97
APLICAÇÃO COMPUTACIONAL PARA O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ISOLADOS Vinícius Bernardo Rosa PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. Aprovada por: Orientador: Prof. Walter Issamu Suemitsu, Dr.Ing Examinador: Prof. Sergio Sami Hazan, Ph.D. Examinador: Eng. Werner Spolidoro Freund, M.Sc RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL FEVEREIRO DE 2014

APLICAÇÃO COMPUTACIONAL PARA O DIMENSIONAMENTO DE … · Planilha 9.2 – Valores das variáveis e cálculos das baterias para o caso .....50 Planilha 9.3 – Valores das variáveis

  • Upload
    lamtu

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

APLICAÇÃO COMPUTACIONAL PARA O DIMENSIONAMENTO DE

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ISOLADOS

Vinícius Bernardo Rosa

PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS

PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA.

Aprovada por:

Orientador:

Prof. Walter Issamu Suemitsu, Dr.Ing

Examinador:

Prof. Sergio Sami Hazan, Ph.D.

Examinador:

Eng. Werner Spolidoro Freund, M.Sc

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

FEVEREIRO DE 2014

ii

AGRADECIMENTO

Agradeço aos meus pais Rosangela e Diniz, pois me apoiaram e confiaram nas minhas

decisões.

Agradeço a orientação ao Professor Walter Issamu Suemitsu pela oportunidade de

apresentar este trabalho e também por ajudar a melhorá-lo.

Agradeço aos meus amigos pelo grande apoio que me deram e pelos momentos de

descontração, pois desta forma, agregaram muita importância para a realização deste trabalho.

iii

RESUMO

Atualmente, os sistemas de energia que utilizam recursos renováveis têm sido

empregados como opção de fornecimento de energia em comunidades isoladas da rede

elétrica. Devido aos avanços tecnológicos e à diminuição do custo dos dispositivos

fotovoltaicos, sistemas dessa natureza apresentam-se como a melhor opção.

Este trabalho desenvolve uma aplicação computacional implementada no ambiente de

desenvolvimento integrado livre chamado Lazarus. O software criado foi batizado de FIS e é

utilizado para o dimensionamento de sistemas puramente fotovoltaicos, isolados, fixos e sem

concentradores de radiação solar. Seu funcionamento foi baseado nos cálculos extraídos das

planilhas do livro Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos de autoria do CEPEL-

CRESESB. Essas planilhas auxiliam e organizam os cálculos dos bancos de bateria e dos

painéis fotovoltaicos, juntamente com a quantidade de controladores de carga, mostrando-os

como resultados principais. Validou-se o FIS ao comparar seus resultados com os cálculos

obtidos através da referência, o livro Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos.

iv

Índice

1. Introdução ...................................................................................................... 1

1.1. Objetivo ................................................................................................... 2

1.2. Escopo da Dissertação .............................................................................. 3

2. Sistemas Fotovoltaicos .................................................................................. 5

2.1. Sistemas Isolados ..................................................................................... 5

2.2. Sisitemas Híbridos ................................................................................... 6

2.3. Sistemas Conectados à Rede..................................................................... 7

3. Radiação Solar e o Efeito Fotovoltaico ........................................................ 8

3.1. A Radiação Solar ...................................................................................... 8

3.2. Definição dos Ângulos ............................................................................ 10

3.3. A Explicação do Efeito Fotovoltaico .................................................................. 12

4. Componentes Básicos de um Sistema Fotovoltaico .............................................. 14

4.1. As células solares ............................................................................................ 14

4.2. Módulos Fotovoltaicos .................................................................................... 16

4.3. Inversores e Conversores CC-CC .................................................................... 19

4.4. Bateria .............................................................................................................. 20

4.5. Controlador de Carga ....................................................................................... 21

4.6. Dispositivos de Proteção .................................................................................. 21

5. Softwares de Dimensionamento e Simulação de Sistemas Fotovoltaicos ........... 22

5.1. Homer .............................................................................................................. 23

5.2. RetScreen ............................................................................................. 24

6. O Ambiente de Desenvolvimento Integrado Lazarus .......................................... 25

6.1. Características do Lazarus ............................................................................... 26

7. O Método de Dimensionamento e Os Cálculos Utilizados pelo FIS ............ 28

7.1. Método Simplificado de Dimensionamento ..................................................... 28

7.2. Os Cálculos Utilizados pelo Software FIS ....................................................... 29

v

8. O Software FIS .......................................................................................................... 36

8.1. Dimensionamento Através das Cargas ..................................................... 37

8.2. As Cargas ............................................................................................................ 38

8.3. Bateria e Painel Fotovoltaico .............................................................................. 40

8.4. Controlador de Carga .......................................................................................... 42

8.5. Resultados do Dimensionamento ....................................................................... 43

8.6. Dimensionamento Através das Potências ........................................................... 44

9. Validação do Software ................................................................................ 46

10. Conclusões e sugestões para trabalhos futuros .......................................... 55

11. Bibliografia ................................................................................................. 57

Anexo I- Código fonte do software FIS ......................................................................... 60

Anexo II- Folha de dados do módulo fotovoltaico Kyocera KD205GX-LP .......... 85

Anexo III- Folha de dados da bateria Unipower UP121500 ................................. 86

Anexo IV- Folha de dados do controlador de carga Morningstar Tristar-45 .......... 87

vi

Índice de Figuras

Figura 1 – Esquema de um sistema isolado ................................................................ 5

Figura 2 – Esquema de um sistema híbrido ................................................................ 6

Figura 3 – Esquema de um sistema conectado à rede .................................................. 7

Figura 4 – Radiação solar no Brasil. Média anual típica ....................................................... 9

Figura 5 – Valores da radiação diária média no programa SUNDATA ........................ 10

Figura 6 – Ilustração da declinação solar ................................................................... 10

Figura 7 – Representação dos ângulos ...................................................................... 12

Figura 8 – Junção pn e o acúmulo de cargas .............................................................. 13

Figura 9 – Estrutura de uma célula fotovoltaica ......................................................... 15

Figura 10 – Módulo Fotovoltaico padrão ................................................................... 16

Figura 11 – Gráfico da curva IxV .............................................................................. 17

Figura 12 – Variação da curva IxV para radiações diferentes ..................................... 18

Figura 13 – Variação da curva IxV para temperaturas diferentes ................................ 18

Figura 14 – Tela de entrada de dados do Homer ........................................................ 23

Figura 15 – Tela do software RetScreen .................................................................... 24

Figura 16 – O Ambiente de Desenvolvimento Integrado Lazarus ............................... 25

Figura 17 – Editor de código ou unit do Lazarus ................................................................. 27

Figura 18 – Janela da interface gráfica ou form do Lazarus ................................................ 27

Figura 19 – Planillha de Cálculo de dimensionamento de sistemas Fotovoltaicos.........29

Figura 20 – Ilustração da distância mínima entre módulos ......................................... 31

Figura 21 – Tela Inicial do FIS – Escolha da forma de dimensionamento ........................... 36

Figura 22 – Fluxograma do software FIS ............................................................................. 37

Figura 23 – Janela de dimensionamento através das cargas ........................................ 38

Figura 24 – Janela de preenchimento da carga iluminação ......................................... 39

Figura 25 – Janela de resultados parciais ................................................................... 40

Figura 26 – Janela de preenchimento das características da bateria e do módulo ........ 41

Figura 27 – Janela das características do controlador de carga ................................... 42

Figura 28 – Janela dos resultados .............................................................................. 43

Figura 29 – Janela de dimensionamento através das potências ................................... 45

Figura 30 – Valores da radiação diária média no programa SUNDATA para a localidade

escolhida .................................................................................................................. 46

vii

Figura 31 – Resultados parciais para a configuração indicada ............................................ 49

Figura 32 – Resultados finais das baterias para a configuração indicada ............................ 52

Figura 33 – Resultados finais dos módulos para a configuração indicada ........................... 53

Figura 34 – Resultados finais dos controladores para a configuração indicada ................... 53

Figura 35 – Resultados finais do espaço ocupado pelo arranjo para a configuração indicada

............................................................................................................................................... 54

viii

Índice de Tabelas e Planilhas

Tabela 8.1 – Parâmetros de preenchimento das cargas ............................................... 39

Tabela 8.2 – Descrição dos campos associados à bateria e seus significados .............. 41

Tabela 8.3 – Descrição dos campos associados ao módulo e seus significados ........... 42

Tabela 8.4 – Descrição dos campos da janela do controlador e seus significados ........ 43

Tabela 8.5 – Os campos da janela resultados ............................................................. 44

Tabela 9.1 – Configuração de cargas para validação do FIS ....................................... 47

Tabela 9.2 – Características principais do módulo fotovoltaico Kyocera KD205GX-LP

................................................................................................................................ 47

Tabela 9.3 – Características principais da bateria Unipower UP121500...................... 48

Tabela 9.4 – Características principais do controlador de carga morningstar tristar-45.48

Planilha 7.1 – Variáveis e cálculos das cargas ............................................................ 32

Planilha 7.2 – Variáveis e cálculos das baterias ......................................................... 33

Planilha 7.3 – Variáveis e cálculos dos módulos ........................................................ 34

Planilha 7.4 – Variáveis e cálculos da quantidade de módulos no local da instalação .. 35

Planilha 7.5 – Variáveis e cálculos dos controladores ................................................ 35

Planilha 9.1 – Valores das variáveis e cálculos das cargas para o caso ....................... 48

Planilha 9.2 – Valores das variáveis e cálculos das baterias para o caso .................... 50

Planilha 9.3 – Valores das variáveis e cálculos dos módulos para o caso ................... 51

Planilha 9.4 – Valores das variáveis e cálculos da quantidade de módulos no local da

instalação para o caso ............................................................................................... 52

Planilha 9.5 – Valores das variáveis e cálculos dos controladores de carga para o caso

............................................................................................................................... .52

ix

Lista de Símbolos Utilizados

A Unidade de corrente em Ampère

Ah Unidade de capacidade em Ampère-hora

as Ângulo azimutal do sol

aw Ângulo azimutal da superfície

CA Grandeza elétrica em corrente alternada

CC Grandeza elétrica em corrente contínua

CdTe Telureto de Cádmio

CEPEL Centro de Pesquisas em Energia Elétrica

CIGS Cobre-Índio-Gálio-Selênio

Coft Coeficiente de temperatura da tensão do módulo

CRESESB Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito

FIS Fotovoltaico Isolado

GaAs Arsenieto de Gálio

Homer Hybrid Optimization Model For Eletric Renewable

IDE Integrated Development Environment

Impp Corrente no ponto de máxima potência

Isc Corrente de curto circuito

MPP Maximum Power Point

MPPT Maximum Power Point Tracker

NREL National Renewable Energy Laboratory

RetScreen Software de dimensionamento de sistemas de energia renováveis

SANDIA Laboratório Nacional Norte Americano

SUNDATA Programa destinado ao cálculo da radiação solar diária média mensal

V Unidade de tensão em Volt

Vmpp Tensão no ponto de máxima potência

Voc Tensão de circuito aberto

W Unidade de potência em Watt

W/m² Unidade de irradiância em Watt por metro quadrado

Wp Unidade de potência de pico

α Altura solar

β Inclinação dos módulos

x

γ Ângulo de incidência

δ Declinação solar

θ Ângulo zenital

ω Ângulo horário do sol

1

1. INTRODUÇÃO

As fontes alternativas de energia já eram utilizadas na antiguidade, quando já se tinha

certo domínio sobre algumas delas. Por exemplo, a energia eólica era utilizada para

impulsionar barcos a vela e também na ventilação natural em construções. Um pouco mais

tarde, sua conversão em energia mecânica foi bastante utilizada em moinhos de vento [14].

Um grande marco foi estabelecido a partir da Revolução Industrial, quando houve uma

necessidade no aumento do consumo energético das indústrias. Como consequência, a

exploração e utilização dos combustíveis fósseis foram enormes, uma vez que esses produzem

quantidades significativas de energia por unidade de massa. O fato de os mesmos serem

recursos finitos e com tempo de reposição na natureza muito superior ao tempo de vida de

humanos, faz deles fontes de energia não renováveis, o que gerou um aumento pelo interesse

por fontes de energia renováveis. Além disso, os combustíveis fósseis causam problemas

ambientais severos como a intensificação do efeito estufa e chuvas ácidas. Consequências

graves desses problemas são as doenças de pele e respiratórias agravadas ou geradas em

muitas pessoas, principalmente as que vivem perto de grandes centros industriais [15].

