TRABALHO

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INTRODUÇÃO
A energia eléctrica pode ser considerada um dos pilares mais importante para o desenvolvimento técnico, económico, político e social do mundo actual. É por meio dela que temos acesso à iluminação, transporte colectivo, proteção térmica e higiene, além de permitir o estabelecimento de infraestrutura e fixação da produção nas indústrias, centros de pesquisa e meios de comunicação. Por fim, contribui ainda para a disseminação da informação e aquisição do conhecimento (Naruto, 2017).
Para que esse desenvolvimento seja viável, é necessário que haja uma união entre a evolução tecnológica e as políticas governamentais para que, assim, o fornecimento de energia eléctrica seja alcançável ao maior número possível de pessoas. Logo, o sistema eléctrico necessita ser o mais eficiente, seguro, confiável, estável e previsível a fim de reduzir os impactos negativos e proliferar as oportunidades para a sociedade e para as gerações futuras que serão directamente dependentes dessa evolução e do progresso energético vigente.
O sistema eléctrico consolidado mundialmente é caracterizado pelas parcelas de geração, transmissão, distribuição e consumo. Entretanto, actualmente, podemos verificar mudanças significativas nessa topologia devido ao ingresso e rápida expansão da geração distribuída no mesmo. Quais são os impactos desse novo modelo no sistema eléctrico actual, quais são os procedimentos necessários para a sua inserção e o que deve ser realizado agora e planeado para o futuro com o objectivo de prevenir os impactos negativos e explorar os benefícios ao sistema eléctrico e, principalmente, à população? Essas perguntas são básicas, mas cruciais para que o momento de transição no qual estamos vivenciando seja utilizado de forma consciente para permitir que todos os caminhos possíveis sejam analisados e explorados nesse novo conceito do sistema eléctrico que não deve ser subestimado (Naruto, 2017).
Actualmente a dependência e o conforto que a energia eléctrica traz as casas, empresas, parques, vias públicas, essa dependência e conforto traz um custo muito alto ao planeta grande parte da energia eléctrica produzida em todo o planeta tem origem na queima de combustível fósseis e na energia nuclear, apenas uma pequena parte tem origem em fontes de energia renováveis, os recursos para geração de energia não renovável irão se esgotar um dia, além de que a queima de combustíveis fosseis, polui a atmosfera e contribui para o aquecimento global, o chamado efeito estufa (Woruby, 2018).
As fontes renováveis representam 20% da produção de electricidade, e no futuro com investimento e desenvolvimento tecnológico no sector, toda a necessidade de electricidade ou pelo menos a maior parte dela poderá ser suprida pelo abastecimento de fontes de energias renováveis, as energias solar e eólica que actualmente são consideradas alternativas e tem pouca participação na matriz energética mundial serão as principais fontes de energia para o futuro, podendo a energia solar fotovoltaica ocupar o lugar mais importante na geração de energia eléctrica (Woruby, 2018).
A energia solar fotovoltaica é considerada uma fonte de energia limpa e sustentável, muitas pessoas ainda desconhecem outras formas de geração de energia, e quais os benefícios dessa, a Agencia Nacional de Energia Eléctrica, (ANEEL), através da resolução normativa n° 482, incentiva e regulamenta a geração de fontes alternativas de consumo de energia, porem essa resolução ainda é desconhecida por uma boa parcela da população, esse talvez seja o fato de não haver um consumo maior.
A importância do consumo uma fonte renovável, como a energia solar permite a geração de energia eléctrica em locais de difícil acesso, onde ainda não dispõe de rede de energia eléctrica, o consumo de energia solar fotovoltaica, proporciona a toda a população e ao meio ambiente muitas vantagens, e isso motiva o desenvolvimento tecnológico (Woruby, 2018).
A metodologia aplicada neste trabalho, será uma Revisão de Literatura, no qual será realizada, consultas a livros, dissertações, artigos científicos seleccionados através de busca á livros, sites de pesquisas, relacionados a energia Solar fotovoltaica. Desta forma, requer através deste estudo ampliar, os conhecimentos sobre o aumento e produção de energia eléctrica com recursos a energia solar fotovoltaica, sendo esta uma energia proveniente de recursos renováveis.
Problema
Levantou-se o seguinte problema: Como implementar o sistema de energia solar fotovoltaica como forma do aumento de produção de energia eléctrica em Saurimo?
Justificativa
A busca por novas fontes alternativas de energia está cada vez mais presente nos dias actuais, uma vez que as tecnologias convencionais de energia que utilizam os combustíveis fósseis causam negativos impactos socioambientais ao liberarem quantidades de gases poluídos no meio ambiente e, por consequência, contribuem para o aquecimento global e para as mudanças climáticas.
O cenário angolano possui com maior índice hidroeléctricas como fonte principal de energia alternativa. No entanto, com o crescente aumento populacional, industrial e agrícola, o consumo de energia vem aumentando no país e, além disso, as frequentes estiagens acarretam crises hídricas, que prejudicam a oferta de energia no país, bem como o consumidor final. Um dos principais motivos é que em períodos de seca há diminuição dos reservatórios nas usinas hidroeléctricas, responsáveis pela maior parte da produção de energia eléctrica no país.
Com isso, a geração de energia eléctrica fica prejudicada e as concessionárias precisam contratar energia mais cara, como as usinas termoeléctricas. Por consequência, os consumidores finais recebem cobranças adicionais na conta de luz e o valor é repassado para as companhias, a fim de se compensar os altos gastos nesses períodos.
