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<p>AULA 2</p><p>SISTEMAS DE ENERGIA SOLAR</p><p>Profª Juliana D’Angela Mariano</p><p>02</p><p>CONVERSA INICIAL</p><p>Olá a todos! Sejam bem-vindos à segunda aula de Sistemas de Energia</p><p>Solar. Meu nome é Juliana D’Angela Mariano. Sou formada no curso técnico e</p><p>tecnólogo em Eletrotécnica e sou mestre em Engenharia de Sistemas</p><p>Fotovoltaicos. Antes de entrar na carreira acadêmica, trabalhei alguns anos com</p><p>elaboração de projetos elétricos prediais e industriais. Atualmente, faço doutorado</p><p>em Engenharia de Sistemas Fotovoltaicos, além de trabalhar como professora de</p><p>Energia Solar.</p><p>Nesta aula falaremos sobre as premissas para o dimensionamento de um</p><p>SFVI. Vamos relembrar as características desse tipo de sistema nos aprofundando</p><p>no projeto para uma instalação real.</p><p>Figura 1 – Esquema de um SFVI</p><p>Fonte: Faria (2017).</p><p>Falaremos também sobre os procedimentos para o cálculo do banco de</p><p>baterias para que o SFVI tenha autonomia quando houver falta do recurso solar.</p><p>O conhecimento de cada etapa de dimensionamento confere maior</p><p>assertividade na autonomia de atendimento que estes sistemas podem realizar,</p><p>assim como segurança e durabilidade.</p><p>03</p><p>CONTEXTUALIZANDO</p><p>Como qualquer projeto de sistemas, é importante conhecer com</p><p>profundidade todas as características tanto dos sistemas aplicados como seu local</p><p>de instalação. Em sistemas fotovoltaicos, existe uma variável a mais, que é o</p><p>recurso solar, por isso o levantamento correto da localização deste sistema é tão</p><p>importante.</p><p>No caso de SFVI, que se encontram em regiões isoladas e sem acesso à</p><p>rede elétrica, é essencial prever todas as cargas e a demanda a ser atendida para</p><p>garantir o fornecimento adequado ao consumir e obter viabilidade técnica e</p><p>econômica na sua execução. Para isso, existem metodologia e dimensionamento</p><p>adequados, conforme mostra a figura 2.</p><p>Figura 2 – Diagrama com a etapas de um projeto de um SFVI</p><p>Fonte: Ufersa (2017).</p><p>Como vimos no esquema da figura, uma premissa básica é a especificação</p><p>do painel fotovoltaico a ser utilizado. Agora vamos poder aplicar os conhecimentos</p><p>da disciplina de Fundamentos de Energia Solar no que se referre ao tipo de</p><p>tecnologia adequada para aplicações isoladas.</p><p>Podemos dimensionar, então, o tamanho do banco de baterias necessário</p><p>para o armazenamento de toda a energia pelo SFVI, para ser utilizada nos</p><p>momentos em que não há presença do sol, como em períodos noturnos, o que</p><p>caracteriza perfil de demanda residencial.</p><p>Atendendo a esses primeiros itens, os passos seguintes consistem nas</p><p>especificações de equipamentos de controle do sistema, para que este possa</p><p>operar com autonomia e segurança aos consumidores. É importante haver o</p><p>04</p><p>conhecimento básico técnico sobre a durabilidade desses acumuladores para que</p><p>se obtenha maior vida útil em seus ciclos de trabalho.</p><p>Veremos que equipamentos, como controladores de carga e inversores, e</p><p>demais dispositivos de segurança, como disjuntores, podem prolongar a vida útil</p><p>e eficiência do SFVI instalado.</p><p>Apesar de todos estes procedimentos apresentados e dos cuidados na</p><p>especificação, uma vez instalados, eles operam com simplicidade e segurança.</p><p>Vamos aprender sobre o projeto de SFVI na nossa aula de hoje.</p><p>TEMA 1 – DEFINIÇÃO DA LOCALIZAÇÃO DO SISTEMA</p><p>Antes de falarmos sobre as recomendações do local de instalação,</p><p>iniciaremos nossa aula com uma revisão das características de um SFVI e os</p><p>principais componentes desse sistema.</p><p>Os sistemas fotovoltaicos isolados (SFVI) são aplicados em locais remotos</p><p>onde não existe conexão com rede elétrica da distribuidora. A principal diferença</p><p>de um sistema conectado à rede e um isolado é que no SFVI é imprescindível um</p><p>dispositivo de armazenamento de energia para manter a disponibilidade em</p><p>momentos que a geração não atende à demanda energética (Faria, 2017).