Projeto Sistemas FV_Lista 5

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Projeto Geração FV – Lista de Exercícios 5. 
 
 
1. Projeto Geração FV: Balanço energético entre a energia disponibilizada pelo sol e a 
demanda de energia elétrica solicitada pela carga. 
Requisitos para sua elaboração: 
a. Dados Meteorológicos; 
b. Dados de Demanda. 
Objetivo: 
Dimensionar/especificar cada um dos blocos do sistema de geração. 
2. Aspectos de Projeto: 
a. Etapas podem ser vistas como um processo de otimização; 
b. Critério de otimização (função-objetivo) pode ser, por EX.: 
i. Custo da Energia Gerada; 
ii. Eficiência; 
iii. % de Geração PV. 
3. Recurso Solar. Dados Escassos, dados de Radiação na forma de Potência, Energia, .... 
No Brasil: Atlas Solarimétrico do Brasil e SUNDATA. 
 
 
 
 
 
 
4. Aspectos de Projeto a considerar: 
a. Consumo da carga; 
b. Radiação solar global no plano do módulo FV; 
c. Eficiência do Banco de Baterias; 
d. Perdas causadas por componentes adicionais; 
e. Valor típico de corrente que corresponde ao MPP. 
5. Aspectos de projeto a considerar: 
a. Tensão de operação. Para sistemas com armazenamento, sem seguidor de 
MPP, deve-se lembrar de que a tensão é imposta pela bateria, e é dependente 
da corrente, do estado de carga e da temperatura; 
b. Diodos de passo e de bloqueio. 
c. Controladores de carga: 
i. Tensão e corrente compatíveis com o sistema; 
ii. Setpoints ajustáveis; 
iii. Compensação de temperatura; 
iv. Proteção contra corrente reversa; 
v. Seguidor de MPP. 
d. Inversores: 
i. Potência Nominal; 
ii. Potência Máxima; 
iii. Tensão de entrada: nominal e faixa de variação permitida; 
iv. Características de saída: forma de onda, frequência, amplitude, THD; 
v. Fator de Potência; 
vi. Eficiência; 
vii. Taxa de utilização; 
viii. Modularidade; 
ix. Proteções; 
x. Consumo permanente. 
6. DIMENSIONAMENTO: 
a. Horas de Sol Pleno (SP) = Hpico 
Hora solar pico = Hpico = G/1000W/m
2
 = h/dia, tempo equivalente em que haveria 
uma irradiação fixa de 1000W/m
2
. G = radiacão solar dia = Wh/m
2
.d 
b. Estimativa de demanda: 
A forma mais comum de especificar uma carga em um sistema FV é através de 
seu consumo diário Wh/dia ou em Ah: 
Econs = Watts*(horas/dia) = Wh/d 
Ou: 
C = (Watts/vNOM)*horas = Ah 
 
c. Paineis Solares: 
 
Ppeack = (Econs*1000 W/m
2
)/reg*bat*inv*FCP*Gd, ou, 
 = Econs /reg*bat*inv*FCP*Hpico 
 
Ppeack =Potência de pico instalada do painel solar kWp; 
Econs = Consumo médio líquido a ser atendido por dia, em kWh/dia; 
reg = eficiência do regulador → em torno de 90% 
bat = eficiência das baterias → em torno de 85% 
inv = eficiência do inversor → em torno de 80-90% 
FCP = fator de correção da potência → em torno de 80-90% 
Gd = radiação global diária → em torno de 5-6 kWh/m
2
.d 
Hpico = hora solar pico → em torno de 5-6 h/d 
 
d. Sistema de Armazenamento (Baterias): 
 
Qdia = Econs-dia/Vbat = estabelece quanto de carga abateria pode entregar. 
 
Qdia =Demanda de energia diária em Ah/dia; 
Econs-dia = Consumo médio líquido a ser atendido por dia, em Wh/dia; 
Vbat = Tensão do banco de baterias em volts; 
 
C =da*Qdia/(Dmax/100) 
 
C = Capacidade do banco de baterias em Ah; 
da =dias de autonomia do banco de baterias; 
Dmax = profundidade de descarga do banco de baterias em %. 
 
e. Sistema de Geração (GMG): 
 
PG = PCmax/FUGER*F-de-P 
 
PG = Potência Nominal do Gerador em kVA; 
PCmax =Demanda de Potência Máxima do conjunto de consumidores em kW; 
FUGER = fator de utilização do gerador, em torno de 0,75;; 
F-de-P = Fator de Potência típico para Gerador a Diesel, 0,8. 
 
1.- Precisamos atender uma carga média diária de 20kWh, isolada, com um sistema 
de 24 volts e painéis de 100Wp. Autonomia de 24horas (1 dia). Como será o sistema? 
 
a) Potência de pico instalada do painel solar: 
 
Ppeack = Econs /reg*bat*inv*FCP*Hpico 
 = 20/0,95*0,85*0,8*0,9*6 
 = 120 kWp 
 
Caso (1) - Paineis de 12 volts e 100 Wp: 
 
a) Arranjo de painéis: 
 
600 strings em paralelo com dois paineis cada (12x2=24volts). Isto é 600x2 = 1200 
paineis; 
 
b) Banco de baterias: 
 
Qdia = Econs-dia/Vbat 
 = 20.000/48 = 417 Ah/dia 
 
C =da*Qdia/(Dmax/100) 
 = 1dia*417Ah/0,5 = 834 Ah, 
 
Escolhemos dois bancos de 400Ah, ligados em paralelo, com um total de 12 
células de 2volts cada banco. 
 
c) Gerador Diesel: 
 
PG = PCmax/FUGER*F-de-P 
 
Considerando PCmax =120 kW 
 
PG =120/(0,75*0,8) ˃ 200kVA 
 
 
 
 
Caso (2) - Paineis de 12 volts e 100 Wp. Autonomia de 12horas (0,5 dias): 
 
a) Arranjo de painéis: Idem ao Caso (1). 
 
b) Banco de baterias: 
 
Qdia = Econs-dia/Vbat 
 = 20.000/48 = 417 Ah/dia 
 
C =da*Qdia/(Dmax/100) 
 = 0,5dia*417Ah/0,5 = 417 Ah, 
 
Escolhemos um banco de 400Ah, com um total de 12 células de 2volts. 
 
c) Gerador Diesel: Idem ao Caso (1). 
 
 Caso (3) - Paineis de 12 volts e 100 Wp. Autonomia de 48horas (2 dias): 
 
a) Arranjo de painéis: Idem ao Caso (1). 
 
b) Banco de baterias: 
 
Qdia = Econs-dia/Vbat 
 = 20.000/48 = 417 Ah/dia 
 
C =da*Qdia/(Dmax/100) 
 = 2dia*417Ah/0,5 = 1668 = 4*417 Ah, 
 
Escolhemos quatro bancos de 400Ah, ligados em paralelo, com um total de 12 
células de 2volts cada banco. 
 
c) Gerador Diesel: Idem ao Caso (1).