Nesta perspectiva, faz-se necessária uma melhor diversificação da matriz energética angolana, a fim de que as concessionárias de energia eléctrica possam oferecer um serviço mais accessivo e de melhor qualidade à população.
Angola possui muita disponibilidade de recurso energético solar. Por este motivo, pensou-se na necessidade de se contribuir com o aumento da participação da fonte solar na matriz energética angolana, por meio de análises do sector eléctrico angolano.
Neste sentido, fez-se uma reflexão sobre o quanto esses sistemas podem contribuir com o meio ambiente, a fim de se melhorar a qualidade de vida das pessoas.
Objectivo geral
Implementar o sistema de energia solar fotovoltaica como forma do aumento da produção de energia eléctrica.
Objectivos específicos
· Apresentar o marco teóricos sobre a energia solar fotovoltaica com base na literatura existente;
· Analisar a implementação da energia solar como forma do aumento da produção de energia eléctrica em Saurimo;
· Propor medidas para implementação da energia solar fotovoltaica como forma do aumento da energia eléctrica em Saurimo. 
Estrutura do trabalho
O presente trabalho está subdividido em 3 (três) capítulos e estruturado da seguinte forma: 
Capítulo I – Fundamentação teórica. Apresentação da revisão da literatura, buscando fundamentar as ideias, ampliando a visão teórica acerca da proposta, dando o embasamento para a discussão do tema. Nela é demostrado conceitos em torno do sistema de energia solar fotovoltaica.
Capítulo II – Neste capítulo será apresentado apenas a parte metodológica do corpo do trabalho onde iremos demostrar de forma sintética os métodos usados para a elaboração desta pesquisa.
Capítulo III – Proposta para o aumento de produção de energia elétrica no município de Saurimo (energia solar): dentro deste capitulo será apresentado o resultado final do trabalho bem como serão apresentadas as conclusões do trabalho e as propostas de sugestões.
CAPÍTULO I – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.1. Fundamento de energia
Segundo as ideias de Goldemberg e Lucon (2007) citado por Gatti (2018), a energia, o ar e a água são ingredientes essenciais à vida humana. Nas antigas sociedades o custo desses ingredientesera praticamente zero e a energia era obtida da lenha das florestas, e utilizada para aquecimento e atividades domésticas, como cozinhar. Com o passar do tempo, o consumo de energia foi crescendo, o que fez com que outras fontes fossem necessárias.
Ao longo da Idade Média, as energias provindas dos cursos de água e dos ventos foram utilizadas, mas em quantidades insuficientes para suprir as necessidades da população que era crescente, principalmente nas cidades. Após a Revolução Industrial, foi preciso usar mais carvão, petróleo e gás, que têm um custo elevado para a produção e transporte até os centros consumidores.
A energia que move o mundo pode vir dos recursos naturais como o vento, água, sol, resíduos sólidos e combustíveis fósseis, como petróleo e gás natural. Essas são as fontes primárias de energia. De acordo com o Plano Nacional de Eficiência Energética (PNEf), elaborado em 2011, as fontes secundárias de energia são transformadas a partir das fontes de energia primárias; por exemplo, energia elétrica, gasolina, gás, óleo, alcatrão, carvão mineral, vapor, entre outros.
Eficiência está relacionada com a capacidade de ser produtivo utilizando o menor número de recursos e tempo possíveis (Zylbersztajn, 2005) citado por Gatti (2018). Quando se trata de eficiência energética, significa atender às necessidades da economia utilizando menos energias primárias para dessa forma agredir menos a natureza. Segundo o PNEf (2011) citado por Gatti (2018), Eficiência Energética (EE) é o conjunto de acções de diversas naturezas que ao mesmo tempo conseguem reduzir o consumo e suprir as demandas da sociedade relacionadas a serviços de energia como transportes e uso em processos.
1.2. Fontes de energia
Segundo Birnfeld (2014), as fontes energéticas podem ser classificadas em relação a sua renovabilidade, ou seja, se sua disponibilidade é limitada em função do esgotamento de suas reservas ou se possuem formas de renovação.
De acordo com dados EIA (2017), o petróleo é a fonte de energia mais consumida no mundo e pode ser encontrado na natureza impregnado em rochas sedimentares. Nos diferentes pontos de ebulição das substâncias que estão no petróleo, ocorre a separação para converter em outros produtos. Entre os produtos obtidos estão o gás, a gasolina, o querosene e as ceras. Todos eles têm influência no desenvolvimento da vida humana e no progresso tecnológico e económico.
Segundo Geller (2003) citado por Gatti (2018), o avanço tecnológico é o principal factor que pode contribuir para o aumento da oferta de energias renováveis, para assim reduzir os custos de produção, que ainda são, na maioria das fontes, superiores aos custos das fontes de energia de origem fóssil. Nesse sentido, esforços em pesquisa e desenvolvimento (P&D) tecnológico por parte dos sectores público e privado, em diversos países e por empresas líderes na área, têm reduzido substancialmente os custos de todas as energias renováveis. Porém, dentre as várias fontes de energia destacamos as seguintes:
1.2.1. Energia hidroelétrica
Em Angola a hidroeletricidade responde pela maior parte da produção da energia elétrica (EIA, 2017). O potencial hidráulico ocorre de maneira natural, aproveitando os desníveis existentes na natureza ou pode ser por meio de construções de barragem ou desvio dos rios de seus leitos naturais. A energia cinética gerada pelo movimento da água é levada até as turbinas que a convertem em energia elétrica por meio dos geradores que produzem a eletricidade. Após este processo, a água segue para o leito natural do rio (Gatti, 2018).