</p><p>A seguir, são mostradas essas características:</p><p> não possuem conexão com o sistema público de fornecimento de energia</p><p>elétrica;</p><p> normalmente são instalados em locais sem acesso à rede elétrica;</p><p> a energia elétrica gerada normalmente é armazenada em baterias ou em</p><p>outras formas de armazenamento de energia;</p><p> podem atender a um consumidor (SFVI individual) ou a vários</p><p>consumidores (SFVI em minirrede);</p><p> podem ser projetados para alimentar cargas CC e/ou cargas CA;</p><p> podem ser utilizados para atender a cargas especiais.</p><p>Observe o diagrama pictográfico desse sistema:</p><p>05</p><p>Figura 3 – Diagrama pictográfico de um SFVI</p><p>Fonte: Urbanetz Junior (2017).</p><p>Como você viu na figura, o sistema fotovoltaico isolado possui os seguintes</p><p>equipamentos:</p><p> módulos FV;</p><p> controlador de carga (e descarga);</p><p> banco de baterias;</p><p> inversor;</p><p> diversos: (dispositivos de manobra, proteção e aterramento; fiação elétrica</p><p>e conectores; dispositivos de medição e monitoramento; estruturas de</p><p>fixação).</p><p>Mesmo dentro de uma região com recurso solar uniforme, a escolha do</p><p>local em que os painéis FV serão efetivamente instalados pode ser determinante</p><p>para seu desempenho. A integração com elementos arquitetônicos e a presença</p><p>de elementos de sombreamento ou superfícies reflexivas próximas podem afetar</p><p>a eficiência de um sistema fotovoltaico (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>Para ter uma boa estimativa da radiação incidente no plano do painel, o</p><p>projetista deve obter informações sobre os atuais e potenciais elementos de</p><p>sombreamento e superfícies reflexivas próximas, inclusive o chão. A refletividade</p><p>do chão ou de outros elementos próximos (albedo) também pode contribuir para</p><p>a radiação global incidente sobre o painel (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>No caso de SFVI, devemos relembrar quais são as taxas de albedo, que</p><p>consiste na radiação refletida nos arredores e no solo, já que se trata de instalação</p><p>em locais isolados, conforme tabela 1 a seguir.</p><p>06</p><p>Tabela 1 – Albedo em diversas superfícies</p><p>Fonte: Urbanetz Junior (2017).</p><p>Como mostrado na tabela, o material que apresenta maior albedo é a</p><p>camada de neve fresca (não é o caso do Brasil), enquanto que a superfície da</p><p>água com temperatura maior que 45 graus possui o menor albedo.</p><p>Outro fator que influencia na eficiência do gerador fotovoltaico é a</p><p>capacidade de trocar calor com o meio. Em regiões isoladas, é mais provável que</p><p>se encontrem superfícies livres, sem sombreamento e com fácil circulação de ar</p><p>(Pinho; Galdino, 2014).</p><p>Veja um exemplo prático destas recomendações na figura 4, um sistema</p><p>isolado instalado na Ilha de Ratones em Florianópolis – SC, para alimentação</p><p>desta ilha. Este SFVI tem uma potência fotovoltaica instalada de 4.776 Wp, usa a</p><p>tecnologia de silício policristalino e um banco de 20 baterias estacionárias de 180</p><p>Ah.</p><p>Figura 4 – SFVI na Ilha de Ratones em Florianópolis-SC</p><p>Fonte: Acervo do autor.</p><p>07</p><p>Podemos perceber que o exemplo dado segue as recomendações de</p><p>instalação, visto que os painéis fotovoltaicos estão instalados no solo, afastados</p><p>entre si, evitando o sombreamento no gerador. Quanto ao solo, observa-se a</p><p>existência de gramado, terra, pedras e árvores ao seu redor, que apresentam uma</p><p>baixa taxa de albedo.</p><p>No exemplo dado, vimos que, como se trata de uma ilha, há bastante</p><p>ventilação, evitando aquecimento do gerador fotovoltaico, fator que pode</p><p>aumentar a produtividade e operação destes sistemas.</p><p>Para o seu projeto fotovoltaicos de sistemas isolados, procure atender a</p><p>essas recomendações quanto ao local de instalação, a fim de evitar problemas</p><p>futuros, como a reinstalação em outros locais, que acarreta em custos com mão-</p><p>de-obra, também evitando acidentes no transporte desses materiais.