupam pouco espaço. Possuem um custo mais alto devido às todas as suas 
vantagens, mas em compensação têm uma durabilidade muito grande. 
- Painel solar fotovoltaico de silício Policristalino. 
Os painéis solares de silício policristalino são mais em conta do que os monocristalinos citados 
acima. São produzidos a partir da fusão do silício bruto. O processo todo se torna mais rápido e, 
por esse motivo, sua produção é mais barato do que a dos painéis monocristalinos. Por causa 
disso, a eficiência também é menor, chegando até cerca de 15% e fazendo com que eles ocupem 
mais espaço. 
 
INVERSOR 
O Inversor solar é um equipamento desenvolvido para converter a energia gerada pelos painéis 
solares de corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA). A corrente alternada é a que 
usamos em nossas casas e empresas. Ou seja, o inversor solar é fundamental para que você 
possa usar a energia fotovoltaica para alimentar os utensílios elétricos que você usa no dia-a-
dia. 
O inversor solar Grid Tie, é o mais utilizado no mundo. A expressão grid-tie em português 
significa: conectado à rede. O inversor grid-tie é aquele inversor usado para conectar um sistema 
fotovoltaico sem baterias na rede da sua residência ou empresa, eles são projetados para 
desligar rapidamente da rede elétrica caso ela venha a cair. 
 
ESTRUTURAS DE FIXAÇÃO 
O suporte para fixação do painel solar que é de qualidade e instalado corretamente, irá prover 
segurança no processo de instalação e contra ações de ventos ou tempestades, garantindo 
assim que o seu painel não sairá voando. 
Geralmente feitos de alumínio ou aço inoxidável, a maioria das estruturas de fixação para 
painéis fotovoltaicos são concebidas para aplicações universais, como: coberturas de telha de 
barro, telha de concreto, telhado metálico, telha de fibrocimento, seguidores solares e fixação 
direta sobre o solo. 
https://www.portalsolar.com.br/corrente-continua-cc-corrente-alternada-ca
 
 
 
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As estruturas de fixação podem ser customizadas para atender as mais diversas necessidades 
das instalações fotovoltaicas. Uma boa estrutura de suporte para fixação de painéis 
fotovoltaicos deve ser fácil de instalar, feita com materiais de alta qualidade e com proteção 
contra corrosão. 
 
Estrutura de fixação em telha colonial 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura de fixação em telhado de fibrocimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estrutura de fixação em telha ondulada 
 
 
 
 
 
 
Estrutura de fixação em telha trapezoidal 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura de fixação em soloAv. Euclides da Cunha, 878 Fone: 44 3034-1011 
 
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CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA SOLAR FOTOVOLTÁICO 
 
Para calcular a potência gerada por uma usina solar, utilizamos a seguinte equação: 
∑ = Horas de Irradiação x Dias no Mês x Nº de Módulos x Potência do Módulo x Fator de Potência 
 
Os dados de horas de irradiação solar são retirados de acordo com a local de instalação do 
sistema. Abaixo temos um mapa com a média de irradiação no território brasileiro 
 
 
 
 
 
 
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De acordo com as coordenadas geográficas da cidade de Santa Fé, temos os seguintes dados 
para horas de irradiação: 
 
Contabilizando uma média, dos últimos doze meses, do consumo dos prédios públicos 
municipais, encontramos a energia mínima que o Sistema Solar Fotovoltaico tem que gerar, por 
mês, afim de suprir a demanda. 
 
CUSTOS E CONSUMO MENSAL DE TODOS OS PRÉDIOS PÚBLICOS 
MUNICIPAIS(Atual) 
Consumo (kWh) Custo / kWh Custo Total (R$) 
34.500 0,795 27.427,50 
 
 
 
 
 
 
 
 
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POTÊNCIA TOTAL DA USINA SOLAR FOTOVOLTAICA 
PAINEL SOLAR 
Quantidade de Painéis 800 
Potência de cada Painel 390 W 
Estimativa de área dos painéis 2.000m2 
INVERSOR 
Modelo e Potência do Inversor 3 x 75kW / TRIF. 380V 
4 x 6kW / MON. 220V 
Transformadores Trifásico 380V/220V 3x 100 kVA 
POTÊNCIA DO SISTEMA DE GERAÇÃO SOLAR 
312,00 kWp 
 
 
COMPOSIÇÃO DO SISTEMA DIMENSIONADO 
 
 Painéis Fotovoltaicos Monocristalinos de 390W, Half Cell 144 células, Eficiência 19,7% 
Dimensões do módulo 2000 x 1000 x 40 mm e Peso 22,5 kg (49,6 lb) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 03 Inversor de 75kW GROWATT com 6 MPPTs e 2 entradas monitoradas 
 