Devido a esses problemas, vários estudos, pesquisas e inovações tecnológicas

começaram a incentivar e a possibilitar o uso mais intenso das fontes alternativas de energia.

A energia solar é uma das fontes alternativas de maior crescimento para a geração de energia

elétrica em localidades isoladas, devido ao acesso econômico mais fácil que se tem com

tecnologias próprias para sistemas solares do que para outros tipos.

A energia solar pode ser convertida basicamente em dois tipos: energia térmica ou

elétrica. A conversão térmica é utilizada para o aquecimento de água em residências, hotéis e

hospitais, mas também pode servir para gerar energia elétrica através do acionamento de

turbinas a vapor. Já a outra forma de se obter energia elétrica por meio da energia solar é

utilizar sistemas fotovoltaicos, ou seja, a radiação solar é convertida em energia elétrica para o

uso em circuitos eletroeletrônicos ou em circuitos que requerem maior potência.

Em sistemas fotovoltaicos, a transformação da radiação solar em energia elétrica é

feita por um conjunto de módulos fotovoltaicos que são dispostos de forma a fornecer tensão

e corrente contínuas (CC) apropriadas. A eletricidade que é produzida pode ser diretamente

2

utilizada ou armazenada por meio de baterias, para que a utilização da mesma possa ser feita a

qualquer hora, mesmo na ausência de irradiação solar. Por conta de inúmeros aparelhos

elétricos serem projetados para o uso em corrente alternada (CA) se faz necessário a

utilização de inversores para a alimentação dessas cargas. Hoje é comum o projeto desses

sistemas serem realizados em softwares de dimensionamento e/ou simulação.

1.1. OBJETIVO

O dimensionamento de um sistema fotovoltaico isolado da rede elétrica, consiste

basicamente no cálculo do número de módulos e de baterias que garantem o suprimento de

energia solicitada pela carga. Além da carga, existem outras variáveis que influenciam neste

cálculo, como a radiação solar, temperatura do ambiente, condições climáticas e os elementos

que compõem o sistema juntamente com os seus custos, aumentando assim a quantidade de

parâmetros e por consequência a complexidade do projeto.

Atualmente os dimensionamentos de sistemas fotovoltaicos são feitos através de

softwares comerciais os quais se diferenciam pelos modelos matemáticos dos componentes do

sistema, que podem ter um maior ou menor número de parâmetros de entrada, e também por

quão abrangente é a aplicação computacional, ou seja, se também serve para simular, se

contém bancos de dados metereológicos e se é interligado com outro software. Assim, pode-se

complicar bastante o manuseio do programa requerendo uma pessoa dedicada ou pelo menos

com um grau razoável de conhecimento na área. Faz-se necessário uma aplicação

computacional gratuita e acessível, que possa ser utilizada por pessoas com pouco ou nenhum

conhecimento específico em sistemas fotovoltaicos, cujo propósito seja o simples

dimensionamento. Esse programa possibilitaria que comunidades isoladas ou propriedades

rurais dimensionem seu próprio sistema fotovoltaico.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um software para auxiliar no

dimensionamento prévio de sistemas fotovoltaicos isolados de pequeno porte. Esse possui

uma interface gráfica intuitiva e de fácil utilização mesmo para quem não possui

conhecimentos avançado na área. Essa aplicação computacional foi chamada de FIS e foi

escrita no Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE) conhecido como Lazarus, cuja

linguagem de programação é o Object Pascal. O software fornece como resultados a

quantidade de baterias, módulos fotovoltaicos e de controladores de carga que são necessários

3

para manter um determinado consumo de energia e como deve ser à disposição dos mesmos,

juntamente com a distância mínima entre módulos.

A escolha do Lazarus como ambiente de desenvolvimento foi devido à facilidade de

criação de softwares com interface gráfica e ter como linguagem de programação o Pascal,

que é uma linguagem mais simples e didática. Além disso, o ambiente Lazarus é um software

livre e multiplataforma, ou seja, as aplicações desenvolvidas nele funcionam tanto em Linux

quanto em Windows, desde que a geração do arquivo executável seja nos seus respectivos

ambientes. A versão utilizada neste trabalho é a 9.30.4.

1.2. ESCOPO DA DISSERTAÇÃO

O capítulo 2 dedica-se a explicar os tipos de sistemas fotovoltaicos e suas principais

diferenças.

No capítulo 3 são apresentados conceitos sobre a radiação solar e sobre o efeito

fotovoltaico.

No capítulo 4 são descritos os componentes básicos de um sistema fotovoltaico. Desde

o componente fundamental para a geração de energia que é a célula fotovoltaica até os

dispositos de proteção do sistema. Estes últimos são descritos de forma resumida.

No capítulo 5 são apresentados dois softwares de dimensionamento e simulação de

fontes alternativas de energia incluindo a fotovoltaica, que são gratuitos e são descritas suas

principais características.

No capítulo 6 é apresentado o ambiente de desenvolvimento integrado Lazarus e são

descritos as suas principais características.

No capítulo 7 são mostrados o método de dimensionamento e os cálculos utilizados no

software desta dissertação.

No capítulo 8 é apresentado e descrito o funcionamento do software FIS, que é a

aplicação computacional desenvolvida e é o objetivo desta dissertação.

A validação do software é mostrada através de um exemplo no capítulo 9.

4

Finalmente as conclusões e sugestões de trabalhos futuros são apresentadas no

capítulo 10.

5

2. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Os sistemas fotovoltaicos podem ser ligados ou não à rede elétrica, e são classificados

basicamente em três categorias: sistemas híbridos, isolados ou conectados à rede. A escolha

para cada uma dessas configurações dependerá de uma série de fatores como o investimento,

custo de manutenção, área disponível, finalidade etc.

2.1. SISTEMAS ISOLADOS

Os sistemas isolados são os que não estão conectados à rede elétrica, utilizando

somente a energia gerada pelo arranjo fotovoltaico [1], necessitando de alguma forma de

armazenamento da energia gerada. A forma mais comum de armazenar é através do uso de

baterias. Deste modo, deve-se utilizar uma unidade de controle para que as baterias não se

descarreguem por completo ou que o carregamento das mesmas seja de forma controlada.

Uma unidade de condicionamento de potência, como o inversor é necessário para converter a

tensão contínua em alternada ou um conversor, caso a tensão de algum aparelho seja em

corrente contínua e seja diferente da tensão do sistema. Algumas vezes não há a necessidade

de armazenamento, como por exemplo, nos sistemas de irrigação em que toda água bombeada

é imediatamente usada. Um esquema de um sistema isolado é mostrado na Figura 1.

Figura 1 – Esquema de um sistema isolado.

6

2.2. SISTEMAS HÍBRIDOS

Os sistemas híbridos ou mistos são aqueles que não estão conectados a rede elétrica e

possuem mais de uma forma de geração de energia além da geração fotovoltaica, como por

exemplo, gerador diesel, turbina eólica ou qualquer outra fonte de energia [1]. Este tipo de

sistema é mais complexo, pois necessita de um controle capaz de integrar os vários geradores.

A Figura 2 ilustra este tipo de sistema.

Figura 2 – Esquema de um sistema híbrido.

7

2.3. SISTEMAS CONECTADOS À REDE

Sistemas conectados à rede são aqueles em que o arranjo fotovoltaico representa uma

fonte complementar para a instalação [1]. Normalmente não há armazenamento de energia já

que a energia produzida é injetada na rede, sendo necessário o uso de inversores. Quando a

geração fotovoltaica for maior que o consumo da instalação o excesso de energia é

direcionado para a rede elétrica. Já quando a geração é insuficiente, a parte da energia que

falta para a instalação funcionar corretamente ou por completo é fornecida pela rede. A Figura

3 mostra este tipo de sistema.

Figura 3 – Esquema de um sistema conectado à rede.

8

3. RADIAÇÃO SOLAR E O EFEITO FOTOVOLTAICO

O Sol é uma excelente fonte energética, pois a parcela de radiação que atinge a

superfície da Terra corresponde a uma quantidade de energia de 1,5x1018

kWh/ano. Se

comparado ao consumo mundial durante o mesmo período, seu valor é 10.000 vezes maior

[1]. Isto mostra o grande potencial que a energia solar possui e justifica as pesquisas feitas

para o aperfeiçoamento e desenvolvimento dessa tecnologia. Como explicado a seguir, apenas

uma pequena parte dessa energia pode ser utilizada nas aplicações.

3.1. A RADIAÇÃO SOLAR

A intensidade da radiação solar fora da atmosfera terrestre depende da distância entre

o Sol e a Terra. Assim, a irradiância varia entre 1325 W/m² e 1412 W/m², sendo o valor médio

de 1368 W/m² [2]. Porém apenas uma parte da radiação chega à superfície terrestre, devido à

reflexão e absorção do ozônio. O nível da irradiância que chega à superfície é de 1000W/m²

ao meio-dia e com boas condições climáticas (céu limpo). A energia da irradiação durante

certo intervalo de tempo é dado em Wh/m².

No Brasil, devido ao número relativamente reduzido de estações experimentais e as

variações climáticas locais, uma forma de se estimar a radiação solar no país é através de um

atlas solarimétrico. Esse atlas mostra o índice médio de radiação nas regiões do Brasil em

(Wh/m²dia), como mostra a Figura 4.

Para o dimensionamento de um sistema baseado em energia solar, é necessário obter o

valor acumulado dessa energia ao longo de um dia. Uma forma conveniente de expressar esse

valor é através do número de horas em que a radiação solar deve permanecer constante e igual

a 1kW/m², de forma que a energia resultante seja equivalente à energia acumulada para o dia e

local em questão. Esta grandeza é conhecida como horas de Sol Pleno e é calculada como a

razão entre o valor da energia de um dia dado em (kWh/ m²dia) e a constante 1kW/m², cujo

resultado é expresso em (horas/dia) [1].

Uma forma de se obter o número de horas de Sol Pleno é através do programa

SUNDATA, disponível na página do CRESESB na internet [13], onde podem ser obtidos

valores médios para o ponto mais próximo ao ponto de interesse como mostra a Figura 5.

9

Além disso, o programa ajuda a identificar a inclinação mais adequada do painel solar

para a geração fotovoltaica.

Figura 4 – Radiação solar no Brasil. Média anual típica. Extraído de [12].

10

Figura 5 – Valores da radiação diária média no programa SUNDATA. Extraído de [13].

3.2. DEFINIÇÃO DOS ÂNGULOS

Em seu movimento anual, a Terra descreve uma trajetória elíptica em um plano que é

inclinado de aproximadamente 23,5º com relação ao plano equatorial. Esta inclinação é

responsável pela variação do Sol no horizonte em relação à mesma hora ao longo dos dias

dando origem às estações do ano. A posição angular do sol, ao meio-dia solar, em relação ao

plano do Equador (norte positivo), é chamada de declinação solar (δ) e esta varia de acordo

com o dia do ano dentro do intervalo de: -23,5º ≤ δ ≤ 23,5º [1]. A Figura 6 ilustra a

declinação.

Figura 6 – Ilustração da declinação solar.

Radiação diária média mensal [kwh/m2.dia]

# Ângulo Inclinação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Delta

Plano Horizontal

0° N 4,61 4,61 3,81 3,28 2,81 3,22 3,78 4,08 4,02 4,22 5,06 4,81 4,03 2,25

Ângulo igual a latitude

23° N 4,21 4,41 3,88 3,61 3,34 4,14 4,85 4,79 4,24 4,12 4,65 4,33 4,21 1,51

Maior média anual

21° N 4,26 4,44 3,89 3,60 3,31 4,08 4,78 4,75 4,24 4,14 4,71 4,39 4,22 1,47

Maior mínimo mensal

43° N 3,56 3,87 3,60 3,58 3,49 4,53 5,28 4,94 4,05 3,68 3,94 3,61 4,01 1,79

11

A geometria dos raios solares que variam com o movimento aparente do Sol e a

superfície terrestre é descrita através de vários ângulos, que serão descritos a seguir [1]:

Ângulo de incidência (γ): ângulo formado entre os raios do Sol e a normal à superfície

de captação.

Ângulo Azimutal da Superfície (aw): ângulo entre a projeção da normal à superfície

no plano horizontal e a direção Norte-Sul. O deslocamento angular é tomado a partir

do Norte. (projeção a direita) -180º ≤ aw ≤ 180º ( projeção a esquerda)

Ângulo Azimutal do Sol (as): ângulo entre a projeção do raio solar no plano horizontal

e a direção Norte-Sul. Obedece à mesma convenção acima.

Altura Solar (α): ângulo compreendido entre o raio solar e a projeção do mesmo sobre

um plano horizontal.