A energia hidrelétrica apresenta factores favoráveis como ser renovável e principalmente para países que possuem um grande potencial hídrico, como no caso de Angola, pode ser uma grande vantagem em relação aos outros países. Contudo, existem alguns factores desfavoráveis relacionados à energia hidroelétrica, como o desmatamento de uma grande área para a construção de usinas e alagamento de áreas para realizar os desvios do rio de seu caminho original (Gatti, 2018).
1.2.2. Energia biomassa
A biomassa energética apresenta uma grande variedade de fontes, que variam desde os resíduos agrícolas, industriais e urbanos até as culturas dedicadas. Para sua produção é necessária uma grande quantidade de tecnologias para os processos de conversão, que englobam desde combustão para obtenção da energia térmica até processos físico-químicos e bioquímicos complexos para a obtenção de combustíveis líquidos e gasosos e outros produtos, e que variam em escala partindo da micro até a larga escala, segundo o (Relatório da Matriz Energética Nacional de 2030, 2007 citado por Gatti, 2018).
1.2.3. Energia Solar
A utilização da iluminação natural e do calor para aquecimento de ambientes, denominado de aquecimento solar passivo, decorre da absorção da radiação solar nas edificações, reduzindo a necessidade de iluminação e aquecimento, segundo a ANEEL (2013). O uso de coletores ou concentradores solares aumenta o aproveitamento térmico.
A conversão directa da energia solar em energia elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais, particularmente os semicondutores, gerando dois efeitos o termoelétrico e o fotovoltaico. O efeito termoelétrico caracteriza-se pela diferença de potencial, provocada pela junção de dois metais, em condições específicas. No efeito fotovoltaico, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio da utilização de células solares, de acordo com a ANEEL (2013).
Porém, para o presente estudo com a temática em torno do aumento da produção de energia eléctrica em Saurimo, temos como a fonte de energia a solar, sendo esta o foco da nossa pesquisa que passaremos a desenvolver nos subtemas a seguir.
1.3. Energia solar fotovoltaica: conceitos e aplicações
Este subtema será dividido em duas partes, a primeira será contextualizada os conceitos sobre energia solar, enquanto que a segunda parte abrangerá conceitos e aplicações da energia solar fotovoltaica.
1.3.1. Conceitos da energia solar
No centro do Sol ocorre uma intensa actividade nuclear a qual gera uma grande quantidade de radiação. Esta radiação emite uma energia em forma de luz chamada de fótons os quais não possuem massa física, porém carregam uma enorme energia e impulso. Os fótons podem conter energia ultra ou infravioleta, enquanto alguns podem conter luz visível. Em sua trajetória em direção à Terra, colidem-se, são desviados e até destruídos quando em contato a qualquer coisa que absorva radiação (Boxwell, 2016). 
Basicamente todas as energias aproveitadas pelos seres humanos têm suas origens vindas do Sol, sendo nossa principal fonte de energia, emitindo-as em formas de luz e calor. Essas energias são suficientes para suprir milhares de vezes as necessidades energéticas mundiais, porém apenas uma parte é aproveitada (Robert Foster et al, 2009 citado por Almeida, 2019).
1.3.2. Radiação solar
A radiação solar é o recurso natural energético mais importante, pois é responsável por basicamente todos os processos naturais que ocorrem na Terra. O Sol fornece uma enorme porção de energia e boa parte é armazenada nos oceanos que ajudam a manter a temperatura em equilíbrio. Equilíbrio este que permite a estabilidade de diversos tipos de vida ao redor do planeta (Robert Foster et al, 2009) citado por Almeida (2019). O termo radiação solar é usado de forma genérica, quando for utilizada em energia por unidade de área quadrada, denomina-se irradiação solar (Cresesb, 2014). Segundo (Villalva, 2015), existem quatro tipos de radiação:
a) As directas as quais correspondem a incidência directa dos raios solares em linha reta.
b) As difusas que correspondem a incidência de raios solares que chegam indirectamente no plano.
c) As refletidas que correspondem a incidência de raios solares no solo.
d) As globais as quais correspondem a soma das radiações difusas, directas e refletidas.
1.3.3. Declinação solar
A intensidade de radiação a atingir a superfície do nosso planeta depende de uma relação geométricaentre a Terra e o Sol. O ângulo de inclinação da Terra é de 23.45° o qual mantem-se constante em toda sua trajetória ao redor do Sol. Este ângulo de inclinação é responsável por intensidades diferentes de radiação no planeta durante o ano. Portanto antes de ser instalado qualquer sistema fotovoltaico faz-se a necessidade de um estudo prévio no local a fim de conhecer os níveis de irradiação solar ao longo de um ano e sua trajetória durante o dia. (Robert Foster et al, 2009 citado por Almeida, 2019).
1.4. Sistema fotovoltaico
Os sistemas fotovoltaicos apresentam um custo benefício e uma solução viável para fornecer eletricidade. Podem ser ligados à rede elétrica (On-grid) ou serem autônomos (Off- grid), apresentando características e componentes diferentes (Robert Foster et al, 2009 citado por Almeida, 2019).
