Energias Renovaveis

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Máquinas Elétricas Especialização em Fontes Renováveis PPGEE/UFMG
Adriana Mara de Carvalho Cunha
Aline Rose Ferreira
José Alaor Zeferino Neto
Rafael Amaral Kuguimiya
Ted do Prado Amaral
Insira o Geração Híbrida Aplicada à 
Iluminação Pública
Máquinas Elétricas Nome da Disciplina Instituição
Ementa
Máquinas Elétricas PPGEE/UFMG
1. Introdução
2. Energia Fotovoltaica
3. Energia Eólica 
4. Aerogerador.
5. Viabilidade econômica. 
6. Dimensionamento. 
7. Análise de payback
8. Conclusões. 
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Introdução
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❑ A iluminação pública tem importância vital para a sociedade, pois sua ausência afeta
diretamente o bem-estar da população.
❑ O custo associado à iluminação pública é significativo, segundo o Anuário Estatístico de
Energia Elétrica, no ano de 2017 o estado de Minas Gerais consumiu 1.463 GWh somente
nessa categoria.
❑ Tecnologias que visam reduzir o custo relacionado aos sistemas de iluminação ou facilitar
a sua implantação em áreas remotas geram impacto financeiro significativo na sociedade,
além de proporcionar redução na demanda de energia proveniente das operadoras de
energia.
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Introdução
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❑ As fontes eólicas e solares despontam como as energias alternativas atrativas para o
Brasil, tendo em vista a grande incidência solar por todo o ano, além de regimes de ventos
favoráveis.
❑ O objetivo deste trabalho é apresentar um sistema híbrido para geração de energia
elétrica através da conversão envolvendo energia solar e eólica.
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Introdução
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❑ O sistema proposto consiste em substituir os postes,
luminárias e lâmpadas das vias públicas por postes híbridos
e luminárias com módulos de diodos emissores de luz
(LEDs) de alta potência.
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http://www.eletrovento.com.br/produto/poste-hibrido/23/
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Introdução
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Pátio da Loja Elétrica, BH.
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Energia Fotovoltaica
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Obtenção de energia elétrica tendo como fonte energia solar ocorre a partir da conversão
direta da luz em eletricidade através do Efeito Fotovoltaico. Os principais componentes de
um sistema fotovoltaico são:
❑ Painéis solares: consiste em uma associação de células fotovoltaicas.
❑ Inversor de frequência: conversão CC/CA.
❑ Seguidores solares: são painéis que seguem o percurso do Sol.
❑ Dispositivos de armazenamento: bancos de baterias.
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Energia Fotovoltaica
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https://www.portalsolar.com.br/energia-fotovoltaica.html/
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Energia Eólica
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Um aerogerador é um dispositivo capaz de realizar uma conversão eletromecânica
utilizando energia cinética do movimento das moléculas do ar como fonte de energia
mecânica para transformação em energia elétrica no gerador acoplado à turbina. Os
principais componentes de um sistema eólico são:
❑ Pás: captam o vento, convertendo sua potência ao centro do rotor.
❑ Rotor: elemento de fixação das pás que transmite o movimento de
❑ Torre: elemento que sustenta o rotor e a nacelle na altura apropriada ao seu
funcionamento.
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Energia Eólica
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❑ Nave ou Nacelle: compartimento instalado no alto da torre composto por caixa
multiplicadora, chassis, sistema de yaw, sistema de controle eletrônico e sistema
hidráulico.
❑ Gearbox (caixa multiplicadora): tem a função de transformar as rotações de baixa para
alta velocidade.
❑ Gerador: converte a energia mecânica do eixo em energia elétrica;
❑ Anemômetro: mede a intensidade, a velocidade e a direção do vento.
❑ Catavento: mede a direção do vendo.
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Energia Eólica
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https://www.portal-energia.com/funcionamento-de-
um-aerogerador//.
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O aerogerador
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❑ O potencial eólico é um aspecto de grande importância para o aerogerador, pois através
dele é possível determinar a potência disponível no vento, capaz de ser convertida por
uma turbina eólica.
❑ A potência recuperável por uma turbina eólica, medida em 𝑊/𝑚2 é função da velocidade
do vento ao cubo, valor denominado por limite de Betz [Castro, 2012]:
𝑃 = 0.37𝑣3
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O aerogerador
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O aerogerador analisado [WEG, 2018] possui as seguintes características:
❑ Potência nominal de 250W.