 6 MPPTs 
 Diagnóstico inteligente 
 Alta eficiência até 99% 
 Monitoramento de string 
 DPS tipo II CA & CC 
 
 04 Inversor de 6kW GROWATT com 2 MPPTs e 2 entradas monitoradas 
 
 2 MPPTs 
 Diagnóstico inteligente 
 Alta eficiência até 99% 
 
 
O SISTEMA CONTA AINDA COM OS SEGUINTES COMPONENTES: 
• Cabo solar energyflex br 0,6/1kv (1500 v dc) preto 
• Cabo solar energyflex br 0,6/1kv (1500 vdc) vermelho 
• Conector mc4 multi-contact ur pv-kst4/6ii-ur acoplador macho e femea. 
• Estrutura para fixação dos Painéis Solares Fotovoltáicos 
• Autotranformador – 380V/220V 
 
 
 
 
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PREVISÃO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA 
Com base no sistema proposto, inclinação dos painéis, radiação solar no local e simulações em 
softwares específicos, o sistema deverá fornecer energia em média conforme gráficos abaixo: 
 
VALOR DO INVESTIMENTO 
R$ 1.688.152,00 (Um milhão seiscentos e oitenta e oito mil cento e cinquenta e 
dois reais). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ MÉDIA
GERAÇÃO 37417 38821 37838 36364 31660 30467 31660 37206 35100 36504 38399 39452 35907
Energia Média Gerada pelo Sistema (kWh/mês)
 
 
 
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PREDIOS PUBLICOS 
 
PAYBACK VALOR INVESTIDO R$ 1.688.152,00 
 
 
ANO GERAÇÃO ANUAL KWH VALOR KWH RECEITA ANUAL PAYBACK RECEITA ACUMULADA 
 
1 430888 R$ 0,795 R$ 342.555,96 -R$ 1.345.596,04 R$ 342.555,96 
 
2 427441 R$ 0,795 R$ 339.815,51 -R$ 1.005.780,53 R$ 682.371,47 
 
3 424021 R$ 0,795 R$ 337.096,99 -R$ 668.683,54 R$ 1.019.468,46 
 
4 420629 R$ 0,795 R$ 334.400,21 -R$ 334.283,33 R$ 1.353.868,67 
 
5 417264 R$ 0,929 R$ 387.786,54 R$ 53.503,21 R$ 1.741.655,21 
 
6 413926 R$ 0,967 R$ 400.071,61 R$ 453.574,83 R$ 2.141.726,83 
 
7 410615 R$ 1,005 R$ 412.745,88 R$ 866.320,71 R$ 2.554.472,71 
 
8 407330 R$ 1,045 R$ 425.821,67 R$ 1.292.142,38 R$ 2.980.294,38 
 
9 404071 R$ 1,087 R$ 439.311,70 R$ 1.731.454,09 R$ 3.419.606,09 
 
10 400839 R$ 1,131 R$ 453.229,10 R$ 2.184.683,18 R$ 3.872.835,18 
 
11 397632 R$ 1,176 R$ 467.587,40 R$ 2.652.270,58 R$ 4.340.422,58 
 
12 394451 R$ 1,223 R$ 482.400,57 R$ 3.134.671,15 R$ 4.822.823,15 
 
13 391295 R$ 1,272 R$ 497.683,02 R$ 3.632.354,16 R$ 5.320.506,16 
 
14 388165 R$ 1,323 R$ 513.449,61 R$ 4.145.803,77 R$ 5.833.955,77 
 
15 385059 R$ 1,376 R$ 529.715,70 R$ 4.675.519,47 R$ 6.363.671,47 
 
16 381979 R$ 1,431 R$ 546.497,09 R$ 5.222.016,56 R$ 6.910.168,56 
 
17 378923 R$ 1,488 R$ 563.810,12 R$ 5.785.826,68 R$ 7.473.978,68 
 
18 375892 R$ 1,547 R$ 581.671,62 R$ 6.367.498,30 R$ 8.055.650,30 
 
19 372885 R$ 1,609 R$ 600.098,98 R$ 6.967.597,28 R$ 8.655.749,28 
 
20 369902 R$ 1,674 R$ 619.110,12 R$ 7.586.707,40 R$ 9.274.859,40 
 
21 366942 R$ 1,741 R$ 638.723,52 R$ 8.225.430,92 R$ 9.913.582,92 
 
22 364007 R$ 1,810 R$ 658.958,28 R$ 8.884.389,20 R$ 10.572.541,20 
 
23 361095 R$ 1,883 R$ 679.834,08 R$ 9.564.223,29 R$ 11.252.375,29 
 
24 358206 R$ 1,958 R$ 701.371,23 R$ 10.265.594,51 R$ 11.953.746,51 
 
25 355340 R$ 2,036 R$ 723.590,67 R$ 10.989.185,18 R$ 12.677.337,18Av. Euclides da Cunha, 878 Fone: 44 3034-1011 
 
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Para a construção da usina solar que atenda ao consumo de energia dos prédios públicos da 
cidade de Santa Fé é necessário um investimento de R$ 1.688.152,00 (Um milhão seiscentos e 
oitenta e oito mil cento e cinquenta e dois reais). 
No cálculo de payback simples, temos o valor cobrado por kWh na geração remota, R$ 0,79 
(setenta e nove centavos) descontado do ICMS na TUSD equivalente a R$ 0,09 (nove centavos). 
Portanto o valor real descontado na fatura final e de R$ 0,70 (setenta centavos) por kWh gerado. 
Tem-se então, no primeiro ano uma economia de aproximadamente R$ 342.500,00 (trezentos e 
quarenta e dois mil e quinhentos reais), a mesma chegando a R$ 387.700,00 (trezentos e oitenta 
e sete mil e setecentos reais) no quinto ano. Leva-se em consideração um reajuste tarifário de 5% 
ao ano. 
A economia acumulada ao final do quinto ano e de aproximadamente R$ R$ 1.741.600,00 (um 
milhão setecentos e quarenta e um mil e seiscentos reais), valor esse superior ao valor investido 
para a construção da usina solar fotovoltaica. 
 
