Artigo Técnico TCC

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PAULISTA
PROJETO DE UM SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
ARTIGO TÉCNICO
São Paulo, SP
2019
PROJETO DE UM SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
ARTIGO TÉCNICO
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Elétrica da Universidade Paulista, como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Engenheira Elétrica.
Profº Orientador: 
São Paulo
2019
SUMÁRIO
RESUMO .................................................................................. 1
OBJETIVO ................................................................................ 2
INTRODUÇÃO ………………………………………………..…… 3
DESENVOLVIMENTO .............................................................. 4
4.1 VISITA TÉCNICA INICIAL …………………………………,,. 4
4.2 DADOS GERAIS DO SISTEMA ......................................... 4
4.3 LOCAL DA INSTALAÇÃO .................................................. 5
4.4 DIMENSIONAMENTO ........................................................ 5
4.4 VERIFICAÇÕES ................................................................. 6
CONCLUSÃO ........................................................................... 7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ……………………………. 8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Sistema On Grid ........................................................... 1
Figura 2 Esquema de um sistema de energia solar................... 3
Figura 3 Esquema de um sistema de energia solar................... 4
RESUMO
A história da geração de energia elétrica produzida a partir da luz solar remete a tempos distantes passados, e se apresenta de forma somatória para o desenvolvimento social, da economia, necessidades humanas e o avanço industrial.
O termo “Fotovoltaico” é explicado como sendo o adjetivo “que desenvolve força eletromotriz pela ação da luz. Célula fotovoltaica, pilha elétrica que só produz corrente quando está iluminada, e cuja força eletromagnética é proporcional à luminosidade que recebe.” (DICIO, 2019)
A energia fotovoltaica pode ser aplicada em diversas áreas, desde pequenos sistemas de aquecimento de água, até grandes indústrias ao redor do mundo.
O trabalho de conclusão de curso apresentado, busca de forma prática o estudo da energia fotovoltaica através de um projeto de instalação de células em uma edificação, demonstrando desde os primeiros passos, até a instalação física e desembaraço dos temas burocráticos junto à concessionária de energia elétrica. Após pesquisa realizada pelo grupo para elaboração do projeto, tendo como base modelos existentes atualmente, foi adotado como modelo o um sistema on grid, que trabalha em paralelo com o a rede de distribuição pública, conforme apresentado na figura abaixo (Figura 1).
 Figura 1 – Sistema On Grid
Fonte: http://exatel.com.br/site/qual-sistema-instalar-ongrid-ou-offgrid-fotovoltaico/ 
OBJETIVO
O objetivo é projetar e instalar uma rede de geração de energia elétrica por meio de placas fotovoltaicas no Núcleo Educativo e Luca Fossati, que ampara 64 crianças e adolescentes da região leste da cidade de São Paulo, detalhando todos os passos para que qualquer pessoa, mesmo que leiga no assunto, possa entender como funciona tal sistema. Deseja-se mostrar todos os passos teóricos, práticos e, principalmente, burocráticos, afim de facilitar a aplicação de futuros sistemas similares.
Com o sistema devidamente projetado, deseja-se demonstrar claramente as vantagens de um sistema de geração de energia alternativo, como a economia, o custo-benefício, a independência da concessionária de energia e os fatores ambientais, e as principais dificuldades na realização de tal projeto, como a enorme burocracia junto ao munícipio para permissão e instalação dos equipamentos/componentes necessários.
INTRODUÇÃO
Diante do modelo selecionado foram analisados os seguintes fatores: se o modelo selecionado nos permite realizar as estimativas dos parâmetros de funcionamento do equipamento por métodos simples e práticos, e se o modelo se enquadra dentro de todas as especificações e normas técnicas do munícipio a ser instalado. 
O desenvolvimento do projeto considera como referência diversas NRs (citar exemplos), tanto de elétrica, quanto de segurança e ambiental. 