❑ Capacidade de operação com velocidade angular variável.
❑ Rotor com 1.12m de diâmetro.
❑ Sistema de controle de rotação por estol ativo controlado mecanicamente.
❑ A torre onde o aerogerador é instalado possui 6m de altura.
❑ A potência convertida é retificada para 12VCC (valor nominal)
❑ Para dissipação do excesso de energia o sistema conta com uma resistência de descarte
com potência nominal de 250W.
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O aerogerador
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https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Aerogeradores/c/.
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O aerogerador
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https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Aerogeradores/c/.
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ O trabalho apresenta um estudo teórico de viabilidade técnica e financeira de
implantação de iluminação pública com o sistema hibrido de geração de energia no
trevo para Ouro Preto na rodovia BR-040 considerando que o local possui rede
elétrica disponível e outro estudo considerando que a rede elétrica disponível estaria
a 1 Km do trevo.
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ O estudo foi realizado da seguinte forma:
• Levantamento através do Google maps das coordenadas geográficas do local do
estudo;
• De posse das coordenadas e através dos site http://www.cresesb.cepel.br/ foi
levantado a incidência média solar e a velocidade média dos ventos no local;
• Foi calculado de forma macro os valores gerados pelo sistema hibrido e avaliado a
viabilidade técnica de instalação;
• Através dos valores encontrados foi calculado o payback dos dois projetos.
http://www.cresesb.cepel.br/
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Viabilidade técnica e financeira
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Viabilidade econômica - instalação
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http://ftp.cptec.inpe.br/labren/publ/livros/atlasSolarR1.pdf. www.cresesb.cepel.br/atlaseolico/index.php.
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ Foi considerado para estudo os seguintes equipamentos:
• Duas placas fotovoltaicas de 140W cada 
• Uma turbina de 1000 W de potência nominal
• 2 Luminária de Led de 200 W 
• 1 poste de aço 
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Viabilidade técnica e financeira – Incidência Solar
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Viabilidade técnica e financeira – Velocidade do Vento 
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ A potência Gerada pela turbina eólica foi retirada através de um valor aproximado 
considerando o gráfico de geração do fornecedor:
❑ Considerando uma média de 6. m/s foi utilizado uma geração de 160 KWh/mês
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ Potencia gerada pelas placas solares diária = 280*4,92 = 1377 Wh/dia
❑ Considerando a eficiência de 83% temos : 0,83*1.377 =1.142 Wh/dia
❑ Em um mês (30 dias) teremos: 1.142*30 = 34.260 Wh/mês ou 34,26 kWh/mês
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ Cálculo do consumo das Luminárias
• Potencia necessária diária = 400*12 horas = 4.800 Wh/dia (é considerado 12 Horas 
dia devidos ao acionamento da luminária somente no período noturno) 
• Em um mês (30 dias) teremos: 4.800*30 = 144.000 Wh/mês ou 144 kWh/mês
• Considerando a previsão de 194,26 KWh/mês de geração do sistema podemos 
considerar que existe a viabilidade técnica.
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Viabilidade técnica e financeira
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❑ Análise de Payback
• Dados para análise:
• Custo do sistema hibrido instalado: R$ 9.000,00 
• Custo do KWh Cemig: 0.4562 com impostos
• Custo do Km de uma extensão de rede: R$ 55.000,00
• Para a avaliação do payback considerando o custo da extensão de rede foi 
considerado a instalação de 4 postes.
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Viabilidade técnica e financeira
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Conclusões – Viabilidade técnica e financeira
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❑ Mesmo considerando um cenário viável para instalação técnica (quantidade de ventos
e a análise da viabilidade financeira para a implantação do sistema em locais que já
possuem energia elétrica não apresentou resultados favoráveis.
❑ Em relação à iluminação pública outros fatores devem ser considerados, pois a mesma
está diretamente ligada à segurança viária e pública.
❑ Em um cenário onde não exista rede de transmissão disponível, a implantação de um
sistema independente capaz de autogeração pode se tornar uma alternativa válida.
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Conclusões Gerais
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❑ Os aspectos relacionados à sustentabilidade e conservação de recursos contribuem para a
valorização da utilização de sistemas renováveis de baixo impacto.
❑ Finalmente, o Brasil apresenta fatores favoráveis ao crescimento a geração hibrida, tanto
em relação à extensão territorial quanto por condições climáticas, portanto é uma área de
atuação com grande chance de crescimento.
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DÚVIDAS?
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