A produção de energia elétrica pelo método convencional é centralizada e longe do ponto de consumo, resultando em perdas ao longo do sistema de distribuição, o que leva a uma elevação do preço de custo da distribuição e causa danos ao meio ambiente a as empresas. Quando falamos em energia fotovoltaica, pensamos em energia sendo gerada próxima ao ponto de consumo, permitindo ainda uma melhor diversificação das tecnologias utilizadas para a produção de energia elétrica.
No início, esses sistemas que conexão à rede elétrica foi concebida apenas para centrais fotovoltaicas, sistemas de grande porte, pois havia a crença de que esses sistemas resolveriam problemas específicos da rede tradicional. No entanto, de acordo com o avanço da eletrônica, foram concebidos sistemas de pequeno e médio porte, objetivando atender sistemas domésticos, que hoje correspondem a mais da metade do mercado fotovoltaico (Athanasia, 2000 citado por Almeida, 2019).
Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em: sistemas isolados (OFF-RID) e sistemas integrados à rede (ON GRID ou GRID-TIE), é importante considerar que sistemas que não são integrados a rede possuem baterias que armazenam a energia gerada, não sendo necessário nos sistemas integrados pois nesses casos a energia produzida excedente pode ser transmitida para a rede e ser localizada em outros locais (Chuco, 2007 citado por Almeida, 2019). 
1.5. Sistemas fotovoltaicos (on grid & off grid)
Nos sistemas OFF-GRID, possuem toda a energia gerada guardada em baterias, o que assegura que o sistema atenda a demanda mesmo em períodos em que a incidência solar seja insuficiente. (Ribeiro, 2012 citado por Júnior e Souza, 2018).
Os sistemas ON GRID, possuem características semelhantes ao do sistema OFF GRID, a diferença básica é que a energia elétrica proveniente das placas fotovoltaicas passam por um inversor grid-tie que realiza a conversão de corrente continua em corrente alternada, sincronizando-a com a frequência da rede (60Hz) a partir de um oscilador interno e ao mesmo tempo limita a tensão de saída para que não seja maior do que a da rede, e, então, utiliza-se um relógio de luz bidirecional que medirá a energia da concessionária, utilizada em períodos que a energia fotovoltaica for insuficiente para atender a demanda, bem como a energia solar gerada em excesso pelo sistema, que será inserida na rede da concessionária distribuidora de energia elétrica (Braga, 2008 citado por Júnior e Souza, 2018).
1.5.1. Módulos fotovoltaicos
Os módulos fotovoltaicos funcionam como a unidade básica de um sistema fotovoltaico, sendo compostos de células fotovoltaicas conectadas em arranjos, os quais produzem tensões e correntes apropriadas para a utilização da energia elétrica, e assim possibilitando gerar energia em qualquer local do planeta por meio da energia radiação solar. Por este factor, esta tecnologia é utilizada como solução face à crise energética que o planeta atravessa (Cresesb, 2014) citado por Almeida (2019). 
O funcionamento dos módulos fotovoltaicos dá-se através do efeito fotovoltaico, um fenômeno descoberto no ano de 1839 por um físico francês, chamado Edmond Becquerel, que percebeu a produção de correntes elétricas em certos tipos de materiais, quando expostos a luz solar (Boxwell, 2016). O termo foto refere-se à luz e o voltaico a voltagem. Este termo descreve o processo de produzir uma corrente elétrica através da energia da radiação solar. O referente fenômeno pode ocorrer em materiais sólidos, líquidos e gasosos. Entretanto é nos materiais sólidos, especialmente em semicondutores que foram encontradas eficiências de conversão aceitáveis (Robert Foster et al, 2009 citado por Almeida, 2019).
1.5.2. Características eléctricas do módulo fotovoltaico
Segundo Almeida (2019), as principais características de um módulo fotovoltaico são corrente, tensão e potência nominal. A potência do módulo é dada em (Watt pico), e seu valor é determinado sob as condições padrão de teste (STC, Standard Test Conditions). Essas condições padrão de teste (ou condições de referência) são definidas para os valores de 1000 W/m² de irradiância, 25ºC de temperatura da célula e AM = 1,5 para a massa de ar. A máxima potência é atingida quando se obtém a corrente de máxima potência e a tensão de máxima potência.
Existem pelo menos três abordagens quanto ao circuito elétrico equivalente das células solares: o modelo empírico (ideal), o modelo de um diodo, e o de dois diodos. Entre eles, o mais aceito, é o de um diodo, também conhecido como modelo real.
1.5.3. Factores que influenciam o desempenho dos módulos
Quando expostos à luz solar, os módulos fotovoltaicos geram energia eléctrica em corrente contínua. O desempenho desses depende da temperatura de operação da célula fotovoltaica e do nível de irradiação solar a que os módulos estão sujeitos.
1.5.4. Diodos de Protecção
Em algumas situações os módulos podem receber sombras que causam o aquecimento do material semicondutor. Isso acontece quando, ao invés de gerar, o módulo recebe corrente. Esses locais são chamados de pontos-quentes (hot-spots), e danificam o módulo permanentemente. Um exemplo disso se dá quando uma folha cai sobre o módulo, de forma a cobrir uma célula, esta estará inversamente polarizada e passará a agir como uma carga, convertendo eletricidade em calor (Almeida, 2019).