Inclinação (β): ângulo entre o plano da superfície do painel solar e a horizontal.

Ângulo Horário do Sol (ω): deslocamento angular leste-oeste do Sol, a partir do

meridiano local, e devido ao movimento de rotação da Terra. Assim, cada hora

corresponde a um deslocamento de 15º. Adota-se como convenção valores positivos

para o período da manhã, com zero às 12:00 hs.

Ângulo Zenital (θ): ângulo formado entre os raios solares e a vertical (Zênite).

A Figura 7 ilustra alguns desses ângulos através de uma visão lateral.

12

Figura 7 – Representação dos ângulos.

3.3. A EXPLICAÇÃO DO EFEITO FOTOVOLTAICO

No efeito fotovoltaico, há a geração de tensão elétrica através da transformação direta

da radiação do sol em energia elétrica por meio de células solares. Para que este processo

ocorra, são utilizados materiais semicondutores, onde o silício é o material mais comum. A

escolha do mesmo é devido ao espectro de absorção da luz do silício estar dentro da faixa de

comprimentos de ondas que abrangem a radiação solar, além disto, o mesmo tem uma

disponibilidade quase ilimitada, fazendo dele o segundo elemento químico mais utilizado com

frequência na Terra [16].

Os átomos de silício possuem quatro elétrons de valência que se ligam aos seus

vizinhos formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-se átomos de fósforo no cristal, que

possuem cinco elétrons de ligação, haverá um elétron em excesso que ficará fracamente

ligado ao seu átomo de origem. Assim com pouca energia térmica, este elétron consegue se

libertar indo para a banda de condução. Em contra partida, se forem introduzidos átomos de

boro, que possuem três elétrons de ligação, haverá falta de um elétron, que é conhecido como

buraco ou lacuna. Deste modo, com pouca energia térmica, um elétron de um átomo vizinho,

pode passar para esta posição, fazendo com que o buraco se desloque [1].

13

Se a partir de um cristal de silício puro, forem introduzidos átomos de boro em uma

metade e átomos de fósforo em outra, será formada uma junção, conhecida como junção pn.

Nesta junção os elétrons livres de um lado são atraídos pelas lacunas do outro, o que gera um

acúmulo de cargas positivas de um lado e cargas negativas do outro resultando em um campo

elétrico permanente que dificulta a continuação deste processo de recombinação de cargas,

como mostra a Figura 8.

Se esta junção for exposta a fótons com energia suficiente, ocorrerá a geração de pares

elétron-lacuna. Se esta situação ocorrer na região onde o campo elétrico for diferente de zero,

as cargas serão aceleradas, gerando assim uma corrente através da junção. Este deslocamento

de cargas é conhecido como Efeito Fotovoltaico e dá origem a uma diferença de potencial. Se

nesse estado, o cristal de silício for conectado a um circuito externo, haverá a circulação de

corrente elétrica enquanto durar a radiação incidente sobre ele.

Figura 8 – Junção pn e o acúmulo de cargas.

14

4. COMPONENTES BÁSICOS DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO

O sistema fotovoltaico consiste basicamente na geração de energia elétrica, no sistema

de condicionamento e controle de potência e no armazenamento da energia. Para a geração,

tem-se o arranjo fotovoltaico, constituído dos módulos solares. Os controladores de carga, os

inversores, os conversores e o seguidor de máxima potência (MPPT), formam o sistema de

condicionamento e controle de potência. Por fim, as baterias formam o sistema de

armazenamento de energia.

4.1. AS CÉLULAS SOLARES

O dispositivo responsável pela transformação da luz em eletricidade é a célula solar ou

célula fotovoltaica. Os terminais da mesma são contatos metálicos em ambas as faces, sendo

que na parte que não fica exposta à luz, o contato preenche toda a área e já na face que fica

exposta ao sol o contato forma uma grade, que é impressa por um processo de serigrafia,

protegendo assim a área que não deve conter o metal, como mostra a Figura 9. Para diminuir

as perdas reflexivas é depositada uma camada anti-reflexiva. Atualmente as principais

tecnologias de fabricação de células fotovoltaicas são [7]:

Silício Cristalino (Monocristalino e Policristalino): É a tecnologia mais empregada

com uma participação de 95% do mercado de células. Seu rendimento fica em torno

de 13% a 17%. A diferença é que as células de silício monocristalino são formadas a

partir de fatias de um único cristal, previamente crescido. Já as células de silício

policristalino são formadas por blocos compostos de muitos pequenos cristais,

diminuindo bastante a energia para a sua produção em relação ao monocristalino. Na

prática, a eficiência das células monocristalinas são um pouco superiores aos do

policristalinos, porém o seu custo de produção é mais elevado.

Silício Amorfo : Sua participação do mercado chega a 3,7% e seu rendimento é cerca

de 7%. Sua vantagem é a fabricação de produtos de baixo custo em grande escala e

pode ter formatos variados.

15

CIGS (Células de Filme Fino): Tem a participação de somente 0,2% do mercado e

possui rendimento de 13%. Produzem uma tensão mais elevada que o silício

monocristalino e policristalino além de terem tamanhos e formatos variados, podendo

se adaptar a diferentes superfícies.

Arsenieto de Gálio (GaAs): É a tecnologia mais eficiente empregada em células

solares, com rendimento próximo de 27%. Entretanto seu custo de fabricação é

extremamente caro, tornando a sua produção comercial inviável. É utilizado em

painéis solares de satélites.

Telureto de Cádmio (CdTe): Sua participação no mercado é de 1,1%. Devido à alta

toxicidade do cádmio seu uso não é comercial.

Figura 9 – Estrutura de uma célula fotovoltaica. Extraído de [9].

Estes valores de rendimento variam ao longo do tempo, pois várias pesquisas são

realizadas para encontrar materiais com maiores rendimentos e custo razoável.

16

4.2. MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Uma célula gera pouca energia elétrica, sendo necessário o agrupamento de várias

outras conectadas para fornecer uma quantidade razoável de energia. Este agrupamento é

chamado de módulo fotovoltaico. O conjunto de células é conectado em série através de tiras

metálicas, que são soldaldas tanto na parte traseira, quanto na parte frontal da célula seguinte.

No módulo a face que recebe a radiação solar é coberta geralmente por vidro temperado

transparente, com baixo índice de refração, resistência à degradação por radiação ultravioleta

e com boa resistência mecânica. Os lados restantes são cobertos com materiais planos que

conferem proteção ao módulo. Por fim, o conjunto é instalado em uma estrutura metálica

auto-portante, geralmente de alumínio. Usualmente os módulos fotovoltaicos são compostos

de 28 a 40 células [1]. A Figura 10 mostra um módulo padrão.

Figura 10 – Módulo Fotovoltaico padrão. Extraído de [2].

Os módulos são interligados através de ligações em série e/ ou paralelo, formando um

arranjo que atenderá a necessidade da instalação. A conexão em série dos módulos produzirá

um aumento na tensão gerada pelo arranjo, cujo valor será a soma das tensões geradas

individualmente por cada módulo. A conexão em paralelo produzirá um aumento de corrente

fornecido pelo arranjo cujo valor será a soma das correntes individuais de cada módulo.

A potência gerada pelo arranjo depende de diversos fatores como a localização

geográfica do arranjo (latitude e longitude), época do ano (estação do ano), temperatura dos

módulos e do ambiente, nível de irradiação solar etc. Esses são alguns dos fatores que

influenciam na quantidade de radiação recebida pelo arranjo e o faz ter um maior ou menor

rendimento.

17

As características mais importantes nos módulos são conseguidas através das curvas

IxV (corrente x tensão) . Nela, pode-se identificar o valor da tensão de circuito aberto (Voc)

do módulo, a corrente de curto-circuito (Isc) e o ponto de potência máxima, que é conhecido

como MPP, que é a abreviatura de “Maximun Power Point”. Este é o ponto da curva em que

se deseja operar e tem-se associado a ele a tensão de potência máxima (Vmpp) e a corrente de

potência máxima (Impp). Geralmente a potência dos módulos é dada pela potência de pico

cuja unidade é Wp. A Figura 11 mostra essa curva.

Figura 11 – Gráfico da curva IxV. Extraído de [4].

Os efeitos da temperatura e da radiação solar devem ser levados em consideração e são

muito importantes, já que os mesmos variam devido às condições metereológicas ao longo do

tempo, influenciando diretamente nos valores de tensão e corrente dos módulos. É observado

que a tensão é mais sensível à variação de temperatura do que à variação da radiação. Por

outro lado, a corrente é exatamente o oposto, como mostram as Figuras 12 e 13 abaixo.

18

Figura 12 – Variação da curva IxV para radiações diferentes. Extraído de [1].

Figura 13 – Variação da curva IxV para temperaturas diferentes. Extraído de [1].

Outro fator importante que influencia na potência gerada pelo arranjo é o

sombreamento dos módulos. Essas sombras são produzidas pelas nuvens, árvores,

construções e até mesmo outros módulos do arranjo, que estão próximos demais uns dos

outros. Pode-se eliminar o efeito desses últimos calculando-se a distância mínima entre

módulos.

19

4.3. INVERSORES E CONVERSORES CC-CC

O inversor converte a corrente contínua gerada pelo arranjo fotovoltaico em corrente

alternada. O mesmo deve dissipar uma quantidade mínima de potência para evitar as perdas e

deve produzir uma tensão com baixo teor de harmônicos, além de estar em sincronismo com a

rede elétrica quando estiver conectado com ela. Para aplicações de baixa potência, no máximo

5 kW, é comum o uso de inversores monofásicos e para potências maiores os trifáficos. Deve-

se projetar um inversor visando alcançar eficiência superior a 90%, sendo que essa diminui

quando o equipamento está funcionando abaixo da sua potência nominal [1]. Dependendo da

aplicação, existem basicamente dois tipos de inversores: os autônomos e os de rede.

Os inversores autônomos são utilizados em sistemas isolados e estes necessitam de um

banco de baterias como forma de armazenamento de energia gerada pelo arranjo fotovoltaico.

Assim esses inversores devem suportar flutuações da tensão das baterias e protegê-las contra

descargas profundas.

Os inversores de rede, conhecidos também como inversores “grid-tie”, transferem

diretamente para as cargas, toda energia gerada pelo arranjo fotovoltaico, sem a necessidade

de armazenamento. Assim, no sistema conectado à rede, o inversor direciona o fluxo de

energia, cujo excedente é enviado para a rede e a falta é suprida por ela. À noite o sistema

fotovoltaico não gera energia, logo a rede elétrica fornece integralmente a energia para a

instalação. O inversor grid-tie gerencia este processo e desconecta o sistema fotovoltaico

automaticamente.

Os conversores CC-CC são utilizados quando se deseja obter uma tensão CC diferente

das baterias e dos painéis solares elevando ou diminuindo a tensão. Sua eficiência depende do

tipo de semicondutor utilizado, do fator de multiplicação da tensão, da potência nominal etc.

Geralmente possuem sistemas de proteção contra curto-circuitos e sobretensão.

Um recurso interessante que pode ou não estar contido nos inversores ou nos

conversores CC-CC é um dispositivo chamado de MPPT, abreviatura de “Maximum Power

Point Tracker”, que serve para otimizar o ponto de operação do arranjo, regulando a tensão e

a corrente para que o mesmo esteja sempre no ponto de máxima potência.

20

4.4. BATERIA

Atualmente, a forma mais viável e eficiente de armazenar energia é por meio de

baterias. Quando a mesma está conectada a um circuito elétrico, há a produção de corrente

contínua através da conversão da energia química em energia elétrica. A função das baterias

nos sistemas fotovoltaicos é de armazenar a energia produzida pelo arranjo e entregar a

mesma para a carga quando a geração for nula, insuficiente ou quando for solicitada por ela.

Diversos materiais são utilizados na composição do eletrólito da bateria, com densidades de

potência e custo diferentes. O tipo mais usado nos sistemas fotovoltaicos é o chumbo-ácido. A

bateria pode ser aberta ou selada, dando-se preferência para a aberta em sistemas de grande

porte [1].

A carga de uma bateria está relacionada com a corrente fornecida à mesma para

restabelecer sua capacidade máxima e a descarga é exatamente o oposto, ou seja, está

relacionada com a corrente que é extraída da mesma a partir de sua capacidade máxima. A

sequência de carga e descarga é conhecida como ciclo e para ser realizado, a bateria deve ser

recarregável, diferindo das não recarregáveis que só podem ser utilizadas apenas por um

determinado número de ciclos.

