Sistemas Hibridos de conversão de energia

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Sistemas Híbridos de Conversão de Energia
Danilo Brito dos Santos
Leonardo Cardoso do Nascimento
Luiz Flávio Gama
Vera Carlice Lopes Pereira dos reis
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
Belém/PA
2018
1. INTRODUÇÃO
São modos de obtenção de energia elétrica a partir de duas ou mais fontes. 
Solar-eólica, solar-diesel, solar-eólica-diesel etc.
A passagem e retenção de energia pode ser tanto associação em série quanto em paralelo.
No sistema eólico/solar não se pode armazenar ventos e luz.
Baterias estacionárias de ciclo profundo tem melhor desempenho em comparação a baterias de chumbo ácido.
1. INTRODUÇÃO
Figura 1: esquema de funcionamento de um sistema híbrido genérico.[1]
2. OBJETIVOS
formas de aproveitamento de energias renováveis tem tomado um papel cada 
Apresentar o conceito de sistemas híbridos.
Demonstrar o principio de funcionamento do sistema.
Evidenciar as vantagens e desvantagens em comparação ao sistemas isolados.
3. METODOLOGIA
Reunião entre os integrantes do grupo para escolha do tema.
Pesquisa e seleção do referencial teórico.
Divisão e distribuição do tema entre a equipe para uma pesquisa mais aprofundada.
Reunião para revisão dos slides.
Montagem dos slides da apresentação.
Ensaio da apresentação.
4. sistemas Híbridos no Brasil e no Mundo
Teve seu início na década de 1970
Inúmeros sistemas híbridos têm sido instalados em muitos países do mundo nas últimas três décadas.
Esses sistemas tiveram um importante papel ao redor do mundo, especialmente na década de 1980.
Na década de 1990, a inserção desses sistemas passou também a ter como motivação a questão ambiental.
4. sistemas Híbridos no Brasil e no Mundo
O primeiro sistema híbrido do Brasil Implantado no ano de 1986.
Potência eólica de 75 kW e diesel-elétrica de 50 kW.
Atualmente é o maior sistema eólico-diesel do país.
Noronha I e II com potência de 400 e 500 kWp respectivamente.
Figura 2: primeiro sistema hibrído do Brasil[1].
 5. Principais Tipos de Sistemas
Sistema eólico-diesel
Sistema fotovoltaico-diesel
Sistema fotovoltaico-eólico-diesel
Sistema fotovoltaico-eólico
Figura 3: residência com sistema fotovoltaico-eólico[2]
6. Classificações de Sistemas Híbridos
Interligação com a rede elétrica convencional:
Sistemas isolados e sistemas interligados.
Prioridade de uso das fontes de energia:
Sistemas baseados recurso renovável e/ou não renovável.
 Configuração:
Serie , chaveado e paralelo.
7. Vantagens e Desvantagens
Local de implantação 
Equipamento e investimento
Operação e manutenção 
Questões ambientais 
Organização 
 
8. ENERGIA EÓLICA
Transformação da energia do vento em energia útil. 
Como as turbinas eólicas produzem eletricidade? Será que é um processo complicado? Será que é igual a um ventilador?
As turbinas eólicas variam de 100 kilowatts a potências tão grandes quanto vários megawatts. 
8. ENERGIA EÓLICA
Figura 4: aerogerador (turbina eólica ou Sistema de Geração eólica[3].
8.ENERGIA EÓLICA
Sustentabilidade 
Figura 5: criança e ao fundo um sistema eólico[3].
8. ENERGIA EÓLICA
Parques eólicos
Figura 6: imagem de um parque eólico[4].
8. ENERGIA EÓLICA
Tecnologia
Figura 7: visão superior de um aerogerador[4].
 