Outro diodo utilizado para proteção é o diodo de bloqueio. Esses são utilizados nas fileiras de módulos em série para evitar que um módulo sombreado transforme a fileira inteira em uma carga. Em alguns sistemas autorregulados, os diodos são utilizados para evitar que a bateria se descarregue sobre o painel fotovoltaico. Nos sistemas que utilizam controladores não é necessário, sendo até desencorajado o seu uso, pois o diodo provoca uma queda de tensão, que em sistemas menores pode ser significativa (Almeida, 2019).
1.5.5. Arranjo de módulos
Os módulos fotovoltaicos podem ser associados em série e/ou em paralelo, para se obter os níveis de corrente e tensão desejados (Almeida, 2019).
Na conexão em série, o terminal positivo de um dispositivo fotovoltaico é conectado ao terminal negativo do outro dispositivo, e assim por diante. Para dispositivos idênticos e submetidos à mesma irradiância, quando a ligação é em série, as tensões são somadas e a corrente elétrica não é afetada.
1.6. Inversor de frequência
Como foi visto até o momento, os painéis fotovoltaicos são capazes de fornecer corrente apenas na forma de corrente contínua. Em algumas aplicações é possível aproveitar esta corrente mas em muitos casos é necessário converter esta corrente em uma fonte de corrente alternada (Dazcal, 2008 citado por Almeida, 2019).
O aparelho responsável pela transformação de corrente contínua para corrente alternada é chamado de inversor. O inversor é capaz de transformar uma fonte de tensão de 12Vcc em uma fonte de 110 Vca,, 220 Vca com frequências de 50 ou 60 Hz, ou outras combinações que possam ser interessantes para o sistema.
Esta conversão, no entanto, acarreta perdas elétricas da ordem dos 25 aos 9%, ou seja, os inversores possuem eficiências que variam entre 75 e 91%. Isto se deve ao facto de que o consumo do circuito inversor aumenta proporcionalmente com oaumento da potência que está controlando. A forma de onda na saída dos inversores eram, inicialmente, quadradas, mas actualmente encontram-se inversores que produzem formas de ondas aproximadamente senoidais (Dazcal, 2008 citado por Almeida, 2019).
No caso de sistemas fotovoltaicos conectados a rede elétrica, os inversores são conhecidos como grid-tie, cujo diferencial é o maior controle sobre a tensão, fase e frequência.
De acordo com o modo de operação, os inversores grid-tie podem ser classificados em dois tipos: controlados/chaveados pela rede e autocontrolados.
1.6.1. Inversores controlados pela rede
Esses inversores são constituídos basicamente de uma ponte de tiristores. O inversor controlado pela rede utiliza a frequência e tensão da rede para chavear os tiristores. Se houver queda de energia na rede, o inversor desliga-se automaticamente, ou seja, esse tipo de inversor não funciona de modo autônomo. Durante o seu funcionamento são gerados pulsos de corrente de onda quadrada, por isso este tipo de inversor também é chamado de inversor de onda quadrada (Goetze, 2017).
As diferenças da forma de onda senoidal da rede elétrica provocam grandes distorções harmônicas na tensão de saída, além do elevado consumo de potência reativa. Devido a isso são utilizados filtros e dispositivos para limitar os harmônicos. Para isolar a rede, é utilizado um transformador principal.
Essa tecnologia ainda é aplicada em equipamentos utilizados em sistemas de grande potência. Para os sistemas menores, com potências até 5 kW, existem poucos fabricantes desse tipo de inversor (Goetze, 2017).
1.6.2. Inversores autorregulados
Nesse tipo de inversor são utilizados dispositivos semicondutores que podem ser ligados e desligados, em um circuito em ponte. De acordo com o nível de tensão e desempenho do sistema, os componentes eletrônicos utilizados são o MOSFET, transistor bipolar, GTO e IGBT (Goetze, 2017).
1.6.3. Factor de dimensionamento do inversor
A razão entre a potência nominal do inversor (9Ne4*) e a potência nominal ou de pico do gerador fotovoltaico (9NX*) é definida como factor de dimensionamento do inversor (FDI) (Goetze, 2017).
O valor FDI, por exemplo, de 0,8 indica que a capacidade do inversor equivale a 80% da potência nominal ou de pico do gerador fotovoltaico.
1.7. Dimensionamento do sistema fotovoltaico
O dimensionamento de um sistema fotovoltaico completo requer conhecimentos técnicos específicos, necessitando assim de pessoal técnico qualificado (Goetze, 2017).
Como visto no capítulo anterior, o dimensionamento dos componentes do sistema de microgeração fotovoltaica é baseado em três factores específicos: irradiância, temperatura ambiente e potência a ser atendida. Com base nessas informações busca-se a otimização dos módulos fotovoltaicos e do inversor de frequência a partir de suas características elétricas e das condições do ambiente.
1.7.1. Local de instalação
Pode ser observado que o local apresenta características predominantemente rurais, com pequenas edificações e área verde predominante. As perdas na captação da energia proveniente do sol nesses ambientes tendem a serem menores, uma vez que em sistemas instalados em ambiente urbano é mais provável a existência sombreamento, inclusive sombreamento parcial, e interferência de superfícies reflexivas próximas.