</p><p>TEMA 2 – PREVENDO AS CARGAS E A DEMANDA</p><p>Falaremos agora sobre o dimensionamento dos equipamentos que</p><p>compõem um sistema FV isolado. O primeiro passo é fazer a estimativa da</p><p>quantidade diária de energia (Wh/dia ou kWh/dia) necessária para realizar as</p><p>atividades desejadas, ou seja, identificar</p><p>quais aparelhos elétricos serão utilizados</p><p>e por quantas horas por dia esses aparelhos serão utilizados.</p><p>Figura 5 – Aparelhos elétricos residenciais</p><p>Fonte: Shutterstock.</p><p>08</p><p>A base do dimensionamento é entender que o sistema deve gerar mais</p><p>eletricidade do que o limite estabelecido para consumo. Deve-se definir um</p><p>período de tempo, de modo que a produção de eletricidade neste período deve</p><p>ser maior do que a demanda elétrica a ser atendida. Isto deve se repetir nos</p><p>períodos subsequentes (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>A maneira mais tradicional para determinar a demanda de uma unidade</p><p>consumidora é somar as energias consumidas por cada equipamento. Isso,</p><p>geralmente, é feito em uma planilha, onde estão listados os equipamentos, sua</p><p>potência elétrica, o tempo diário de funcionamento e os dias de utilização por</p><p>semana, para que se disponha de dados diários de energia consumida, em Wh/dia</p><p>(Pinho; Galdino, 2014).</p><p>Possuir o projeto elétrico com as tabelas do Quadro de Cargas pode facilitar</p><p>este levantamento, pois, muitas vezes, são previstas cargas diversas, como</p><p>iluminação, tomadas gerais e de uso específico, além dos disjuntores</p><p>corretamente especificados.</p><p>Figura 6 – Projeto elétrico residencial</p><p>Fonte: Shutterstock.</p><p>Quando se trata de cargas usadas para refrigeração, como geladeiras e</p><p>freezers, deve-se, preferencialmente, consultar os dados de placa do</p><p>equipamento, em que geralmente consta seu consumo médio mensal,</p><p>dependendo das condições de uso e operações do local. A partir dele, estima-se</p><p>o consumo médio diário (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>Na ausência dessa informação, podem ser utilizados valores tabelados</p><p>fornecidos por órgãos como Cepel, Inmetro e Procel, por exemplo. Acesse o site,</p><p>disponível no link abaixo, para saber mais sobre o consumo médio mensal de</p><p>diversos eletrodomésticos usados nas residências:</p><p>09</p><p><http://www.procelinfo.com.br/main.asp?View=%7BE6BC2A5F-E787-</p><p>48AF-B485-439862B17000%7D></p><p>Ressalta-se que o custo de investimento de sistemas fotovoltaicos é</p><p>relativamente alto e, por isso, deve ser estimulado o uso de equipamentos</p><p>elétricos eficientes. Mesmo que os equipamentos eficientes possam ser mais</p><p>caros que os equipamentos típicos, menos eficientes, os custos evitados de</p><p>geração podem compensar esse investimento (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>Um importante fator a ser observado é o tipo de alimentação das cargas,</p><p>se estão em corrente contínua (CC) ou alternada (CA). A utilização de</p><p>equipamentos CC dispensa a utilização do inversor; porém, a disponibilidade</p><p>comercial deste tipo de equipamento é menor, seus custos são mais elevados, e,</p><p>muitas vezes, sua qualidade é inferior à dos equipamentos equivalentes</p><p>convencionais em CA (Pinho; Galdino, 2014).</p><p>A especificação do valor de potência dos equipamentos a serem atendidos</p><p>pelo sistema deve ser obtida por meio de dados fornecidos pelo próprio fabricante,</p><p>independentemente do tipo de alimentação, pois há uma ligeira variação entre a</p><p>potência de equipamentos semelhantes de fabricantes diferentes (Pinho; Galdino,</p><p>2014).</p><p>Como ponto de partida, monta-se, em uma planilha, um Quadro de</p><p>Previsão de Cargas, no qual são descritos os aparelhos elétricos, com suas</p><p>respectivas potências, tensão nominal de alimentação, corrente nominal e tempo</p><p>de utilização por dia (Urbanetz, 2015). Após o preenchimento do Quadro, tem-se</p><p>a estimativa do consumo diário de energia, conforme mostra a Tabela 2.