9. ENERGIA SOLAR
A energia solar é uma energia renovável obtida pela luz do sol, por meio de placas solares, que têm a função de captar a energia luminosa e transformá-la em energia térmica ou elétrica.
Tipos de energia solar
 - Energia Solar Térmica
 - Energia Solar Fotovoltaica
Figura 8: Painel solar fotovoltaico & painel solar térmico[5].
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9.1. Energia solar térmica 
 A energia solar térmica capta literalmente o calor do sol e aquece o elemento desejado, geralmente água ou gás.
Hoje em dia já é possível produzir vapor para posteriormente obter energia elétrica 
 São aplicados para uso em residências e pequenas instalações mas também em grandes usinas de energia solar térmica
9.2. Energia solar fotovoltaica
A palavra photovoltaico, “photo” significa produzido pela luz e o sufixo “voltaico” refere-se à eletricidade produzida por uma reação química. 
A tecnologia fotovoltaica permite converter diretamente, a energia solar em energia eléctrica, utilizando, normalmente, o silício como material conversor.
9.3. Aplicações
Os sistemas fotovoltaicos encontram-se divididos em:
Aplicações de pequena potência (décimas ou unidades de quilowatt), 
Aplicações de média potência (dezenas ou centenas de quilowatt).
9.4. Componentes básicos
Os sistemas de energia solar fotovoltaica possuem alguns componentes básicos, agrupados em três diferentes blocos:
Bloco gerador: painéis solares; cabos; estrutura de suporte.
Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga.
Bloco de armazenamento: baterias.
Figura 9: Componentes básicos do sistema solar fotovoltaico[6]. 
9.5. Células fotovoltaicas
Utiliza placas de células fotovoltaicas comumente feitos de silício, que passa por um processo de dopagem para adquirir as características necessárias.
Cada célula é composta por duas camadas de silício; a mais fina, carregada negativamente e mais grossa, carregada positivamente.
A associação de várias células fotovoltaicas e sua ligação a uma bateria gera a corrente elétrica que funcionará enquanto houver radiação solar.
As células, dependendo do método de produção, podem ser de três tipos:
Silício monocristalino
Silício policristalino
Silício amorfo
9.5.1. Silício monocristalino
Figura 10: Painel de células de silício monocristalino[6]. 
9.5.2. Silício policristalino
Figura 11: Painel solar de células de silício policristalino[6].
9.5.3. Silício amorfo
Figura 12: Painel de células de silício amorfo[6]. 
9.6. Efeito fotovoltaico
Figura 13: Efeito fotovoltaico[6]. 
Figura 14: Efeito fotovoltaico [7]. 
9.7.1. Vantagens da energia solar fotovoltÁica
A ausência de poluição, cheiros ou ruídos, bem como uma baixa manutenção; 
montagens simples e adaptáveis às várias necessidades energéticas; 
Funcionam em operação contínua, 
A resistência do revestimento da superfície, permitindo que as células fotovoltaicas não sejam afetadas nem por alterações de temperatura nem por vibrações, oferecendo em média cerca de 25 anos de garantia.
9.7.2. Desvantagens da energia solar fotovoltÁica
O fabrico dos módulos fotovoltaicos é feito com base numa tecnologia sofisticada de elevado investimento; 
 Quando é preciso efetuar armazenamento de energia através de baterias, o preço do sistema fotovoltaico tornar-se ainda mais elevado; 
O seu rendimento depende do índice de radiação, temperatura, quantidade de nuvens, e entre outros fatores.
 O rendimento real da conversão de um módulo é reduzido face ao custo de investimento.
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
10.1 Análise dos recursos disponíveis: Levantamento geral das disponibilidades dos recursos no possível local de implantação.
Tabela 1 – Etapas da análise dos recursos.
Análise
Características
Vantagens
Desvantagens
Avaliação preliminar
- Consultas a atlas, tabelas eólicas e solarimétricos;
- Obtenção de dados de estações próximas;
- Experiência do projetista.
- Rápida;
- Baixo custo.
- Pouco precisa.
Visita ao local
- Acessibilidade ao local;
- Verificação de indicadores naturais;
- Medições com equipamentos.
- Custo moderado;
- Relativamente rápida;
- Indicativos mais precisos.
- Necessidade de deslocamento ao local;
- Pouco conclusiva.
Medição
- Instalação de estação meteorológica mais próxima possível;
- Tratamento e análise dos dados.
- Totalmente conclusiva.
- Relativamente cara;
- Longo tempo na obtenção de dados confiáveis.
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
Figura 15 – Exemplos de avaliação preliminar solar e eólica.
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
Figura 16 –Exemplo de indicadores naturais (visita ao local).
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
Figura 17 – Exemplo de instalação meteorológica (medição).
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
10.2 Levantamento do consumo a ser atendido
Tabela 2 – Exemplo de formas de levantamento do consumo.
Formas
Características
Vantagens
Desvantagens
Formulário socioeconômico aplicado às unidades consumidoras (UCs)
- Total de UCs atendidas;
- Tipos, potências e regime de funcionamento dos equipamentos e possível expansão do consumo;
- Hábitos dos consumidores.
- Obtenção de informações em curto prazo;
- Baixo custo.
- Possibilidade de imprecisão das informações prestadas;
- Possibilidade de coleta de informações insuficientes.
Dados de medição
- Medidor de instalado na saída de distribuição ou medidores instalados em cada UC pelo maior tempo possível;
- Monitoração regular dos dados;
- Ideal para previsão de carga.
- Previsão das informações de consumo do sistema e consumo atual em cada UC;
- Consideração das sazonalidades do consumo;
- Boa estimativa da energia a ser suprida.
- Medições inexistentes nas localidades;
- Maior custo.
- Longo tempo de medição e monitoração.
Perfil de consumo
- Com dados de localidades e UCs com padrão de consumo similar estima-se a carga a ser atendida;
- A partir de informações de algumas UCs estima-se o consumo das demais.
- Rapidez;
- Baixo custo.
- Imprecisão dos resultados;
- Usa padrões equivalentes para diferentes UCs.
10. PROJETO PARA SISTEMAS HÍBRIDOS
10.3 Dimensionamento da minirede de distribuição de energia
Descrição dos principais fatores que dizem respeito ao projeto:
- Distribuição espacial;
- Configuração da rede.
Figura 18 – Exemplo de minirede de disribuição
11. INSTALAÇÃO DO SISTEMA HIBRÍDO
Sistema Fotovoltaico-Eólico de Joanes
- Idealização;
- Funcionamento;
- Finalidade
Figura 19 – Sistema hibrido de Joanes-PA.
11. INSTALAÇÃO DO SISTEMA HIBRÍDO
Figura 20 – Vista geral do sistema hibrido de Joanes-PA.
11. INSTALAÇÃO DO SISTEMA HIBRÍDO
Figura 21 – Dados do sistema híbrido de Joanes.
12.CONCLUSÃO
Alternativa para geração de energia por meio de recursos renováveis;
Possibilidade de aumento da capacidade de geração e distribuição com a evolução tecnológica;
13.REFERÊNCIAS
1-http://energiahibrida.blogspot.com/
2-https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/mini-guia-o-que-voce-precisa-saber-sobre-energia-hibrida.html
3- www.portal-energia.com
4- casadosventos.com.br
5- http://www.ocaenergia.com/blog/energia-solar/energia-solar-fotovoltaica-energia-solar-termica-saiba-diferenca
6- https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/60373/1/000142688.pdf
7- https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/56337/mod_resource/content/2/Apostila_solar.pdf
8 – BARBOSA, C.F. de Oliveira. Avaliação tecnológica, operacional e de gestão de sistemas híbridos para geração de eletricidade na região amazônica. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pará – PPGEE – Belém 2006.