1.7.2. Avaliação do recurso solar
Para encontrar os dados de irradiância e temperatura para o local da instalação é utilizado o programa de computador RADIASOL2. Este programa incorpora dados de irradiação e de temperatura em base mensal obtidos no Atlas Solarimétrico e do programa SWERA (Solar and Wind Energy Resources Assessment). O usuário define o ângulo de inclinação, ângulo de orientação azimutal e o coeficiente de reflexão (albedo) para que o programa sintetize dados horários de irradiação. A melhor orientação é voltada para a linha do equador e a inclinação dos painéis de maior produção é aquela onde a luz incide o mais perpendicular possível ao plano dos módulos fotovoltaicos, o que equivale aproximadamente ao valor da latitude do local.
1.7.3. Dimensionamento dos módulos fotovoltaicos
Para dimensionar o gerador fotovoltaico primeiramente verifica-se os modelos comercializados actualmente. Os critérios estabelecidos na escolha do módulo são: potência, eficiência e preço, onde o maior custo benefício é obtido pelo modelo fabricado pela Yingli Solar. Certificados e garantia também são factores decisivos na escolha. Os painéis fotovoltaicos da Yingli possuem o selo do INMETRO e PROCEL, além de certificados para as principais normas europeias e americanas. A garantia apresentada pelo fabricante é de 10 anos para defeitos de fabricação e 25 anos de produção mínima de energia.
1.7.4. Escolha do Painel
A escolha do painel solar é determinada a partir da sua capacidade de geração em Ah. Deve-se seguir, então, as orientação descritas abaixo, para que a capacidade de geração do arranjo seja calculada de maneira satisfatória:
a) Calcular o valor da potência exigida por cada equipamento, em W;
b) Multiplicar a potência de cada aparelho e/ou dispositivo de utilização média diária para obter o valor da potência em Wh/dia;
c) Calcular o valor total da potência, em watts-hora/dia, somando o valor obtido em (ii);
d) Dividir o valor da potência total de (III) pela tensão do sistema para obter, então, a corrente necessária ao módulo, em Ah/dia;
e) Dividir a corrente obtida em (IV), em Ah/dia, pela menor média mensal de isolação diária para chegar, finalmente, ao valor da corrente necessária ao módulo, em Ah;
f) Com o valor em Ah (v) escolhe-se o painel que iguala ou supera este valor no catálogo de preferência.
1.8. Tipos de sistema fotovoltaico
Segundo Goetze (2017), um sistema fotovoltaico pode ser classificado em três categorias:
· Sistema Isolado (ou autônomo);
· Sistema Híbrido;
· Sistema Conectado à rede de distribuição.
Os sistemas isolados, ou autônomos, são aqueles que produzem eletricidade independentemente de outras fontes de energia. Estes podem alimentar cargas de corrente contínua e/ou de corrente alternada, dependendo da aplicação desejada. Neste tipo de operação, pode ser necessário o uso de baterias, e os elementos que irão compor o sistema podem variar de acordo com as necessidades exigidas. 
Os sistemas híbridos são os sistemas isolados operando em conjunto com outros geradores, como os eólicos, a diesel, a gás, a gasolina, etc. Em algumas situações, essa união pode ser mais vantajosa e econômica do que um sistema fotovoltaico operando de forma autônoma, já que acarreta na redução da potência instalada de painéis solares, diminuindo assim, os custos totais.
1.9. Geração distribuída
A geração distribuída (GD) é a geração e armazenamento de energia elétrica em pequena escala, mais próximo ao centro de carga, com opção de interagir, ou seja, comprar ou vender com a rede, e, em alguns casos, considerando a máxima eficiência energética (Olade, 2011 citado por Goetze, 2017).
Denomina-se GD como um tipo de geração elétrica que se diferencia da realizada pela geração centralizada por ocorrer em locais em que não seria instalada uma usina geradora convencional, contribuindo assim para aumentar a distribuição geográfica da geração de energia elétrica em determinada região.
Esse cenário, portanto, torna o investimento na geração distribuída cada vez mais atrativo e inúmeras vantagens para o setor elétrico são obtidas com esse método de geração de energia. A seguir são listadas as principais delas segundo Goetze (2017):
a) A GD é economicamente atraente na medida em que reduz os custos, adia investimentos em subestações de transformação e em capacidade adicional para transmissão, além de reduzir perdas nas linhas de transmissão e distribuição, perdas reativas de potência e estabilidade na tensão elétrica;
b) a diversidade de investimentos privados gerados pela GD, tende a ampliar o número de agentes geradores e participantes do setor elétrico, distribuídos regionalmente;
c) atendimento mais rápido ao crescimento da demanda (ou à demanda reprimida)por ter um tempo de implantação inferior ao de acréscimos à geração centralizada e reforços das respectivas redes de transmissão e distribuição;
d) diminuição da dependência do parque gerador despachado centralizadamente, mantendo reservas próximas aos centros de carga;
e) agilização no atendimento ao crescimento da demanda, inserindo menor prazo e menor complexidade no licenciamento e na liberação para implantação dos projectos;
f) aumento da estabilidade do sistema elétrico, pela existência de reservas de geração distribuída;
g) redução das perdas na transmissão e dos respectivos custos, e adiamento no investimento para reforçar o sistema de transmissão;
h) o uso de unidades de menor capacidade propicia o equilíbrio na busca de melhores taxas variáveis de crescimento de demanda, contribuindo na redução de risco associados a erros de planejamento e oscilações de preços ao sistema elétrico;
i) contribuição para a abertura do mercado energético, com a criação de regulamentação jurídica própria, que podem representar uma grande oportunidade comercial.