</p><p>Tabela 2 – Quadro de Previsão de Cargas</p><p>Levantando as cargas existentes na instalação, por meio do Quadro de</p><p>Previsão de Cargas sugerido, chegamos a um valor de energia total necessária</p><p>de 2.370 Wh/dia. Esta é a energia que nosso SFVI deve ser capaz de suprir</p><p>010</p><p>diariamente. O passo seguinte é determinar qual a potência total a ser instalada</p><p>pelo gerador fotovoltaico capaz de atender a essas cargas listadas.</p><p>011</p><p>TEMA 3 – DIMENSIONANDO O GERADOR FV</p><p>Para determinar a potência dos módulos FV, é necessário conhecer a</p><p>irradiação, em Wh/m².dia ou kWh/m².dia, incidente na localidade em questão.</p><p>Como a irradiação diária média varia ao longo do ano, são adotados, nos sistemas</p><p>isolados para fins de dimensionamento, os valores de irradiação mínimos, que</p><p>correspondem aos meses de inverno (Urbanetz, 2015).</p><p>Relembrando, portanto, a aula 1, é preciso, primeiramente, encontrar as</p><p>coordenadas geográficas, mediante a aplicação do programa Google Earth, que</p><p>possibilitam a localização dos dados solarimétricos obtidos por meio banco de</p><p>dados nacionais do Atlas Brasileiro de Energia Solar (2006).</p><p>Figura 7 – Programa Google Earth e Atlas Brasileiro de Energia Solar</p><p>Fonte: Google Earth (2017); Pereira et al., (2017).</p><p>Aplicando o mesmo exemplo utilizado na última aula, vamos considerar a</p><p>análise para a cidade de Curitiba, que apresenta as seguintes coordenadas</p><p>coletadas:</p><p>25°25'49.23"S</p><p>49°16'0.20"O</p><p>Os dados de irradiação do Atlas apresentam as coordenadas em fração de</p><p>graus, portanto, deve-se converter as coordenadas para essa forma, obtendo-se,</p><p>em fração de graus: Longitude -49,27 e Latitude de -25,44. Assim, os valores</p><p>históricos de irradiação global no plano horizontal, média mensal do total diário,</p><p>em Curitiba, baseados nos dados do Atlas, são apresentados na Tabela 3 a</p><p>seguir.</p><p>012</p><p>Tabela 3 – Dados de irradiação global horizontal para Curitiba-PR</p><p>Fonte: Adaptado de Pereira et al. (2006).</p><p>Observando a Tabela 3, verifica-se que durante os meses de junho e julho</p><p>ocorrem os menores índices de irradiação, portanto, um SFVI em Curitiba será</p><p>dimensionado em função da irradiação obtida nestes meses.</p><p>Visando maximizar a incidência de radiação sobre os módulos FV, estes</p><p>são inclinados de maneira que os raios solares incidam o mais</p><p>perpendicularmente possível. Quanto à orientação e inclinação do arranjo</p><p>fotovoltaico em sistemas isolados, no hemisfério sul, têm-se as seguintes</p><p>considerações (Urbanetz, 2015):</p><p>• Orientação = Norte geográfico (não utilizar o norte magnético);</p><p>• Inclinação = Latitude local + (10° ~ 15°).</p><p>Logo, para um SFVI instalado em Curitiba, a inclinação dos módulos em</p><p>relação à horizontal será adotada em 35º. Utilizando-se o programa RADIASOL,</p><p>determinam-se as irradiações incidentes em Curitiba para as inclinações de 25°,</p><p>35° e 40º, apresentadas na Tabela 4.</p><p>Tabela 4 – Dados de irradiação inclinada para Curitiba – PR</p><p>Fonte: Simulação do Radiasol (2017).</p><p>A determinação da potência do painel FV (PFV), para atender ao consumo</p><p>diário médio (URBANETZ, 2015), é dada pela equação 1 a seguir:</p><p>CARREG</p><p>F</p><p>R</p><p>TOT</p><p>H</p><p>GE</p><p>FV</p><p>P</p><p></p><p></p><p> Eq. 1</p><p>Em que: E - energia demandada pelas cargas diariamente (Wh/dia);</p><p>G – irradiância nas condições STC (1.000W/m²);</p><p>HTOT - irradiação solar incidente no plano dos módulos FV (Wh/m².dia);</p><p>013</p><p>FCARREG – fator de carregamento diário das baterias, será adotado 1,1;</p><p>R - rendimento do conjunto de aparelhos e componentes do sistema:</p><p>controlador de carga, bateria, inversor (quando houver) e fiação.</p><p>O valor de R para SFVI situa-se tipicamente entre 65 e 75%. Neste exemplo</p><p>será adotado R=70%, logo:</p><p>Wp954,95 1,1</p><p>0,73.900</p><p>1.0002.370</p><p>FV</p><p>P </p><p></p><p></p><p></p><p>A área necessária para instalar esta potência FV (Urbanetz, 2015) é dada</p><p>pela equação 2:</p><p>100A </p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>FF</p><p>E</p><p>FV</p><p>P</p><p>Eq. 2</p><p>Em que: PFV – Potência do painel FV (kWp);</p><p>EFF - eficiência de conversão da tecnologia fotovoltaica adotada (%).