O processo de geração de energia elétrica por meio de placas solares consiste basicamente na captação de luz e conversão em energia elétrica. O painel solar reage quando entra em contato com a luz do sol e produz energia elétrica. Os painéis, que geralmente são instalados no telhado de uma edificação, são conectados entre si e então conectados a um inversor solar. O inversor solar é responsável por converter a energia solar dos painéis fotovoltaicos em energia elétrica para poder ser usada nas aplicações do dia a dia. A energia solar que sai do inversor vai para o quadro de luz e é distribuído a todos os pontos da edificação, reduzindo assim a quantidade de energia comprada da concessionária.
O esquema abaixo (Figura 2) mostra um diagrama completo de como funciona um sistema de energia solar on grid.
Figura 2 – Esquema de um sistema de energia solar
 Fonte:http://www.universalautomacao.com.br/post/sistema-fotovoltaico-energia-solar.html (2019)
DESENVOLVIMENTO
VISITA TÉCNICA INICIAL
Para funcionamento são levantadas estimativas para cada componente do sistema, atribuindo condições relativas para que possam ter funcionamento. Espera-se que as condições consideradas sejam as ideiais, analisando seu desempenho através de estudos e pesquisas para a viabilidade estrutural, energética e de custos, sendo possível a implementação de um sistema eficiente e seguro.
A edificação onde o sistema será instalado possui as seguintes exigências de instalação, para atender todas as necessidades: 31 pontos de iluminação comum, 31 tomadas, 6 ventiladores, 4 refletores, 1 tomada industrial, 1 chuveiro e 1 fechadura eletrônica. A estrutura consiste em uma edificação que possui 2 andares, 5 salas, 5 banheiros, refeitório e quadra de esportes.
DADOS GERAIS DO SISTEMA
Este projeto diz respeito à construção de uma sistema de produção de eletricidade através da conversão fotovoltaica, com uma potência nominal igual a 2,97 kW e potência de pico igual a 2,97 kWp.
As placas solares de silício são as utilizadas neste projeto, por conta de atenderem todas as necessidades do cliente.
Figura 3 – Placas de Silício
Fonte: http://g1.globo.com/ac/acre/noticia/2016/08/empresa-vende-placa-solar-e-garante-reducao-de-90-na-conta-de-luz-no-ac.html (2019)
LOCAL DA INSTALAÇÃO
Para um sistema de energia fotovoltaica, as coordenadas geográficas da edificação é muito importante. O sistema que será instalado na Associação Benificente São José Operário tem as seguintes características: 
Localidade: São Paulo 03059-010 Rua Siqueira Bueno 399
Latitude: 023°32'35"S
Longitude: 046°35'41"W
Altitude: 784 m
DIMENSIONAMENTO
A quantidade de energia produzida é calculada com base nos dados radiométricos, conforme a fonte ATRAS BRAS.2017, e o Atlas Solarimétrico do Brasil e utilizando métodos de cálculo descritos nas normas.
As instalações atenderão as seguintes condições ( a serem executadas para cada “gerador solar”, entendida como um conjunto de módulos fotovoltaicos com o mesmo ângulo e a mesma orientação): na fase inicial do sistema fotovoltaico, a relação entre a energia ou a potência produzida em corrente alternada (determinada em função da radiação solar incidente sobre o plano de um dos módulos, da potência nominal do sistema e a temperatura de funcionamento dos módulos), é, pelo menos, maior do que 0,78, no caso de conversores de potência até 20 kW, e 0,8, no caso de utilização de inversores de maior potência, em relação às condições de medição e métodos de cálculo no Guia IEC-60904-2.
O sistema fotovoltaicoé composto por 1 gerador fotovoltaico, composto de 9 módulos fotovoltaicos e 1 inversor.
A potência de pico é de 2,97 kWp para uma produção de 3.453,8 kWh por ano, distribuídos em uma área de 17,46 m².
Modalidade de conexão à rede de alimentação Baixa Tensão em Bifásico (2F + N) com tensão fornecimento 220 V.