No entanto, o sistema também apresenta alguns pontos que geram bastante discussão no setor elétricos, a seguir são citadas as principais:
a) A concessionária a qual vai se conectar um produtor independente pode ser apenas transportadora e não compradora da energia que lhe é entregue por aquele produtor para um cliente remoto;
b) Maior complexidade no planejamento e na operação do sistema elétrico;
c) Maior complexidade nos procedimentos e na realização de manutenções, inclusive nas medidas de segurança a serem tomadas e na coordenação das atividades;
d) Possível diminuição do fator de utilização das instalações das concessionárias de distribuição, o que pode aumentar o preço médio de fornecimento das mesmas;
e) Remuneração de investimentos de concessionárias, decorrentes ou afetados pela interconexão.
1.10. Viabilidade económica
Para determinar a viabilidade económica do projecto é calculado tempo de retorno do investimento, onde são comparados os valores de investimentos e a economia gerada ao longo do tempo. Como resultado verifica-se se o projecto apresenta lucro ao investidor e em quanto tempo esse lucro é obtido.
No projecto proposto são considerados os custos do inversor e dos módulos em comparação com a economia na factura de energia elétrica junto à distribuidora. Também é estimado um custo de instalação do sistema como disjuntores, caixa de distribuição, cabos, entre outros.
De acordo com a relação de geração e consumo do sistema fotovoltaico, constatou-se que a energia solar gerada irá suprir 70% do consumo da residência. Dessa forma, o custo mensal de energia da residência será referente à tarifa de disponibilidade cobrada pela distribuidora de acordo com o tipo de conexão.
A vida útil de um sistema fotovoltaico conectado à rede é estimado entre trinta e quarenta anos. O modelo de painel fotovoltaico escolhido no projecto deve ter garantia de vinte e cinco anos para produção de pelo menos 80% da potência nominal e o inversor tem garantia de três anos sendo o tempo de vida útil estimado em 10 anos, podendo chegar a 15 ou mais, dependendo das condições do ambiente.
CAPÍTULO II – MÉTODOS E TÉCNICAS
2.1 Tipo de Pesquisa
O tipo de pesquisa mais adequado para o trabalho foi pesquisa exploratória. Rodrigues (2007) apud Cavalcante (2018), dá o seguinte conceito para pesquisa exploratória: “Seu objectivo é a caracterização inicial do problema, de sua classificação e de sua definição. Constitui o primeiro estágio de toda pesquisa científica”.
Portanto, pesquisa exploratória será o tipo mais adequado ao trabalho que se embasou em fazer uma vasta revisão bibliográfica sobre o sistema de energia solar fotovoltaica bem como a sua implementação. Nesse contexto, foi feito uma revisão bibliográfica para explicações e detalhamento do objecto em estudo através de livros, artigos, papers, monografias, normas técnicas, legislações, bem como apresentações da internet.
2.2 Tipos de Métodos
De acordo com Lakatos e Marconi (2007), “método é o conjunto das actividades sistemáticas e racionais que, com maior segurança e economia, permite alcançar o objectivo – conhecimentos válidos e verdadeiros, traçando o caminho a ser seguido, detectando erros e auxiliando as decisões do cientista”.
Indutivo: usou-se este método, por ser responsável pela generalização, isto é, partimos de algo particular para uma questão mais ampla, mais geral (Freitas e Prodanov, 2013). Assim sendo o método indutivo permitirá por meio da análise do Município de Saurimo sobre o aumento da produção de energia eléctrica, os resultados obtidos se considere para os demais Municípios da Província bem como do País.
Análise síntese: uma vez que para a construção do Iº capítulo, bem como para a estruturação do presente trabalho houve toda uma necessidade de se recorrer a consulta de livros, artigos científicos, trabalhos já realizados e outros materiais bibliográficos e que o seu conteúdo não precisa ser lançado na totalidade para este estudo, seleccionou-se e sintetizou-se apenas aqueles que pareceu ser mais valioso para a pesquisa e este processo é típico da análise síntese, justificando-se assim o recurso a este método.
Etapas da Pesquisa
Para a elaboração desta pesquisa foi necessário delimitar o tema, aumento da produção de energia eléctrica em Saurimo.
Feito isso foi elaborado uma revisão de literatura através da busca na internet por artigos, livros e projectos conceituados artigos a fim de se inteirar do que se tem a respeito do aumento de energia eléctrica. Para isso procurou-se palavras chaves como energia eléctrica, fontes de energia, energia solar, energia solar térmica, produção de energia e outras.
CAPÍTULO III – PROPOSTA PARA O AUMENTO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO MUNICÍPIO DE SAURIMO (ENERGIA SOLAR)
3.1 – Caracterização do Município de Saurimo
Saurimo, sendo a capital da Província da Lunda Sul. Tem cerca de 423.548 habitantes de acordo com os últimos dados do censo populacional de 2014. Ocupa uma área de 24.900 km².
 A norte limitado pelos municípios da província da Lunda-Norte, Lucapa e Cambulo, a este pelo município do Muconda, a sul pelo município do Dala, e a oeste pelo município de Cacolo. 
3.2 – Situação Actual da Energia Eléctrica em Saurimo
A capacidade de fornecimento de energia electrica em Saurimo, conta com três centrais térmicas. 