</p><p>Neste exemplo, serão adotados módulos de silício policristalino, sendo sua</p><p>eficiência de conversão aproximadamente 14%, portanto:</p><p>²82,6100</p><p>14</p><p>95,0</p><p>A m</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>Sabendo-se a potência do painel FV e a área aproximada necessária para</p><p>a sua instalação, busca-se em catálogos de fabricantes o módulo ou conjunto de</p><p>módulos que atendam</p><p>a potência necessária (Urbanetz, 2015).</p><p>Para nosso exemplo, vamos utilizar o módulo fotovoltaico da Hareon Solar,</p><p>com potência de 330 Wp, o qual apresenta uma área de 1,94 m² na tecnologia de</p><p>silício policristalino, conforme especificações técnicas apresentadas na Figura 8.</p><p>014</p><p>Figura 8 – Especificações do módulo FV escolhido</p><p>Fonte: Adaptado de Hareon Solar (2017).</p><p>Para atender ao consumo calculado anteriormente, será necessário um</p><p>painel FV de 954,95 Wp. Consideramos que 3 módulos Hareon especificados em</p><p>nosso projeto são suficientes. Assim, a nova potência calculada do SFVI é de 3 x</p><p>330 Wp, resultando em um SFVI de 990 Wp, com uma área de 5,82 m². Note que,</p><p>como a eficiência do modulo escolhido para nosso projeto é maior, tivemos uma</p><p>redução na área necessária a implantação do SFVI, sendo um dos critérios a</p><p>serem analisados pelo projetista na elaboração do projeto. Agora, podemos seguir</p><p>com o próximo passo, que consiste no dimensionamento do banco de baterias.</p><p>TEMA 4 – DIMENSIONAMENTO DO BANCO DE BATERIAS E CONDUTORES</p><p>Em seguida, falaremos sobre a metodologia para dimensionamento do</p><p>banco de baterias baseada na norma NBR14298 (Sistemas fotovoltaicos – Banco</p><p>de baterias - Dimensionamento), que foi revogada, mas apresenta uma série de</p><p>definições relativas aos sistemas de acumulação de energia elétrica, traz algumas</p><p>recomendações quanto à autonomia de sistemas isolados puros e também um</p><p>roteiro para o dimensionamento do banco de baterias (Urbanetz, 2015).</p><p>015</p><p>Figura 9 – NBR 14298</p><p>Fonte: Target (2017).</p><p>Esta metodologia utiliza 3 referências normativas, em que são trazidas</p><p>diversas definições com relação à termos, como: autonomia, capacidade, vida útil</p><p>etc.; requisitos gerais e específicos, a metodologia para o cálculo do banco de</p><p>baterias, principalmente levando em consideração a vida útil desse banco em</p><p>função de sua descarga no regime de 20h, mostradas na Tabela a seguir.</p><p>Tabela 4 – Vida útil em função da descarga</p><p>Fonte: Iluz Solar (2017).</p><p>Vimos que, quanto maior a profundidade da descarga das baterias, menor</p><p>sua vida útil. Por esse motivo, adotaremos uma descarga máxima de 50% para</p><p>que nossas baterias tenham uma vida útil de, no mínimo, 1 ano.</p><p>De forma simplificada, a capacidade do banco de baterias pode ser</p><p>determinada conforme a seguinte, supondo regime C20, profundidade de</p><p>descarga máxima admitida de 50%, profundidade de descarga diária máxima de</p><p>016</p><p>20%, temperatura de operação estimada em 25°C e fator de segurança de 10%</p><p>(Urbanetz, 2015):</p><p>Para o consumo diário de 2.370 Wh/dia, temos os seguintes procedimentos</p><p>de cálculo:</p><p>(i) Consumo em Ah/dia = 2.370h/dia ÷ 12V = 197,5 Ah/dia;</p><p>(ii) Capacidade preliminar não ajustada = (i) x 2 dias = 395 Ah;</p><p>(iii) Capacidade ajustada em função da máx. prof. de descarga = (ii) ÷ 50%</p><p>790 Ah;</p><p>(iv) Capacidade ajustada em função da máx. prof. de descarga diária = (i)</p><p>÷ 20% = 987,5 Ah;</p><p>(v) Capacidade ajustada em função da profundidade de descarga = maior</p><p>valor entre (iii) e (iv);</p><p>(vi) Capacidade ajustada em função do fator de segurança = (v) + 10% =</p><p>1.086,25 Ah</p><p>Para atender a essa capacidade ajustada de 1.086,25 Ah, devemos fazer</p><p>uma busca de qual modelo se adequa melhor ao espeço disponível, aos preços e</p><p>às especificações do banco de baterias. Para nosso exemplo, adotaremos o</p><p>modelo de bateria Moura Clean 12 MF220 de 220 Ah, sendo necessário 5</p><p>unidades deste equipamento, conforme figura 10 a seguir.