Dentre os tipos mais comuns, são conhecidas as de tração, as automotivas, as

estacionárias e fotovoltaicas, cada uma indicada para um tipo de aplicação. Os principais

parâmetros na escolha das baterias são:

Tensão nominal: Tensão fornecida pela bateria em condições normais de operação.

Capacidade: Quantidade de energia que a bateria pode entregar durante uma descarga

completa, em ampère-horas. Essa grandeza é influenciada pela temperatura e pela

velocidade da carga e descarga.

Profundidade de descarga: Valor da porcentagem da capacidade nominal da bateria

que foi retirada do estado de plena carga.

A vida útil de uma bateria recarregável é o período no qual a mesma opera

normalmente mantendo sua capacidade e rendimento e está relacionada com a idade e

quantidade de ciclos que foram realizados.

21

4.5. CONTROLADOR DE CARGA

A principal função do controlador de carga é de proteger as baterias contra cargas e

descargas excessivas, o que prolonga a vida útil das mesmas. Os controladores devem

desconectar o arranjo fotovoltaico quando o estado de carga da bateria atinge um nível

mínimo permitido [1]. Para escolher um controlador deve-se saber de antemão qual o tipo de

bateria que será usada na instalação e os valores de tensão e corrente do sistema.

Alguns controladores de carga monitoram o funcionamento do sistema fotovoltaico

acionando alarmes se algum problema ocorrer. O controlador deve permitir o ajuste de seus

parâmetros e o método de controle para os diferentes tipos de baterias.

4.6. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

Para o funcionamento seguro do sistema e para evitar que os equipamentos que

constituem o mesmo não se danifiquem, são adicionados dispositivos de proteção, como os

diodos de fileira, os fusíveis e os disjuntores. Os diodos de fileira servem para evitar que as

correntes reversas advindas de alguma parte do arranjo possam danificar módulos que estejam

sombreados. Os fusíveis fazem a proteção da parte CC do sistema e os disjuntores fazem a

proteção da parte CA; embora os inversores, conversores e os controladores de carga já

possuam algum nível de proteção, essa redundância garante um funcionamento mais seguro e

adequado.

22

5. SOFTWARES DE DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DE SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS

Atualmente, encontra-se no mercado uma grande variedade de softwares de

dimensionamento e/ ou simulação comerciais, desenvolvidos com diferentes linguagens de

programação, precisões e metodologias de cálculo. Em uma simulação de sistemas

fotovoltaicos por computador são utilizados modelos de fluxo energético que mostram como

os componentes do sistema interagem entre si, além de levarem em conta diferentes situações

que podem acontecer na vida real. Assim, a simulação poderá gerar processos lentos e com

grande quantidade de informação que o usuário geralmente não conta. Já em um

dimensionamento procura-se uma forma rápida e fácil de obter um resultado com uma boa

precisão [17].

Os programas dependem da qualidade dos dados de entrada e dos modelos

matemáticos utilizados. No caso dos sistemas isolados, estes softwares são de grande ajuda,

pois as variáveis dependem principalmente da natureza das cargas e da qualidade e quantidade

das fontes de energia. Assim, esses programas se tornam ferramentas de grande ajuda na

construção de sistemas fotovoltaicos e o desenvolvimento dessas aplicações ganha muita

importância.

No mercado podem-se encontrar programas para sistemas isolados, híbridos ou

comectados à rede, que foram desenvolvidos por empresas, universidades ou laboratórios.

Para o desenvolvimento de alguns desses softwares foi necessário ter acesso às informações

metereológicas e da demanda de energia da carga.

Como exemplo, em seguida são apresentados e descritos de forma resumida as

principais características de dois softwares gratuitos, o Homer e o RetScreen.

23

5.1. HOMER

O software “Hybrid Optimization Model For Eletric Renewable”, conhecido como

Homer, foi desenvolvido nos EUA no laboratório “National Renewable Energy Laboratory”,

conhecido como NREL. O Homer pode simular sistemas isolados, conectados à rede ou

híbridos que podem ser combinandos com diferentes tipos de geração, como eólica, biogás,

células a combustíveis etc. Ele também determina o excesso de calor gerado cujo objetivo é o

de cobrir cargas térmicas além de poder conduzir uma análise com mais de 100 parâmetros de

entrada [17].

O Homer possui descrições de modelos simplificados dos sistemas, realiza cálculos

em base de tempo horária para centenas de configurações de sistemas, apresentando-os de

acordo com o seu custo, além de permitir a otimização de parâmetros técnicos específicos de

cada configuração do sistema. O software inclui uma base de dados climatológicos de várias

localidades nos EUA, podendo-se inserir o valor médio mensal de irradiância com o qual se

gera sinteticamente dados horários de radiação. A Figura 14 mostra a tela de entrada de dados

desse software.

Figura 14 – Tela de entrada de dados do Homer. Extraído de [10].

24

5.2. RETSCREEN

O RetScreen é um software de análise para projetos de energias renováveis

desenvolvido como planilha de cálculo no programa Excel da Microsoft. É uma aplicação

computacional para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos, eólicos, geotérmicos, de

biomassa, aquecimento solar e de pequenas centrais hidrelétricas [17].

O programa RetScreen foi desenvolvido no Canadá e costuma ser utilizado para a

realização de estudos preliminares. Na área de geração fotovoltaica pode determinar para os 3

tipos básicos de sistema os custos de produção de energia e redução de gases emitidos. Possui

base de dados de radiação de várias localidades do mundo. A Figura 15 mostra uma tela desse

software.

Figura 15 – Tela do software RetScreen. Extraído de [11].

25

6. O AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO INTEGRADO LAZARUS

O Lazarus é um Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE – “Integrated

Development Environment”) usado em aplicações de objetos orientados, que utiliza a

linguagem de programação Object Pascal. É uma alternativa para a comunidade de

programadores Pascal e Delphi® (IDE da Borland), já que a sua aparência e o seu

funcionamento são baseados nessa IDE comercial, com a diferença de ser uma ferramenta

gratuita, de código aberto e multiplataforma (Windows e Linux).

O Lazarus surgiu em 1999 com três colaboradores, Cliff Baeseman, Shane Miller e

Michael A.Hess [3]. Dois desses haviam se envolvido em um projeto anterior, cujo objetivo

era desenvolver um clone para o IDE Delphi®, porém o projeto não prosseguiu. Com o fim

do mesmo, começaram um novo projeto baseado no anterior, que teve o apoio e participação

de outros desenvolvedores, o mesmo viria a se chamar Lazarus, que é uma referência ao

personagem bíblico que foi ressuscitado por Jesus. A versão do Lazarus que foi utilizado neste

projeto é a 0.9.30.4 e o seu ambiente pode ser visto na Figura 16. O Lazarus pode ser obtido

no portal http://www.lazarus.freepascal.org/ através da opção downloads.

.

Figura 16 – O Ambiente de Desenvolvimento Integrado Lazarus.

26

6.1. CARACTERÍSTICAS DO LAZARUS

O ambiente Lazarus é rico e estável para a criação de aplicações gráficas e atualmente

funciona nos sistemas operacionais: Linux, Windows 32 e Windows 64 bits. Algumas das

principais características do Lazarus foram listadas abaixo:

Geração de um executável verdadeiro, ou seja, não necessita de um instalador ou

mesmo do IDE Lazarus para funcionar em outros computadores.

Utilização de um dialeto da linguagem Object Pascal para escrever os procedimentos

dos programas.

Utilização de componentes, que são definidos como objetos.

Possibilidade de criação de novos componentes na própria linguagem e incorporação

dos mesmos ao IDE.

Acesso a banco de dados.

Ambiente de depuração integrado.

Desenvolvimento orientado pelo desenho de formulários (janelas).

Interface com usuário feita através de componentes visuais.

Alguns cursos de programação de algumas universidades já adotam o Lazarus, pois

além de ter todas as características citadas é um software livre e utiliza a linguagem Object

Pascal que é uma linguagem mais didática.

As ferramentas mais importantes no ambiente Lazarus para a programação são a unit e

o form. A unit (unidade) é a janela onde se escreve o código fonte da aplicação, ou seja, é o

editor de código, e o form (formulário) é a janela onde se colocam os objetos, como botões,

caixa de texto, rótulos, legendas etc, ou seja, esta janela é a interface gráfica da aplicação

criada, como mostram as Figuras 17 e 18.

27

Figura 17 – Editor de código ou unit do Lazarus.

Figura 18 – Janela da interface gráfica ou form do Lazarus.

28

7. O MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO E OS CÁLCULOS UTILIZADOS PELO

SOFTWARE FIS

Para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos é necessário conhecer a radiação

incidente sobre o sistema e o consumo de energia. Esses são dois parâmetros de fundamental

importância, porém são difíceis de se conhecer com exatidão. Assim, para cálculos prévios, é

comum a utilização de métodos aproximados para determinar a quantidade de módulos e

baterias.

7.1. MÉTODO SIMPLIFICADO DE DIMENSIONAMENTO

O método simplificado consiste em fazer um balanço de energia durante um período

de tempo no qual ocorrem as condições médias mais desfavoráveis para o sistema [1]. Este

método supõe que se no período desfavorável o sistema funciona, então funcionará bem nos

períodos normais. Tem a desvantagem de não otimizar energeticamente a instalação já que

não faz um acompanhamento contínuo dos parâmetros. Este é o método utilizado nesta

dissertação.

Para o método simplificado deste trabalho, foi utilizado o valor médio mensal da

irradiação solar e da carga do sistema, levando em consideração o mês mais desfavorável. A

forma como esse método é representado é através de planilhas de cálculo, o que facilita e

organiza o dimensionamento. As planillhas que foram importantes para a criação do software

desta dissertação se encontram no livro Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos,

publicado pelo CEPEL-CRESESB. Na realidade, o livro fez a tradução dessas planilhas para a

utilização no Brasil. Originalmente foram desenvolvidas e publicadas pelo SANDIA National

Laboratory, cujo manual original onde elas são encontradas é o “Stand- Alone Photovoltaic

Systems- A Handbook of Recommended Design Practices”.

Estas planilhas tratam apenas do projeto de sistemas isolados puramente fotovoltaicos,

fixos e sem concentradores de radiação solar. Elas são interligadas, já que os resultados que se

encontram em algumas células de uma planilha são utilizadas em outra. A Figura 19 mostra

uma dessas planilhas.

29

Figura 19 – Planillha de Cálculo de dimensionamento de sistemas Fotovoltaicos.

Extraído [1].

7.2. OS CÁLCULOS UTILIZADOS PELO FIS

Os cálculos utilizados para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados

utilizados no FIS foram extraídos das planilhas do Manual de Engenharia para Sistemas

Fotovoltaicos [1], sendo traduzidas para o uso no Brasil, como foi mencionado no capítulo

7.1.

A vantagem do uso do software em relação ao uso das planilhas é o dimensionamento

mais rápido em conjunto com a organização dos resultados principais. Além disso, as

planilhas são interligadas por resultados que se encontram em algumas células, o que pode

confundir alguém que não está habituado com elas. Isso pode ocorrer quando se pretende

comparar o sistema com o uso de dispositivos diferentes ou acrescentar mais carga para

verificar qual é o dispositivo mais adequado para a instalação. Por exemplo, quando se deseja

saber qual o melhor tipo de módulo, com relação a custo benefício, em determinada

instalação, é fácil ver que ao utilizar as planilhas pode-se esquecer de alterar alguns valores

resultando em comparações equivocadas.

30

Os resultados em que se tem maior interesse são a quantidade de baterias e de módulos

e como esses deverão estar conectados além da quantidade de controladores de carga que

ficarão em paralelo. Para o sucesso desses cálculos foi necessário inserir no software uma

fórmula associada à tensão do módulo para a temperatura mais elevada na qual ele pode se

encontrar, facilitando ainda mais a vida do usuário, já que o mesmo só precisa ter uma ideia

estimada da temperatura e inserí-la no programa para a realização desse cálculo. Esta fórmula

é descrita em (7.2.1) e as grandezas que a compõem são facilmente encontradas nas folhas de

dados dos painéis solares.

– (7.2.1)

Onde:

: Tensão do módulo para a temperatura mais elevada;

θ: Temperatura mais elevada na qual o módulo se encontraria;

coft: Coeficiente de temperatura relacionado com a tensão do módulo;

: Tensão de máxima potência do módulo.

Outro resultado importante é a distância mínima dos módulos para se evitar o

sombreamento entre eles. Existem formas diferentes para a obtenção dessa grandeza, o que

influencia no valor do resultado.