É previsto o isolamento galvânico entre a corrente contínua do sistema fotovoltaico e a rede. Se alguma parte da rede não suportar uma maior intensidade de corrente, esses sistemas devem ser protegidos individualmente. A estrutura de suporte será aterrada.
Será instalado um sistema de monitoramento e controle (SMC). O sistema de controle e de monitoramento, permite por meio de um computador e um software dedicado, de se comunicar em cada instante com o sistema de modo a verificar a funcionalidade dos inversores instalados com a possibilidade de visualizar as indicações técnicas (tensão, corrente, a potência, etc.) para cada inversor.
VERIFICAÇÕES
Na hora da instalação, o instalador deverá verificar e certificar os seguintes pontos: produção de energia fotovoltaica gerada sob diferentes condições de operação; continuidade elétrica entre os módulos e as ligações; aterramento; e isolamento de circuitos elétricos.
CONCLUSÃO
Com as informações descritas acima, serão emitidos os seguintes documentos:
Manual de uso e manutenção, incluindo a programação recomendada de manutenção;
Declaração dos controles efetuados e dos seus resultados;
Declaração de conformidade;
Certificado emitido pelo INMETRO e quanto à conformidade com EM 61215 para os módulos de silício cristalino;
Certificado emitido por um laboratório certificado quanto à conformidade do inversos DC/AC com as normas vigentes e, se o dispositivo de interface é utilizado dentro da própria unidade;
Declarações de garantia relativas aos equipamentos instalados;
Garantia de todo o sistema e seu desenvolvimento.
Com isso, é possível concluir que todas as necessidades do cliente e as normas vigentes serão atendidas, com os menores custos e prazos possíveis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SISTEMA Fotovoltaico - Como Funciona. Rio de Janeiro, 2017. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/sistema-fotovoltaico--como-funciona.html. Acesso em: 28 abr. 2019.
SISTEMAS DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E SEUS COMPONENTES. São Paulo, 2016. Disponível em: https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/sistemas-de-energia-solar-fotovoltaica-e-seus-componentes. Acesso em: 29 abr. 2019.
ENERGIA Solar Fotovoltaica – Conceitos. Brasil, 2018. Disponível em: http://www.solarbrasil.com.br/blog-da-energia-solar/77-energia-solar-fotovoltaica-conceitos. Acesso em: 23 abr. 2019.
ENERGIA Fotovoltaica. Brasil, 2018. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/energia-fotovoltaica.html. Acesso em: 23 abr. 2019.
CAVALCANTE, Kleber G.	"Energia elétrica"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-eletrica.htm>. Acesso em 02 de março de 2019.
O QUE são os Sistemas Conectados à rede (On-Grid)?. São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.solarbrasil.com.br/blog-da-energia-solar/73-o-que-sao-os-sistemas-conectados-a-rede-on-grid. Acesso em: 18 abr. 2019.
ORIGEM do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede. São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.csrenergiasolar.com.br/blog/sistema-fotovoltaico-conectado-a-rede---sfcr-on-grid. Acesso em: 18 abr. 2019.
TIPOS de sistemas fotovoltaicos: on-grid e off-grid. Brasil, 2018. Disponível em: https://www.ecycle.com.br/component/content/article/69-energia/3483-sistema-fotovoltaico-painel-solar-estrutura-suporte-inversor-controlador-carga-cabos-baterias-captacao-armazenamento-kit-geracao-energia-eletrica-eletricidade-vantagens-desvantagens-fontes-renovavel-meio-ambiente-sustentavel-onde-comprar.html. Acesso em: 18 abr. 2019.
ENERGIA Solar. Brasil, 2015. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf. Acesso em: 11 abr. 2019.
RADIAÇÃO e Energia Solar. Lisboa, 2016. Disponível em: https://www.spf.pt/magazines/GFIS/119/article/993/pdf. Acesso em: 11 abr. 2019.