</p><p>Figura 10 – Bateria adotada para o projeto</p><p>Fonte: Adaptado de Neosolar (2017).</p><p>Conforme indicado na figura, devemos seguir a recomendação do</p><p>fabricante no que se refere à sua instalação, respeitando os seguintes</p><p>procedimentos:</p><p>017</p><p> optar por locais de instalação secos, limpos e frescos;</p><p> altas temperaturas resultam em redução da vida útil (Ambientes</p><p>Ventilados);</p><p> baixas temperaturas <15Cº resultam em redução de eficiência (Utilizar</p><p>suportes de modo a evitar contato direto com piso);</p><p> piso nivelado e com capacidade a suportar o peso da bateria;</p><p> consultar o fabricante quanto à emissão de gases e necessidade de sala</p><p>independente.</p><p>Para saber mais sobre as especificações técnicas e recomendações de</p><p>segurança dessa bateria, acesse o site: <https://moura-</p><p>portal.s3.amazonaws.com/uploads/2017/07/MANUAL_CLEAN_NANO_V13_06_</p><p>DEZ_16.pdf></p><p>Com relação aos condutores utilizados no lado CC, quanto menor a tensão</p><p>do barramento, CC maiores serão as perdas por condução de corrente. A escolha</p><p>da tensão do barramento CC também está associada à tensão de operação das</p><p>cargas CC (quando for o caso) e à tensão de entrada do inversor utilizado. O</p><p>percentual de queda de tensão (ΔV) em um condutor de cobre é dado pela</p><p>equação 3 (Urbanetz, 2015):</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>COND</p><p>SV</p><p>PL</p><p>²</p><p>0178,02</p><p>V Eq. 3</p><p>Em que: L - comprimento do condutor (m);</p><p>P - potência total do circuito (W);</p><p>V - tensão do barramento CC (V);</p><p>SCOND é a área da seção transversal do condutor (mm²). Neste exemplo,</p><p>supondo L=4m, e adotando um condutor de 6mm², obtém-se:</p><p>100</p><p>0178,02</p><p>100</p><p>²</p><p>0178,02</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>VV</p><p>IL</p><p>VV</p><p>PL</p><p>SCOND</p><p>Em que I é a corrente total.</p><p>018</p><p>Não podemos esquecer, em que cada trecho de nosso sistema, é preciso</p><p>efetuar esses cálculos para definição das bitolas de cada um deles. Para ilustrar</p><p>a situação, veremos o exemplo dado a seguir na figura 11.</p><p>Figura 11 – Comprimentos dos trechos da fiação do SFVI</p><p>Podemos notar que existem 4 trechos entre gerador fotovoltaico até suas</p><p>respectivas cargas a serem alimentadas. Aplicando a equação 3, isolando área</p><p>da seção transversal do condutor, temos a seguinte tabela com os resultados para</p><p>os cabos:</p><p>Tabela 5 – Cálculos da secção dos condutores</p><p>De acordo com os cálculos das bitolas dos condutores para cada trecho,</p><p>vimos que podem ser comerciais diferentes em alguns trechos. A recomendação</p><p>é de utilizar o a bitola calculada ou superior, caso contrário, existe a possibilidade</p><p>de ocorrência de problemas associados a aquecimento, desligamentos de</p><p>disjuntores do sistema e, em casos mais extremos, incêndio nas instalações.</p><p>TEMA 5 – ESPECIFICANDO DEMAIS EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA</p><p>No último tema da aula de hoje, falaremos sobre a especificações dos</p><p>equipamentos que conferem segurança ao SFVI e que, neste caso, são:</p><p>controladores de carga, inversores e disjuntores.</p><p>Para especificar tais equipamentos é necessário saber quais serão as</p><p>cargas a serem alimentadas com relação aos níveis de tensão utilizada para</p><p>019</p><p>acionar os equipamentos listados no quadro de previsão de cargas mencionado</p><p>no tema 2 desta aula. Diversas são as aplicações que utilizam SFVI como fonte</p><p>geradora de energia elétrica. Podemos perceber quais são as aplicações típicas</p><p>na tabela a seguir.</p><p>Tabela 6 – Aplicações dos SFVI</p><p>Fonte: NBR 11704 (2008).</p><p>Traduzindo essa tabela para o nosso exemplo estudado, em que todas as</p><p>cargas serão alimentadas em tensão alternada devido às cargas listas na previsão</p><p>de cargas, percebemos que é necessário a aplicação de controlador de carga e</p><p>do inversor.