A fórmula para a obtenção da distância mínima encontra-se na referência [2] e é uma

fórmula empírica que tem seu resultado comprovado através de projetos e experimentos. A

Figura 20 ilustra a ideia de distância mínima entre os módulos.

31

Figura 20 – Ilustração da distância mínima entre módulos.

A fórmula experimental para a obtenção da distância mínima é mostrada em (7.2.2):

(7.2.2)

Onde:

d: Distância mínima entre módulos em metros;

L: Largura dos módulos em metros;

β: Inclinação dos módulos em graus.

Também foi inserido um cálculo que tem como resultado se a quantidade de módulos

necessários juntamente com a distância mínima entre eles cabe ou não no local reservado para

a instalação do arranjo. As dimensões do local são inseridas no início da aplicação.

Existem duas formas de se obter um dimensionamento utilizando o software: através

do preenchimento das características das cargas pré-existentes nele, ou através do valor das

potências totais se essas já forem conhecidas. Como a quantidade de variáveis do programa é

grande, optou-se por mostrar os cálculos e variáveis que o mesmo realiza através de planilhas

simplificadas. O nome de cada variável foi substituído pelo nome da grandeza que ela

representa, facilitando assim a compreensão dos cálculos e como eles se relacionam. Abaixo

são mostradas essas planilhas que são cinco ao todo.

32

A Planilha 7.1 mostra como são calculados a capacidade total em Ah e as potências

totais tanto CC quanto CA, portanto corresponde à parte relacionada com as cargas do

sistema.

Planilha 7.1 – Variáveis e cálculos das cargas.

Quantidade × Potência CC (W)

=

Potência CC Total da Carga (W)

Potência CC(W) × horas/dia × dias/semana ÷ Tensão Nominal do Sistema (V) ÷

Eficiência de Conversão CC

=

Capacidade CC (Ah)

Quantidade × Potência CA(W)

=

Potência CA Total da Carga (W)

Potência CA (W) × horas/dia × dias/semana ÷ Tensão Nominal do Sistema (V) ÷

Eficiência de Conversão CA

=

Capacidade CA (Ah)

Capacidade CC (Ah) + Capacidade CA (Ah)

=

Capacidade Total (Ah)

A Planilha 7.2 mostra como são calculados a capacidade em Ah necessária para o

sistema, juntamente com a quantidade de baterias, logo essa é a parte correspondente ao

sistema de armazenamento de energia da instalação.

33

Planilha 7.2 – Variáveis e cálculos das baterias.

Capacidade Total (Ah) ÷ Fator de Eficiência da Fiação ÷ Fator de Eficiência da Bateria

=

Capacidade Total Corrigida (Ah)

Capacidade Total Corrigida (Ah) ÷ Número de Horas de Sol Pleno

=

Corrente do Projeto (A)

Capacidade Total Corrigida (Ah) × Número de Dias de Armazenamento × Profundidade

de Descarga da Bateria

=

Capacidade Necessária para o Sistema (Ah)

Capacidade Necessária para o Sistema (Ah) ÷ Capacidade da Bateria (Ah)

=

Número de Baterias em Paralelo

Tensão Nominal do Sistema (V) ÷ Tensão Nominal da Bateria (V)

=

Número de Baterias em Série

Número de Baterias em Paralelo × Número de Baterias em Série

=

Número Total de Baterias

Número de Baterias em Paralelo × Capacidade da Bateria (Ah)

=

Capacidade do Banco de Baterias (Ah)

Capacidade do Banco de Baterias (Ah) × Profundidade de Descarga da Bateria

=

Capacidade Útil do Banco de Baterias (Ah)

A Planilha 7.3 exibe como são calculadas a quantidade de módulos fotovoltaicos e a

distância mínima entre eles, assim essa é a parte correspondente ao sistema de geração de

energia da instalação. No cálculo da tensão do módulo em temperatura mais elevada, a

variável coeficiente de temperatura é uma grandeza negativa e essa já se encontra assim na

fórmula, sendo desnecessário colocar o sinal negativo quando for inserir seu valor no

programa.

34

Planilha 7.3 – Variáveis e cálculos dos módulos.

Corrente de Projeto (A) ÷ Fator de Correção do Módulo

=

Corrente de Projeto Corrigida (A)

Corrente de Projeto Corrigida (A) ÷ Corrente do Módulo (A)

=

Número de Módulos em Paralelo

Tensão de máxima potência (V) -(temperatura mais elevada-25°) × coeficiente de

temperatura (%V/°C)

=

Tensão do Módulo em Temperatura mais Elevada (V)

1,2 × Tensão Nominal da Bateria (V) × Número de Baterias em Série

=

Tensão Necessária para Carregar as Baterias (V)

Tensão Necessária para Carregar as Baterias (V) ÷ Tensão do Módulo para a Temperatura

mais Elevada (V)

=

Número de Módulos em Série

Número de Módulos em Série × Número de Módulos em Paralelo

=

Número Total de Módulos

Número de Módulos em Paralelo × Corrente Nominal do Módulo (A)

=

Corrente do Arranjo (A)

Número de Módulos em Paralelo × Corrente de Curto-Circuito do Módulo (A)

=

Corrente de Curto-Circuito do Arranjo (A)

Número de Módulos em Série × Tensão Nominal do Módulo (V)

=

Tensão do Arranjo (V)

Número de Módulos em Série × Tensão de Circuito Aberto do Módulo (V)

=

Tensão de Circuito Aberto do Arranjo (V)

3,5 × Largura do Módulo (m) × sen( inclinação do módulo)

=

Distância Mínima entre Módulos (m)

Na Planilha 7.4 pode-se ver se a quantidade de módulos do arranjo fotovoltaico junto

com a distância mínima calculada caberá ou não na área de instalação cujas dimensões são

definidas no ínicio do programa. Esses cálculos não se encontram nas planilhas do livro da

referência [1]. Os mesmos foram acrescentados a fim de se ter uma ideia do espaço gasto pelo

arranjo, não influenciando no resultado do dimensionamento com relação à quantidade de

módulos, baterias e controladores de carga.

35

Planilha 7.4 – Variáveis e cálculos da quantidade de módulos no local da instalação.

Largura do Terreno (m) ÷ Comprimento do Módulo (m)

=

Quantidade de Fileiras

Comprimento do Terreno (m) ÷ Distância Mínima entre Módulos (m)

=

Quantidade de Módulos por Fileiras

A quinta e última planilha, a Planilha 7.5, mostra o cálculo da quantidade de

controladores de carga que atuarão em paralelo.

Planilha 7.5 – Variáveis e cálculos dos controladores de carga.

1,25 × Corrente de Curto-Circuito do Arranjo (A)

=

Corrente Mínima do Conjunto de Controladores (A)

Corrente Mínima do Conjunto de Controladores (A) ÷ Corrente Nominal do Controlador

(A)

=

Número de Controladores em Paralelo

Os cálculos e variáveis mostrados nessas planilhas são para a opção de

dimensionamento através das cargas pré-existentes no programa, diferindo-se no caso do

dimensionamento através das potências apenas na Planilha 7.1, já que este não possui a

quantidade e potência de uma carga, pois nesta opção preenche-se direto com o valor da

potência total CC e /ou CA.

Após o dimensionamento prévio do sistema deve-se escolher o melhor inversor ou

conversor que atenda às necessidades da instalação.

36

8. O SOFTWARE FIS

O software FIS (Aplicação Computacional para o Dimensionamento de Sistemas

Fotovoltaicos Isolados), cujos cálculos foram extraídos de planilhas que se encontram na

referência [1] tem como objetivo dimensionar sistemas fotovoltaicos isolados, fixos e sem

concentradores de radiação solar. Existem duas opções de dimensionamento no FIS, uma

através de seleção de cargas e outra através das potências, como mostra a Figura 21. Na

seleção de cargas, selecionam-se cargas específicas, como iluminação, bomba d’água,

geladeira e alguns eletrodomésticos. Já no dimensionamento através das potências, são

inseridos os valores das potências CC e CA sem ter conhecimento do tipo de cargas, o que

torna o software bastante flexivel. A Figura 22 mostra o fluxograma do software.

Figura 21 – Tela Inicial do FIS – Escolha da forma de dimensionamento.

37

Figura 22 – Fluxograma do software FIS.

8.1. DIMENSIONAMENTO ATRAVÉS DAS CARGAS

Após selecionar a opção de dimensionamento através das cargas, surge a tela para as

escolhas das cargas e dos parâmetros do sistema, como tensão do sistema (12V, 24V, 48V ou

120V), inclinação dos módulos fotovoltaicos e as dimensões do local da instalação do arranjo

como mostra a Figura 23.

Tela Inicial

Dimensionamento

Através das

Cargas

Dimensionamento

Através das

Potências

Resultados

Parciais

Bateria

e

Painéis

Controlador

de

Carga

Resultados

38

Figura 23 – Janela de dimensionamento através das cargas.

8.2. AS CARGAS

As cargas que podem ser selecionadas e que são do tipo CC ou CA são: iluminação,

geladeira/freezer e bomba d’água. Essas são cargas essenciais e de uso mais imediato para

locais isolados. Já os eletrodomésticos disponíveis no software (todos CA) são: computador,

liquidificador, televisão, antena parabólica (o receptor de sinal), rádio e ventilador. Todas

essas cargas foram pensadas para o uso em uma comunidade isolada.

A Figura 24 mostra a janela de preenchimento da carga iluminação. Na mesma

encontra-se a parte CC e CA, caso a iluminação seja de um tipo ou de outro, ou ainda seja

formada por ambos. Os parâmetros importantes são descritos na Tabela 8.1 e estes são os

mesmos para todas as cargas citadas.

39

Figura 24 – Janela de preenchimento da carga iluminação.

Depois de preencher todos os parâmetros das cargas que fazem parte do projeto, é

exibida a janela de resultados parciais, onde são mostradas as potências totais CC e CA, além

da capacidade em Ah (àmpere-horas) que o sistema precisa suprir. Isso pode ser visto na

Figura 25.

Tabela 8.1 – Parâmetros de preenchimento das cargas.

Quantidade Quantidade de cargas idênticas que fazem

parte do projeto

Tensão (V) Tensão nominal da carga

Potência (W) Potência nominal da carga (valor unitário)

h /dia Tempo diário médio que a carga será

usada, valor decimal poderá ser usado.

Exemplo: 1,3 horas

dias /semana Tempo semanal médio que a carga será

usada

Eficiência (conversão de Potência) Valor associado à perda na conversão de

energia do inversor ou do conversor

40

Figura 25 – Janela de resultados parciais.

8.3. BATERIA E PAINEL FOTOVOLTAICO

Depois da exibição dos resultados parciais preenche-se os campos da janela associada

à bateria e ao módulo fotovoltaico, como mostra a Figura 26. As Tabelas 8.2 e 8.3 indicam

quais são os campos e seus significados para uma melhor compreensão. Também nessa janela

encontra-se um menu de ajuda no qual é exibida uma janela que mostra o significado de

alguns campos. Esse menu serve para esclarecer as pessoas que não tenham entendido o que

representa algum parâmetro ou mesmo indicando possíveis valores padrão para o

preenchimento quando não se conhece o valor exato em questão.

41

Figura 26 – Janela de preenchimento das características da bateria e do módulo.

Tabela 8.2 – Descrição dos campos associados à bateria e seus significados.

Dias de Armazenamento Número de dias consecutivos que as

baterias terão que atender às cargas

quando o arranjo não estiver produzindo

energia.

Sol Pleno Valor médio de horas diárias nas quais a

insolação é de 1000W/m².

Profundidade de Descarga Valor percentual da capacidade nominal da

bateria que foi retirado do estado de plena

carga.

Fator de Eficiência da Fiação Fração decimal da perda de energia

causada pela fiação. O fator deve ser

maior que 0,97. O valor padrão é 0,98.

Fator de Eficiência da Bateria Quantidade de Ah de saída dividido pela

quantidade de Ah de entrada. Utilizar dado

do fabricante ou utilizar o valor padrão de

0,95.

Capacidade da Bateria (Ah) Número total de Ah que pode ser retirado

da bateria para uma dada corrente de

descarga.

Tensão Nominal da Bateria(V) Valor da tensão média da bateria.

Fabricante Fabricante da bateria

Modelo Modelo da bateria

Tipo Tipo da bateria.Exemplo: estacionária,

tração, automotivas ou fotovoltaicas.

42

Tabela 8.3 – Descrição dos campos associados ao módulo e seus significados.

Corrente Nominal do Módulo (A)

Valor da corrente de operação do

módulo nas condições padrão de teste.