 
 
 
 
 
PAY BACK 5 ano 
(R$2.000.000,00)
R$0,00
R$2.000.000,00
R$4.000.000,00
R$6.000.000,00
R$8.000.000,00
R$10.000.000,00
R$12.000.000,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
PA
YB
AC
K 
(R
$)
Tempo (Anos)
PAYBACK EM 25 ANOS
 
 
 
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Os valores do gráfico acima são referentes ao montante a ser pago em ambas as situações. Em 
azul, temos uma soma de R14.000.000,00 (quatorze milhões de reais) que serão pagos à Copel 
nos próximos vinte e cinco anos. Em laranja temos o valor de R$ 1.688.152,00 (Um milhão 
seiscentos e oitenta e oito mil cento e cinquenta e dois reais) investidos em energia solar, sendo 
pago em apenas 68 meses. A economia gerada ao município em 25 anos é de aproximadamente 
R$ 12.500.000,00 (doze milhões e quinhentos mil reais). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 R$-
 R$2.000.000,00
 R$4.000.000,00
 R$6.000.000,00
 R$8.000.000,00
 R$10.000.000,00
 R$12.000.000,00
 R$14.000.000,00
 R$16.000.000,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Custo COPEL x Custo Usina Solar
Custo da Energia em 25 anos sem Usina Solar Custo da Energia em 25 anos com Usina Solar
 
 
 
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INSTALAÇÃO 
Após visita em loco, a melhor solução encontrada, para evitar pagamento de demanda foi 
distribuir todo o sistema em 5 locais de instalação. 
Local 1 – CMEI Profª Marly B. de Azevedo 
• 240 Painéis Solares Fotovoltaicos, instalados em telhado. 
• 1 Inversor 
• 1 Autotransformador 
 
 
Local 2 – Escola Municipal Jardim Primavera 
• 240 Painéis Solares Fotovoltaicos, instalados em telhado. 
• 1 Inversor 
• 1 Autotransformador 
 
 
 
 
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Local 3 – Ginásio de Esportes 
• 240 Painéis Solares Fotovoltaicos, instalados em telhado. 
• 1 Inversores 
• 1 Autotransformador 
 
 
 
Local 4 – Núcleo Integrado de Saúde 
• 40 Painéis Solares Fotovoltaicos, instalados em telhado. 
• 2 Inversores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Maringá - PR 
Local 5 – Paço Municipal 
• 40 Painéis Solares Fotovoltaicos, instalados em telhado. 
• 2 Inversores 
 
 
 Sistema Local de Instalação Potência (kWp) Preço / kWp (R$) Preço Total (R$) 
1 Gerador de Energia, 
On Grid, de 93,60kWp 
CMEI Prof.ª Marly B. 
de Azevedo 
93,60 5.410,75 506.445,60 
2 Gerador de Energia, 
On Grid, de 93,60kWp 
E.M. Jardim 
Primavera 
93,60 5.410,75 506.445,60 
3 Gerador de Energia, 
On Grid, de 93,60kWp 
Ginásio de Esportes 93,60 5.410,75 506.445,60 
4 Gerador de Energia, 
On Grid, de 15,60kWp 
Núcleo Integrado de 
Saúde 
15,60 5.410,75 84.407,60 
5 Gerador de Energia, 
On Grid, de 15,60kWp 
Paço Municipal 15,60 5.410,75 84.407,60 
Total 312,00 1.688.152,00 
 
 
 
 
__________________________ 
Eng. Douglas Alves 
CREA: PR 137331/D 
 (44) 99805-2610 
	INTRODUÇÃO
	DADOS DO MUNICÍPIO
	Santa Fé é uma cidade de Estado do Paraná. Os habitantes se chamam santa-feenses. O município se estende por 276,2 km² e contava com 12 037 habitantes no último censo. A densidade demográfica é de 43,6 habitantes por km² no território do município. Vi...
	ENERGIA SOLAR FOTOVOLTÁICA – Um breve histórico
	SISTEMA SOLAR FOTOVOLTÁICO
	PAINEL SOLAR FOTOVOLTÁICO
	- Painel solar fotovoltaico de silício Monocristalino
	- Painel solar fotovoltaico de silício Policristalino.
	INVERSOR
	ESTRUTURAS DE FIXAÇÃO
	Estrutura de fixação em telha colonial
	CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA SOLAR FOTOVOLTÁICO
	COMPOSIÇÃO DO SISTEMA DIMENSIONADO
	PREVISÃO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
	VALOR DO INVESTIMENTO