</p><p>Com relação ao controlador de carga, vamos relembrar a aula 5 da</p><p>disciplina de fundamentos de energia solar. Há 3 tipos de controladores de carga</p><p>ou descarga, sendo eles: ON/OFF; PWM; MPPT, definidos a seguir:</p><p> On/Off: Consiste na atuação de uma chave. Quando a tensão no banco de</p><p>baterias chegar a valores pré-determinados, máxima tensão e/ou mínima</p><p>tensão, a chave abre ou fecha;</p><p> PWM: A estratégia de controle de tensão constante, bastante usada hoje</p><p>em dia, baseia-se, principalmente, no controle de modulação por largura de</p><p>pulso (PWM), em que as baterias são alimentadas por uma corrente</p><p>pulsada;</p><p> MPPT: Controladores de carga com buscador de ponto máximo de potência</p><p>são, atualmente, os controladores</p><p>de melhor eficiência. A função de MPPT</p><p>pode produzir ganhos em potência de até 35% se comparados com</p><p>controladores convencionais.</p><p>020</p><p>Para o nosso exemplo, vamos adotar um modelo PWM da marca Xantrex</p><p>C40 por ser um dos modelos mais utilizados para este fim, conforme figura 12 a</p><p>seguir.</p><p>Figura 12 – Controlador de carga especificado</p><p>Fonte: Xantrex Technology (2017).</p><p>Dentre as especificações do fabricante, estão: quando usado como</p><p>controlador de carga solar, o C40 pode controlar arranjos de 12, 24 e 48 V e ser</p><p>configurado para uso de baterias de NiCad (níquel-cádmio), ácido chumbo, gel ou</p><p>baterias de vidro absorvido. Como um controlador de carga CC, esse modelo</p><p>possui um sistema de aviso de desconexão de baixa tensão e pontos de ajuste</p><p>ajustáveis em campo que regem a baixa e alta tensão automática de desconectar.</p><p>Este dispositivo também redireciona automaticamente energia extra para</p><p>uma carga dedicada, aquecedor elétrico de água, e garante que as baterias nunca</p><p>estejam sobrecarregadas (Xantrex Technology, 2017). Na figura 13 são</p><p>mostradas as especificações elétricas do controlador de carga C40 da Xantrex</p><p>adotado para nosso exemplo.</p><p>021</p><p>Figura 13 – Especificações elétricas do controlador de carga</p><p>Fonte: Adaptado de Xantrex Technology (2017).</p><p>Para maiores informações sobre esse equipamento, acesse:</p><p><http://www.xantrex.com/></p><p>Relembrando a aula 5 da disciplina de fundamentos de energia solar,</p><p>temos o inversor que apresenta as seguintes características:</p><p> equipamento responsável pela conversão da energia CC em energia CA;</p><p> pode ser tipo senoidal pura ou senoidal modificada;</p><p> devem ser especificadas:</p><p>o tensão de entrada (ex: 12Vcc);</p><p>o tensão de saída (ex: 127Vca);</p><p>o frequência (60 Hz);</p><p>o potência (ex: 1000W).</p><p>Como nosso exemplo foi especificado para atender a uma instalação onde</p><p>a tensão é 127V e a potência total do SFVI calculada em 990 Wp, devemos</p><p>especificar um inversor de 1000 W, conforme mostra a figura 14.</p><p>Figura 14 – Inversor especificado</p><p>Fonte: Xantrex Technology (2017).</p><p>022</p><p>Este inversor especificado é modelo Inversor Xantrex Xpower1000 para</p><p>transformar os 12 V de uma bateria em corrente alternada (CA) a 120 V e</p><p>alimentar uma grande variedade de aplicações de média a alta potência conforme</p><p>listadas no quadro de previsão. Uma importante observação é a compatibilidade</p><p>elétrica entre o arranjo fotovoltaico, controlador de carga e o inversor. Vamos ver</p><p>as especificações do inversor na figura 15.</p><p>Figura 15 – Especificações elétricas do inversor</p><p>Fonte: Xantrex Technology (2017).</p><p>Para saber mais sobre o acesso o manual do inversor, acesse:</p><p><http://www.xantrex.com/></p><p>Vimos que o arranjo fotovoltaico apresentará uma tensão total de 111,75 V</p><p>e corrente de 8,86 A se forem ligadas em série, enquanto o controlador de carga</p><p>de tensão máxima, de 125 V de entrada, 12 V de saída e corrente de 40 A. O</p><p>inversor, por sua vez, apresenta a tensão de entrada de 10,5 a 15,5 VDC e tensão</p><p>de saída de 115 V. Podemos ver essa compatibilidade na tabela 7.</p><p>Tabela 7 – Compatibilidade de parâmetros elétricos dos equipamentos</p><p>Por fim, podemos prever um disjuntor para o lado de CA que proteja a</p><p>instalação. Como nosso inversor calculado é de 20 A, podemos adotar um</p><p>disjuntor de 20 A modelo de Disjuntor Unipolar Din K32A1C20 Curva C 20A – da</p><p>marca Schneider, conforme figura 16 a seguir.