Corrente de Curto-Circuito do Módulo (A) Valor da corrente de curto do módulo

nas condições padrão de teste.

Tensão Nominal do Módulo (V) Valor da tensão de operação do módulo

nas condições padrão de teste.

Tensão de Circuito Aberto do Módulo (V) Valor da tensão do módulo quando o

circuito estiver aberto nas condições

padrão de teste.

Temperatura mais Elevada de Operação

(ºC)

Maior valor de temperatura na qual o

módulo ficará exposto.

Coeficiente de Temperatura (%V/ºC) Valor associado à variação da tensão do

módulo para cada acréscimo de

temperatura a partir de 25ºC.

Fabricante O fabricante do módulo

Modelo O modelo do módulo

Comprimento (m) O comprimento do módulo em metros

Largura (m) A largura do módulo em metros

Peso (kg) O peso do módulo em kilogramas.

Tipo de célula Amorfo ou cristalino

8.4. CONTROLADOR DE CARGA

Depois da janela de preenchimento das características da bateria e do módulo, é aberta

a janela do controlador de carga. Ela pode ser vista na Figura 27 e os significados de seus

campos na Tabela 8.4.

Figura 27 – Janela das características do controlador de carga.

43

Tabela 8.4 – Descrição dos campos da janela do controlador e seus significados.

Corrente do controlador lado do arranjo

(A)

Valor da corrente do controlador no lado

do arranjo.

Fabricante O fabricante do controlador

Modelo O modelo do controlador

8.5. RESULTADOS DO DIMENSIONAMENTO

A janela dos resultados do dimensionamento do sistema é separada em regiões na tela

para a fácil localização da informação na qual se queira saber, como mostra a Figura 28.

Podem-se encontrar todas as informações pertinentes relacionadas às baterias, aos módulos e

controladores, sendo que ainda existe uma pequena janela com barra de rolamento no canto

inferior direito da tela de resultados, na qual se encontra informações como a potência CC e

potência CA total do projeto, a indicação de que a quantidade de módulos necessária no

projeto cabe ou não no local da instalação, cujas dimensões foram fornecidas inicialmente e

também quais as cargas que foram selecionadas e as suas respectivas quantidades, caso o

dimensionamento seja através das cargas. A Tabela 8.5 mostra todos os campos desta janela.

Figura 28 – Janela dos resultados.

44

Tabela 8.5 – Os campos da janela resultados.

Baterias

Fabricante Modelo

Tipo Capacidade da Bateria (Ah)

Número Total de Baterias Quantidade em Série

Quantidade em Paralelo Capacidade Útil do Banco (Ah)

Controladores

Fabricante Modelo

Número de Controladores em Paralelo

Módulos

Fabricante Modelo

Peso (Kg) Comprimento (m)

Largura (m) Número Total de Módulos

Quantidade em Série Quantidade em Paralelo

Tensão do Arranjo (V) Corrente do Arranjo (A)

Tensão em aberto do Arranjo (V) Corrente de Curto do Arranjo (A)

Distância mínima entre Módulos (m)

8.6. DIMENSIONAMENTO ATRAVÉS DAS POTÊNCIAS

Após a escolha pelo dimensionamento através das potências a tela que se abre é

mostrada na Figura 29. Desta forma pode se dimensionar um sistema sem ter o conhecimento

das cargas, bastando saber o valor da potência total CC e ou CA, o seu ciclo de serviço diário

e semanal e a eficiência de conversão que é o valor associado ao dispositivo inversor ou

conversor. A partir daí todas as janelas que sucedem esta com relação às características de

baterias, módulos fotovoltaicos e controladores de carga são as mesmas da opção de

dimensionamento através das cargas.

45

Figura 29 – Janela de dimensionamento através das potências.

46

9. VALIDAÇÃO DO SOFTWARE

Para a validação do software FIS, foi feita a comparação entre os resultados obtidos

por ele para uma determinada configuração de carga e os resultados obtidos se utilizando das

planilhas que o originaram. Como as planilhas são válidas, se os resultados forem iguais o

software também será.

Primeiro, foi escolhido uma localidade em que não se tinha conexão com a rede

elétrica. Uma comunidade do distrito de Eugênio de Melo em São José dos Campos (SP), que

possui 15 casas e que era conhecida como “Ilha Escura” devido à ausência de energia elétrica

[21].

Foi inserido no programa SUNDATA, mencionado no capítulo 3.1, as coordenadas da

sua localização, retornando três pontos de medição mais próximos. O ponto que possui

medição mais próxima fica a 12,6 km de distância, devendo ser utilizadas as irradiações

médias dessa localidade. O ângulo da inclinação dos módulos deve ser igual ao ângulo da

latitude da instalação para o maior aproveitamento do arranjo. Deve-se escolher o pior mês

para se dimensionar o sistema com segurança, como foi dito no capítulo 7.1. Assim,

observou-se que o mês de Junho foi o que possuiu menor irradiação solar média mensal, com

o valor de 4,15 kWh/ m² dia. Portanto, possui menor número de horas de Sol Pleno cujo valor

foi de 4,15 h/ dia. A Figura 30 mostra o resultado do programa SUNDATA.

Irradiação solar diária média mensal [kwh/m2.dia]

# Ângulo Inclinação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Delta

Plano Horizontal

0° N 5,22 4,92 4,81 4,14 3,64 3,22 3,64 4,17 4,19 4,75 5,39 5,28 208.827,61 1,00

Ângulo igual a latitude

23° N 4,74 4,70 4,94 4,67 4,50 4,15 4,66 4,92 4,44 4,64 4,95 4,73 4,67 ,80

Maior média anual

21° N 4,80 4,74 4,96 4,65 4,45 4,09 4,59 4,88 4,44 4,67 5,01 4,80 4,67 ,92

Maior mínimo mensal

32° N 4,43 4,48 4,84 4,73 4,69 4,38 4,90 5,05 4,40 4,46 4,64 4,40 4,62 ,67

Figura 30 – Valores da radiação diária média no programa SUNDATA para a localidade

escolhida. Extraído de [13].

47

A partir desses resultados foram escolhidas algumas cargas para a comunidade a fim

de se verificar a validade do software FIS. Estas se encontram na Tabela 9.1.

Tabela 9.1 – Configuração de cargas para validação do FIS.

Cargas Potência Quantidade Horas/dia Dias/semana

Bomba d’água 184 W 1 3 7

Ventilador 55 W 5 6 5

Lâmpada 20 W 25 6 7

Computador 60 W 3 3 5

TV 135 W 1 4 7

Antena Parabólica 25 W 1 4 7

Para facilitar a comparação dos cálculos entre o programa e as planilhas que o

geraram, os mesmos foram inseridos nas planilhas simplificadas do capítulo 7.2 com

seus valores junto das unidades, como mostram as Planilhas 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 e 9.5. A

tensão do sistema será de 24 V, todas as cargas serão em CA e o tamanho do terreno para

a instalação dos módulos será de 10 metros de comprimento por 10 metros de largura. A

eficiência de conversão CA é de 0,8 já que este é um valor padrão utilizado quando não

se conhece o inversor que será utilizado. A temperatura máxima em que os módulos

ficarão será de 70º C.

As folhas de dados do painel solar, da bateria e do controlador de carga escolhidos se

encontram nos Anexos II, III e IV respectivamente. Suas características principais são

exibidas nas Tabelas 9.2, 9.3 e 9.4. Deve-se observar que alguns resultados foram

arredondados para cima quando o valor do cálculo não foi inteiro, por exemplo, o número de

módulos em série. Esse procedimento está nas planilhas originais e está contido no código do

software.

Tabela 9.2 – Características principais do módulo fotovoltaico Kyocera KD205GX-LP.

Potência Máxima (Wp) 205

Vmpp (A) 26,6

Impp (A) 7,71

Voc (V) 33,2

Isc (A) 8,36

Largura (m) 0,99

Comprimento (m) 1,5

Coeficiente de Temperatura (%V/ ºC) -0,12

48

Tabela 9.3 – Características principais da bateria Unipower UP121500.

Tensão Nominal (V) 12

Capacidade (Ah) 150

Profundidade de Descarga (%) 0,2

Tabela 9.4 – Características principais do controlador de carga MorningStar Tristar-45.

Tensão Nominal (V) 12/24

Corrente Nominal (A) 45

Planilha 9.1 – Valores das variáveis e cálculos das cargas para o caso.

Quantidade × Potência CC (0 W)

=

Potência CC Total da Carga (0 W)

Potência CC Total da Carga (0 W) × hora/ dia × dia/ 7 ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CC

=

Capacidade CC (0 Ah)

Quantidade(1) × Potência CA(184 W)

Quantidade(5) × Potência CA(55 W)

Quantidade(25) × Potência CA(20 W)

Quantidade(3) × Potência CA(60 W)

Quantidade(1) × Potência CA(135 W)

Quantidade(1) × Potência CA(25 W)

=

Potência CA Total da Carga (1299 W)

Potência CA(184 W) × horas/dia(3) × dias/semana(7) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

Potência CA(275 W) × horas/dia(6) × dias/semana(5) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

Potência CA(500 W) × horas/dia(6) × dias/semana(7) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

Potência CA(180 W) × horas/dia(3) × dias/semana(5) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

Potência CA(135 W) × horas/dia(4) × dias/semana(7) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

Potência CA(25 W) × horas/dia(4) × dias/semana(7) ÷ Tensão Nominal do Sistema (24

V) ÷ Eficiência de Conversão CA(0,8)

=

Capacidade CA (299,81 Ah)

Capacidade CC (0 Ah) + Capacidade CA ( 299,81Ah)

=

Capacidade Total (299,81 Ah)

49

A Figura 31 abaixo mostra a janela dos resultados parciais do programa, o que confere

com os resultados da Planilha 9.1.

Figura 31 – Resultados parciais para a configuração indicada.

50

Planilha 9.2– Valores das variáveis e cálculos das baterias para o caso.

Capacidade Total (299,81 Ah) ÷ Fator de Eficiência da Fiação(0,98) ÷ Fator de

Eficiência da Bateria(0,95)

=

Capacidade Total Corrigida (322,03 Ah)

Capacidade Total Corrigida (322,03 Ah) ÷ Número de Horas de Sol Pleno(4,15)

=

Corrente do Projeto (77,6 A)

Capacidade Total Corrigida (322,03 Ah) × Número de Dias de Armazenamento(3) ÷

Profundidade de Descarga da Bateria(0,2)

=

Capacidade Necessária para o Sistema (4830,45 Ah)

Capacidade Necessária para o Sistema (4830,45 Ah) ÷ Capacidade da Bateria (150 Ah)

=

Número de Baterias em Paralelo(33)

Tensão Nominal do Sistema (24 V) ÷ Tensão Nominal da Bateria (12 V)

=

Número de Baterias em Série(2)

Número de Baterias em Paralelo(33) × Número de Baterias em Série(2)

=

Número Total de Baterias(66)

Número de Baterias em Paralelo(33) × Capacidade da Bateria (150 Ah)

=

Capacidade do Banco de Baterias (4950 Ah)

Capacidade do Banco de Baterias (4950 Ah) × Profundidade de Descarga da Bateria(0,2)

=

Capacidade Útil do Banco de Baterias (990Ah)

51

Planilha 9.3 – Valores das variáveis e cálculos dos módulos para o caso.

Corrente de Projeto (77,6 A) ÷ Fator de Correção do Módulo(0,9)

=

Corrente de Projeto Corrigida (86,22 A)

Corrente de Projeto Corrigida (86,22 A) ÷ Corrente do Módulo (7,71 A)

=

Número de Módulos em Paralelo(12)

Tensão de máxima potência (26,6 V) -(70°-25°) × coeficiente de temperatura (0,12 V/°C)

=

Tensão do Módulo em Temperatura mais Elevada (21,2 V)

1,2 × Tensão Nominal da Bateria (12 V) × Número de Baterias em Série(2)

=

Tensão Necessária para Carregar as Baterias (28,8 V)

Tensão Necessária para Carregar as Baterias (28,8 V) ÷ Tensão do Módulo para a

Temperatura mais Elevada (21,2 V)

=

Número de Módulos em Série(2)

Número de Módulos em Série(2) × Número de Módulos em Paralelo(12)

=

Número Total de Módulos(24)

Número de Módulos em Paralelo(12) × Corrente Nominal do Módulo (7,71 A)

=

Corrente do Arranjo (92,52 A)

Número de Módulos em Paralelo(12) × Corrente de Curto-Circuito do Módulo (8,36 A)

=

Corrente de Curto-Circuito do Arranjo (100,32 A)

Número de Módulos em Série(2) × Tensão Nominal do Módulo (26,6 V)

=

Tensão do Arranjo (53,2 V)

Número de Módulos em Série(2) × Tensão de Circuito Aberto do Módulo (33,2 V)

=

Tensão de Circuito Aberto do Arranjo (66,4 V)

3,5 × Largura do Módulo (0,99 m) × sen(23°)

=

Distância Mínima entre Módulos (1,35 m)

52

Planilha 9.4 – Valores das variáveis e cálculos da quantidade de módulos no local da

instalação para o caso.