A central nomeada de Saurimo a tecnologia é ABC conta com 5 grupos geradores e tem a capacidade de produção de 12,5mw e disponibiliza 2,5mw para a cidade de Sauimo.
A central do txicumina a tecnologia é general electrica denominada (GE), conta com 7 grupos geradores e tem a capacidade de produção de 19,6mw e disponibiliza 14mw para cidade de Saurimo.
A central do Nhama a tecnologia é Wart Sil, conta com 4 grupos geradores e tem a capacidade de produção de 20mw e disponibiliza os 20mw.
Totalizando uma produção de 52,1mw, e disponibiliza para a cidade de Saurimo 36,5mw.
A tendendo a situação actual de energia electrica em Saurimo, pelas nossas pesquisas vimos que os 36,5mw para a cidade de Saurimo não supri a demanda em geral, por este motivo criou-nos um interesse de propor uma central de energia solar fotovoltaica, com a capacidade de produzir 26,9mwdc e com a disponibilidade 20mw para a cidade de Saurimo.
3.3 - Implementação do sistema fotovoltaico em Saurimo e o Princípio de funcionamento
Para a implementação do sistema fotovoltaico em saurimo, primeiramente foi identificado uma área de 45 hectares em uma zona aberta nas localidades do bairro da Juventude, onde a radiação solar tem uma grande intesnsidade.
Será implementado 72.720 painéis solares, ligados em paralêlo com a potência de 370VA em cada painel solar.
Nesta senda, vai ser apresentado um diagrama que será utilizadas para a implementação de um sistema fotovoltaico. 
 Fonte: eleboração própria
O sistema capta a luz solar a partir das placas fotovoltaicas, produz energia elétrica a partir de corrente contínua, essa energia passa porum controlador de carga responsável pela proteção das baterias contra descargas profundas e excesso de carga, toda esta energia será armazenada em um banco de baterias e só então, passa por inversor de frequência que a converte de corrente contínua para corrente alternada e passa pelo transformador só então é utilizada para consumo.
3.4 Análise Técnica
A análise técnica deve ser feita pela empresa responsável e encarregada a executar o projecto bem acompanhado com a equipa técnica do Ministério da Energia e Água representado pela empresa pública de produção de electricidade – PRODEL E.P. 
A qual deve prestar e fornecer satisfações de um bom serviço técnico a fim de verificar as condições do empreendimento para a implementação do sistema fotovoltaico proposto. 
3.5. Equipamentos utilizados na instalação de um sistema fotovoltaico
Painéis solar, controlador de carga, bateria, inversor e transformador.
Existem dois tipos de sistemas de geração de energia solar: um conectado à rede eléctrica em sistema de compensação; outro autônomo, que utiliza um banco de baterias. 
O sistema que utilizaremos é o autônomo.
Em sistemas autônomos (Off Grid) ainda são necessárias as baterias. Elas armazenam a energia produzida durante o dia e que será utilizada durante à noite. Os equipamentos mais comumente utilizadas possuem vida útil de 4 a 12 anos, dependendo da temperatura ambiente e do tipo de bateria utilizada.
Existem baterias específicas para o armazenamento de energia solar, que são chamadas de baterias estacionárias, que, ao invés de baterias automotivas, são projetadas para aguentar ciclos mais profundos de descarga e são feitas para durarem mais tempo.
CONCLUSÃO
Conclui-se que os autores consultados e a metodologia aplicada permitiram o alcance dos objectivos ora pretendido. No que diz respeito a análise do ponto de vista de implementação do aumento de energia eléctrica com recurso ao sistema de energia solar fotovoltaico, este projecto visa a produção de energia solar de modo a aumentar o fornecimento de energia eléctrica no município de Saurimo. Conclui-se também que uma vez com crescimento acelerado das nossas populações bem como a expansão das nossas cidades, de modos que possamos atender a estas dinâmicas populacionais, no que diz respeito ao fornecimento de energia eléctrica, os recursos de energia renováveis asseguram uma grande vantagem para os Estados, sendo os recursos não renováveis insusceptíveis de recuperação. Porém, sendo a energia solar uma energia com recursos renováveis, de investimento não muito avultado e de baixo custo de manutenção, seria uma mais valia optar nela como forma de aumentar a produção de energia eléctrica no município de Saurimo. Para inversão do actual quadro uma das propostas passa pela implementação de uma central fotovoltaica que permitirá a produção de energia eléctrica solar como forma e meio eficiente para minimizar a incapacidade na produção e fornecimento de energia as nossas populações de modos a não dependermos unicamente das centrais térmicas do Txicumina e do Nhama.
RECOMENDAÇÕES
· Recomenda-se ao Governo Provincial que crie condições financeiras que estimulam e asseguram a implementação do sistema de energia solar fotovoltaico nos vários municípios da nossa Província;
· Recomenda-se também que na implementação do projecto os materiais a serem usados para a construção da central fotovoltaica sejam os mais modernos de modo a atenderem as dificuldades actuais;
· Que os técnicos contratados sejam altamente qualificados e capacitados de maneira a evitar muitas margens de erro no processo de execução;
· Optar por equipamentos fotovoltaicos de qualidade e por empresas de confiança no mercado é um dos requisitos para garantir a melhor instalação e eficiência na geração de energia fotovoltaica. Por isso, é importante estar atento às marcas dos equipamentos fotovoltaicos e escolher uma empresa especializada e que trabalhe com fornecedores de confiança para instalação do sistema fotovoltaico.
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