</p><p>023</p><p>Figura 16 – Disjuntor especificado</p><p>Fonte: Schneider Electric (2017).</p><p>Existe também a necessidade de previsão da estrutura metálica onde será</p><p>instalado o SFVI. É possível encontrar kits de montagem para estruturas de</p><p>fixação dos módulos tanto para telhados como para instalação no solo, por</p><p>exemplo, Solar Group/Thesan, Solar Fix e SSM Metálicas. Para maiores</p><p>informações, acesse o portal desses fornecedores de estruturas:</p><p><http://www.neosolar.com.br/></p><p><http://www.sonnen.com.br/solarfix/></p><p><https://www.ssmmetalicas.com.br/pagina2></p><p>Para finalizar nosso projeto de SFVI, podemos (opcional) criar um diagrama</p><p>unifilar para documentar nosso projeto, conforme mostra a imagem a seguir:</p><p>Figura 17 – Diagrama unifilar do SFVI (AutoCad)</p><p>024</p><p>Após todos esses procedimentos, podemos seguir com o orçamento de tais</p><p>equipamentos e a execução do projeto. Outro fator importante é a manutenção ou</p><p>troca anual do banco de baterias e demais equipamentos, o que confere maior</p><p>segurança e atendimento às cargas e instalação.</p><p>FINALIZANDO</p><p>Vamos finalizar a aula 2. Nessa aula, aprendemos como dimensionar um</p><p>SFVI por meio das principais etapas do projeto. Vimos a importância de fazer uma</p><p>previsão de cargas a serem alimentadas por este sistema. Apresentamos a</p><p>maneira de dimensionar um SFVI pelo mês crítico e seu banco de baterias.</p><p>Falamos também sobre a especificação dos demais componentes dos</p><p>SFVI, como controladores de carga e inversores. Na próxima aula, falaremos</p><p>sobre o dimensionamento de um SFVCR. Bons estudos e até a próxima!</p><p>025</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>FARIA, N. de A. Ferramenta de auxílio para o dimensionamento de sistemas</p><p>fotovoltaicos conectados à rede elétrica e isolados. 2017. 98 pg. Monografia</p><p>(Especialização em Energias Renováveis) - Universidade Tecnológica Federal do</p><p>Paraná. Curitiba, 2017.</p><p>GOOGLE EARTH PRO. Disponível em <https://www.google.com.br/intl/pt-</p><p>BR/earth/>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>HAREON SOLAR. Disponível em <http://elcosolar.com.br/wp-</p><p>content/uploads/2016/11/Hareon-4BB-POLY-315W-Elcosolar.pdf >. Acesso em:</p><p>25 set. 2017.</p><p>ILUZ SOLAR. Disponível em <http://www.iluzsolar.com/product-page/bateria-</p><p>estacion%C3%A1ria-220ah-240ah-bosch>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>NEOSOLAR. Disponível em <https://www.neosolar.com.br/loja/bateria-</p><p>estacionaria-moura-clean-12mf150-150ah.html>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>PEREIRA, E. B.; MARTINS, F. R.; ABREU, S. L. de; RÜTHER, R. Atlas Brasileiro</p><p>de Energia Solar. São José dos Campos, SP: Inpe, 2006.</p><p>PINHO, J. T.; GALDINO, M. A. Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES).</p><p>CEPEL - GTES. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de</p><p>Janeiro, 2014.</p><p>SCHNEIRDER ELECTGRIC. Disponível em <http://www.schneider-</p><p>electric.com.br/documents/product-services/en/product-launch/easy9/catalogo-</p><p>easy9-2013_2014.pdf>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>TARGET. Disponível em <https://www.target.com.br/produtos/normas-</p><p>tecnicas/28554/nbr14298-sistemas-fotovoltaicos-banco-de-baterias-</p><p>dimensionamento>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>UFERSA. Disponível em</p><p><http://www2.ufersa.edu.br/portal/view/uploads/setores/178/arquivos/Fontes%20</p><p>Alternativas/Aula_05_b.pdf>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>UFRGS. Programa RADIASOL. Laboratório de Energia Solar. Disponível em</p><p><http://www.solar.ufrgs.br/#softwares>. Acesso em: 25 set. 2017.</p><p>URBANETZ JUNIOR, J. Energia solar fotovoltaica: fundamentos e</p><p>dimensionamento de sistemas. Curitiba, 2015.</p><p>026</p><p>______. Energia Solar Fotovoltaica. Notas de aulas. 2017.</p><p>XANTREX TECHNOLOGY. Disponível em <http://www.xantrex.com/>. Acesso</p><p>em: 25 set. 2017.</p>