Largura do Terreno (10 m) ÷ Comprimento do Módulo (1,5 m)

=

Quantidade de Fileiras(6)

Comprimento do Terreno (10 m) ÷ Distância Mínima entre Módulos (1,35 m)

=

Quantidade de Módulos por Fileiras(7)

Planilha 9.5 – Valores das variáveis e cálculos dos controladores de carga para o caso.

1,25 × Corrente de Curto-Circuito do Arranjo (100,32 A)

=

Corrente Mínima do Conjunto de Controladores (125,4 A)

Corrente Mínima do Conjunto de Controladores (125,4 A) ÷ Corrente Nominal do

Controlador (45 A)

=

Número de Controladores em Paralelo(3)

Para uma melhor visualização dos resultados do dimensionamento do software

FIS para a configuração indicada, a janela de resultados do programa foi divida em

quatro partes, como mostram as Figuras 32 a 35 abaixo.

Figura 32 – Resultados finais das baterias para a configuração indicada.

53

Figura 33 – Resultados finais dos módulos para a configuração indicada.

Figura 34 – Resultados finais dos controladores para a configuração indicada.

54

Figura 35 – Resultados finais do espaço ocupado pelo arranjo para a configuração indicada.

Verificou-se que os resultados foram exatamente iguais. O que não poderia ser

diferente já que os cálculos foram extraídos das planilhas do livro da referência [1], a não ser

que a programação estivesse com erro. Deve-se atentar para o fato de que o FIS simplesmente

afirma quando o arranjo cabe no local da instalação, como mostrou a Figura 35. Já quando o

espaço é insuficiente ele mostra as quantidades de fileiras e quantidade de módulos por fileira.

55

10. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

A energia solar é uma das fontes de maior crescimento no mercado, devido à

possiblidade de se ter acesso aos seus componentes de uma forma mais fácil que outras

formas de energia alternativa, do ponto de vista econômico. Sendo assim, um sistema

fotovoltaico é uma solução para obter energia elétrica em regiões distantes da rede de

distribuição. O dimensionamento de sistemas isolados para pessoas que necessitam e não

possuem conhecimento específico na área é cada vez mais uma realidade. A aplicação

computacional FIS se destina a ajudar essas pessoas a terem o dimensionamento de suas

instalações de forma rápida e descomplicada.

Sua interface simples, direta e intuitiva o torna uma ferramenta eficaz para o

dimensionamento de sistemas fotovoltaicos isolados de pequeno porte. O programa fornece

como resultado a quantidade de módulos que são necessários para a geração de energia

solicitada pela carga, juntamente com a distância mínima entre eles a fim de se evitar o

sombreamento. Além disso, fornece a quantidade de baterias que o sistema necessita para o

seu funcionamento, inclusive para os períodos em que não haja irradiação solar. E por fim, a

quantidade de controladores de carga que atuarão em paralelo.

O programa FIS forneceu os resultados que eram previstos de forma consistente e

rápida, o que o torna validado, pois os resultados foram os mesmos das planilhas das quais ele

se originou.

Pela sua simplicidade, o FIS mostra-se como um início para um software mais

completo, sem que com isso perca a sua principal função, que é auxiliar pessoas com pouco

conhecimento na área para que essas sejam capazes de dimensionar um sistema fotovoltaico

isolado. A seguir algumas sugestões para trabalhos futuros:

Adicionar um link no FIS que encaminhará para a página do CEPEL-

CRESESB na internet, onde se encontra o software SUNDATA.

Adicionar ao menu ajuda do FIS, na janela de preenchimento das

características do módulo, o valor de uma temperatura típica padrão, ou um

valor máximo permitido.

56

Apresentar o valor da potência gerada pela quantidade de módulos que cabem

no terreno, mesmo se essa quantidade não é a quantidade total necessária para

atender o consumo das cargas, além de dizer quais as cargas que poderiam ser

atendidas.

Adicionar uma parte relacionada com o projeto da fiação para as diversas

partes do sistema, com a possibilidade de se desenhar o diagrama simplificado

do circuito.

Retornar os valores das grandezas elétricas dos dispositivos de proteção

(diodos de fileira, disjuntores e fusíveis) associados a cada parte do sistema.

Apresentar o custo total do projeto e tempo de retorno do investimento.

57

11. BIBLIOGRAFIA

[1] Grupo de trabalho de Energia Solar Manual de Engenharia para Sistemas

Fotovoltaicos, CEPEL, 2004. Disponível em:

< http://www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/Manual_de_Engenharia_FV_2004.pdf >

Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 22h47min.

[2] Energia Fotovoltaica Manual sobre Tecnologias, projecto e instalação,

GREENPRO, 2004. Disponível em:

< http://www.greenpro.de/po/fotovoltaico.pdf > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

22h52min.

[3] Professor Evandro de Castro Melo,DS , Free Pascal Lazarus, 2011. Disponível em:

< http://www.evandro.eng.br/Apostila-Lazarus.pdf > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

22h46min.

[4] Castro, Rui.M.G, Introdução à Energia Fotovoltaica, Universidade de Lisboa

Instituto Superior Técnico, 2007. Disponível em:

<https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/305578/1/Fotovoltaico_ed3.pdf> Acesso em 17

de Fevereiro de 2014 às 22h44min.

[5] Boniati, Bruno B., Caderno Didático Lazarus IDE, 2011. Disponível em:

<http://www.cafw.ufsm.br/~bruno/disciplinas/programacao_comercial1/material/caderno_did

atico_lazarus.pdf > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 22h38min.

[6] Marcos E, Video aula Lazarus, 2010. Dísponível em:

<Vimeo.com/12671524> Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 22h36min.

[7] Wikipédia, Célula Solar. Disponível em

< http://pt.wikipedia.org/wiki/Célula_solar > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

22h02min.

58

[8] Cresesb-Cepel, Resultados do Sundata. Disponível em:

< http://www.cresesb.cepel.br/sundata/index.php#sundata > Acesso em 17 de Fevereiro de

2014 às 22h17min.

[9] Universidade Federal de Juiz de Fora, Laboratório Solar Fotovoltaico,

Arquivos. Disponível em:

< http://www.ufjf.br/labsolar/files/2011/05/pvcell_3d.gif > Acesso em 17 de Fevereiro

de 2014 às 22h33min.

[10] Homer Users Group, How does Homer convert horizontal irradiation into titled

irradiation. Disponível em:

< http://homerusersgroup.ning.com/forum/topics/how-does-homer-convert-horizontal-

irradiation-into-tilted > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 22h27min.

[11] Green Toronto, What it Knows about Toronto solar exposure. Disponível em:

< http://www.greentoronto.me/retscreen-what-it-knows-about-toronto-solar-exposure/ >

Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 22h22min.

[12] Aneel, Energia Solar. Disponível em:

< http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf > Acesso em 17

de Fevereiro de 2014 às 23h12min.

[13] Cresesb-Cepel, Sundata. Disponível em:

< http://www.cresesb.cepel.br/sundata/ > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

22h00min.

[14] Wikipédia, Energia Eólica. Disponível em:

< http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 21h14min.

[15] Wikipédia, Combustível Fóssil. Disponível em:

< http://pt.wikipedia.org/wiki/Combustível_fóssil > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

23h39min.

59

[16] Wikipédia, Silício. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Silício> Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 23h45min.

[17] Vera, L.H, Programa Computacional para o Dimensionamento e Simulação de

Sistemas Fotovoltaicos Autônomos, 2004, Dissertação de Mestrado. Disponível em:

< ftp://ftp.solar.ufrgs.br/teses/vera.pdf > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 23h50min.

[18] TriStar DataSheet. Disponível em:

<http://www.morningstarcorp.com/en/support/library/TriStar%20Datasheet%20Portuguese.pd

f > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às 23h53min.

[19] Unipower UP121500 DataSheet. Disponível em:

< http://www.unipower.com.br/index.php?/UP121500.html > Acesso em 17 de Fevereiro de

2014 às 23h55min.

[20] Kyocera KD205GX-LP DataSheet. Disponível em:

< http://www.kyocerasolar.com/assets/001/5206.pdf > Acesso em 17 de Fevereiro de 2014 às

23h58min.

[21] Prefeitura de São José dos Campos, Notícias. Disponível em:

< http://www.sjc.sp.gov.br/noticias/noticia.aspx?noticia_id=15049 > Acesso em 17 de

Fevereiro de 2014 às 21h00min.

60

ANEXO I – CÓDIGO FONTE DO SOFTWARE FIS

Abaixo está o código fonte de todas as units do software FIS com exceção das cargas,

que neste caso só é mostrada a unit de uma delas, já que todas as outras se diferem apenas

pelo nome de variáveis.

*Código da Tela inicial

unit u_tela_inicial;

{$mode objfpc}{$H+}

Interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

{ TFormTelaInicial }

TFormTelaInicial = class(TForm)

Button1: TButton;

RadioButtoncargas: TRadioButton;

RadioButtonpotencia: TRadioButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormTelaInicial: TFormTelaInicial;

xdcargas: boolean =false;

xdpotencia: boolean= false;

implementation

uses u_dimensionamento_cargas,u_dimensionamento_potencia;

{$R *.lfm}

{ TFormTelaInicial }

procedure TFormTelaInicial.Button1Click(Sender: TObject);

begin

{Seleção Cargas}

if (RadioButtoncargas.Checked=true) then

begin

xdcargas:=true;

FormSelecaoDasCargas.Show;

Formtelainicial.Hide;

end;

{Seleção Potência}

61

if (RadioButtonpotencia.Checked=true) then

begin

xdpotencia:=true;

FormSelecaoPotencia.Show;

Formtelainicial.Hide;

end;

end;

end.

* Código da Tela Dimensionamento através das Potências

unit u_dimensionamento_potencia;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

ExtCtrls, Menus;

type

{ TFormSelecaoPotencia }

TFormSelecaoPotencia = class(TForm)

Button1: TButton;

EditComprimentoPot: TEdit;

EditdiasemanapotCA: TEdit;

EditdiasemanapotCC: TEdit;

EditefCApot: TEdit;

EditefCCpot: TEdit;

EdithdiapotCA: TEdit;

EdithdiapotCC: TEdit;

EditInclinacaoPot: TEdit;

EditLarguraPot: TEdit;

EditPOTCApot: TEdit;

EditPOTCCpot: TEdit;

Label1: TLabel;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Label15: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

62

MainMenu1: TMainMenu;

MenuItemAjuda: TMenuItem;

MenuItemajudainicial: TMenuItem;

MenuItemsobre: TMenuItem;

Panel1: TPanel;

Panel2: TPanel;

Panel3: TPanel;

RadioButton12: TRadioButton;

RadioButton120: TRadioButton;

RadioButton24: TRadioButton;

RadioButton48: TRadioButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure MenuItemajudainicialClick(Sender: TObject);

procedure MenuItemsobreClick(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormSelecaoPotencia: TFormSelecaoPotencia;

VsistemaPot,inclinacaoPot,dcomprimentoPot,dlarguraPot,POTCCPot,POTCAPot,

efCCPot,efCAPot,hdiaPotCC,diasemanaPotCC,hdiaPotCA,diasemanaPotCA,capacidade

Pot,consumoCCPot,consumoCAPot,potTOTALPot: double;

implementation

uses u_ajuda_dim_pot,u_bateria_painel;

{$R *.lfm}

{ TFormSelecaoPotencia }

procedure TFormSelecaoPotencia.Button1Click(Sender: TObject);

begin

{ potências}

POTCCPot:=StrToFloat(EditPOTCCPot.Text);

efCCPot:=StrToFloat(EditefCCPot.Text);

POTCAPot:=StrToFloat(EditPOTCAPot.Text);

efCAPot:=StrToFloat(EditefCAPot.Text);

{ciclo de serviço}

hdiaPotCC:=StrToFloat(EdithdiapotCC.Text);

diasemanaPotCC:=StrToFloat(EditdiasemanapotCC.Text);

hdiaPotCA:=StrToFloat(EdithdiapotCA.Text);

diasemanaPotCA:=StrToFloat(EditdiasemanapotCA.Text);

{tensão do sistema}

if (RadioButton12.Checked=true) then

VsistemaPot:=12;

if (RadioButton24.Checked=true) then

VsistemaPot:=24;

if (RadioButton48.Checked=true) then

VsistemaPot:=48;

if (RadioButton120.Checked=true) then

VsistemaPot:=120;

{cálculo}

63

potTOTALpot:=POTCCPot+POTCAPot;

consumoCCPot:= (POTCCPot*hdiaPotCC*diasemanaPotCC/7)/(efCCPot*VsistemaPot);

consumoCAPot:=

(POTCAPot*hdiaPotCA*diasemanaPotCA/7)/(efCAPot*VsistemaPot);

capacidadePot:= consumoCCPot + consumoCAPot;

capacidadePot:= round(capacidadePot);

{inclinação dos módulos}

inclinacaoPot:=StrToFloat(EditInclinacaoPot.Text);

{dimensões do terreno}

dcomprimentopot:=StrToFloat(EditComprimentoPot.Text);

dlargurapot:=StrToFloat(EditLarguraPot.Text);

FormBateriaPainel.Show;

FormSelecaoPotencia.Hide;

end;

procedure TFormSelecaoPotencia.MenuItemajudainicialClick(Sender: TObject);

begin

FormAjudaDimPot.Show;

end;

procedure TFormSelecaoPotencia.MenuItemsobreClick(Sender: TObject);

begin

Application.MessageBox('Vinícius Bernardo Rosa','FIS aplicação computacional

desenvolvida por :',0);

end;

end.

*Código da Tela Dimensionamento através das Cargas

unit u_dimensionamento_cargas;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

ExtCtrls, Menus;

type

{ TFormSelecaoDasCargas }

TFormSelecaoDasCargas = class(TForm)

Button1: TButton;

CheckBoxap: TCheckBox;

CheckBoxb: TCheckBox;

CheckBoxg: TCheckBox;

CheckBoxi: TCheckBox;

CheckBoxl: TCheckBox;

CheckBoxpc: TCheckBox;

CheckBoxr: TCheckBox;

CheckBoxt: TCheckBox;

CheckBoxv: TCheckBox;

EditComprimentoCargas: TEdit;

64

EditInclinacaoCargas: TEdit;

EditLarguraCargas: TEdit;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

MainMenu1: TMainMenu;

MenuItemAjuda: TMenuItem;

MenuItemajudaCargas: TMenuItem;

MenuItemsobre: TMenuItem;

Panel1: TPanel;

Panel2: TPanel;

Panel3: TPanel;

RadioButton12: TRadioButton;

RadioButton120: TRadioButton;

RadioButton24: TRadioButton;

RadioButton48: TRadioButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure MenuItemajudaCargasClick(Sender: TObject);

procedure MenuItemsobreClick(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormSelecaoDasCargas: TFormSelecaoDasCargas;

VsistemaCargas,inclinacaoCargas,dcomprimentoCargas,dlarguraCargas: double;

yiluminacao: boolean= false;

yfreezer: boolean =false;

ybomba: boolean =false;

ycomputador: boolean =false;

yliquidificador: boolean =false;

ytelevisao: boolean =false;

yantena : boolean =false;

yradio: boolean =false;

yventilador: boolean =false;

implementation

uses u_ajuda_dim_cargas,u_iluminacao,u_geladeira,u_bomba_agua,u_pc_liquidificador,

u_tv_antena,u_ventilador_radio;

{$R *.lfm}

{ TFormSelecaoDasCargas }

procedure TFormSelecaoDasCargas.Button1Click(Sender: TObject);

begin

{ seleção das cargas - Primeira tela}

if (CheckBoxi.Checked= true) then {Iluminação}

begin

FormIluminacao.Show;

65

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end

else if (CheckBoxg.Checked= true) then {Geladeira}

begin

FormGeladeira.Show;

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end

else if (CheckBoxb.Checked= true) then {Bomba}

begin

FormBombadAgua.Show;

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end

else if (CheckBoxpc.Checked= true) or (CheckBoxl.Checked= true)then {PC

Liquidificador}

begin

FormComputadorLiquidificador.Show;

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end

else if (CheckBoxt.Checked= true) or (CheckBoxap.Checked= true) then

{TV Antena parabólica}

begin

FormTelevisaoAntena.Show;

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end

else if (CheckBoxr.Checked= true) or (CheckBoxv.Checked= true) then

{Rádio Ventilador}

begin

FormRadioVentilador.Show;

FormSelecaoDasCargas.Hide;

end;

{ marcação das páginas}

if (CheckBoxi.Checked= true) then

yiluminacao:=true;

if (CheckBoxg.Checked= true) then

yfreezer:=true;

if (CheckBoxb.Checked= true) then

ybomba:= true;

if (CheckBoxpc.Checked= true) or (CheckBoxl.Checked= true)then

begin

ycomputador:=true;

yliquidificador:= true;

end;

if (CheckBoxt.Checked= true) or (CheckBoxap.Checked= true) then

begin

ytelevisao:=true;

yantena:= true;

end;

if (CheckBoxr.Checked= true) or (CheckBoxv.Checked= true) then

begin

yradio:=true;

66

yventilador:=true;

end;

{tensão do sistema}

if (RadioButton12.Checked=true) then

VsistemaCargas:=12;

if (RadioButton24.Checked=true) then

VsistemaCargas:=24;

if (RadioButton48.Checked=true) then

VsistemaCargas:=48;

if (RadioButton120.Checked=true) then

VsistemaCargas:=120;

{inclinação dos módulos}

inclinacaoCargas:=StrToFloat(EditInclinacaoCargas.Text);

{dimensões do terreno}

dcomprimentoCargas:=StrToFloat(EditComprimentoCargas.Text);

dlarguraCargas:=StrToFloat(EditLarguraCargas.Text);

end;

procedure TFormSelecaoDasCargas.MenuItemajudaCargasClick(Sender: TObject);

begin

FormAjudaDimCargas.Show;

end;

procedure TFormSelecaoDasCargas.MenuItemsobreClick(Sender: TObject);

begin

Application.MessageBox('Vinícius Bernardo Rosa','FIS aplicação computacional

desenvolvida por :',0);

end;

end.

*Código da Tela de Ajuda do Dimensionamento através das Potências

unit u_ajuda_dim_pot;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

{ TFormAjudaDimPot }

TFormAjudaDimPot = class(TForm)

Label1: TLabel;

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormAjudaDimPot: TFormAjudaDimPot;

implementation

67

{$R *.lfm}

end.

*Código da Tela de Ajuda do Dimensionamento através das Cargas

unit u_ajuda_dim_cargas;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

{ TFormAjudaDimCargas }

TFormAjudaDimCargas = class(TForm)

Label1: TLabel;

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormAjudaDimCargas: TFormAjudaDimCargas;

implementation

{$R *.lfm}

end.

*Código da Tela Carga Iluminação

unit u_iluminacao;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

ExtCtrls;

type

{ TFormIluminacao }

TFormIluminacao = class(TForm)

ButtonPi: TButton;

ButtonZerarcai: TButton;

ButtonZerarcci: TButton;

CA: TLabel;

CC: TLabel;

EditConvPotcai: TEdit;

EditConvPotcci: TEdit;

Editdiasemcai: TEdit;

Editdiasemcci: TEdit;

68

Edithdiacai: TEdit;

Edithdiacci: TEdit;

EditQcai: TEdit;

EditQcci: TEdit;

EditVcai: TEdit;

EditVcci: TEdit;

EditWcai: TEdit;

EditWcci: TEdit;

Label1: TLabel;

Label10: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Label15: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Label9: TLabel;

Panel1: TPanel;

Panel2: TPanel;

procedure ButtonPiClick(Sender: TObject);

procedure ButtonZerarcaiClick(Sender: TObject);

procedure ButtonZerarcciClick(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormIluminacao: TFormIluminacao;

Qcci,Vcci,Wcci,hdiacci,diasemanacci,

Qcai,Vcai,Wcai,hdiacai,diasemanacai,ConvPotcci,ConvPotcai,consumocci,

consumocai,POTCCilum,POTCAilum:Double;

xiluminacaocc:Boolean=false;

xiluminacaoca:Boolean=false;

implementation

uses

u_dimensionamento_cargas,u_geladeira,u_bomba_agua,u_tv_antena,u_ventilador_radio,

u_pc_liquidificador,u_resultados_parciais;

{$R *.lfm}

{ TFormIluminacao }

procedure TFormIluminacao.ButtonZerarcciClick(Sender: TObject);

begin

if EditQcci.Text='' then

begin

xiluminacaocc:=true;

EditQcci.Text:=FloatToStr(0);

69

EditVcci.Text:=FloatToStr(0);

EditWcci.Text:=FloatToStr(0);

Edithdiacci.Text:=FloatToStr(0);

Editdiasemcci.Text:=FloatToStr(0);

EditConvPotcci.Text:=FloatToStr(1);

end;

end;

procedure TFormIluminacao.ButtonZerarcaiClick(Sender: TObject);

begin

if EditQcai.Text='' then

begin

xiluminacaoca:=true;

EditQcai.Text:=FloatToStr(0);

EditVcai.Text:=FloatToStr(0);

EditWcai.Text:=FloatToStr(0);

Edithdiacai.Text:=FloatToStr(0);

Editdiasemcai.Text:=FloatToStr(0);

EditConvPotcai.Text:=FloatToStr(1);

end;

end;

procedure TFormIluminacao.ButtonPiClick(Sender: TObject);

begin

Qcci:=StrToFloat(EditQcci.Text);

Vcci:=StrToFloat(EditVcci.Text);

Wcci:=StrToFloat(EditWcci.Text);

hdiacci:=StrToFloat(Edithdiacci.Text);

diasemanacci:=StrToFloat(Editdiasemcci.Text);

ConvPotcci:=StrToFloat(EditConvPotcci.Text);

Qcai:=StrToFloat(EditQcai.Text);

Vcai:=StrToFloat(EditVcai.Text);

Wcai:=StrToFloat(EditWcai.Text);

hdiacai:=StrToFloat(Edithdiacai.Text);

diasemanacai:=StrToFloat(Editdiasemcai.Text);

ConvPotcai:=StrToFloat(EditConvPotcai.Text);

consumocci:= (Qcci*Wcci*hdiacci*diasemanacci/7)/(ConvPotcci*VsistemaCargas);

consumocai:= (Qcai*Wcai*hdiacai*diasemanacai/7)/(ConvPotcai*VsistemaCargas);

{cálculo de potência}

POTCCilum:= Qcci*Wcci;

POTCAilum:= Qcai*Wcai;

{próxima tela}

if (yfreezer= true) then {Geladeira}

begin

FormGeladeira.Show;

FormIluminacao.Hide;

end

else if (ybomba= true) then {Bomba}

begin

FormBombadAgua.Show;

FormIluminacao.Hide;

end

70

else if (ycomputador= true) or (yliquidificador= true)then {PC Liquidificador}

begin

FormComputadorLiquidificador.Show;

FormIluminacao.Hide;

end

else if (ytelevisao= true) or (yantena= true) then {TV Antena parabólica}

begin

FormTelevisaoAntena.Show;

FormIluminacao.Hide;

end

else if (yradio= true) or (yventilador= true) then {Rádio Ventilador}

begin

FormRadioVentilador.Show;

FormIluminacao.Hide;

end else {Resultado Parcial}

begin

FormResultadoParcial.Show;

FormIluminacao.Hide;

end;

end;

end.

*Código da Tela Bateria e Painel Fotovoltaico

unit u_bateria_painel;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

ExtCtrls, Buttons, Menus;

type

{ TFormBateriaPainel }

TFormBateriaPainel = class(TForm)

BitBtnResultado: TBitBtn;

EditCoeficienteTemp: TEdit;

EditCompModulo: TEdit;

EditCorrenteCurtoModulo: TEdit;

EditCorrenteModulo: TEdit;

EditdCapBat: TEdit;

EditDias: TEdit;

EditFabricanteBateria: TEdit;

EditFabricanteModulo: TEdit;

EditFatorefBat: TEdit;

EditFatorefFio: TEdit;

EditLargModulo: TEdit;

EditModeloBateria: TEdit;

EditModeloModulo: TEdit;

71

EditPesoModulo: TEdit;

EditProfDesc: TEdit;

EditSolPleno: TEdit;

EditTemperaturaModulo: TEdit;

EditTensaoAbertoModulo: TEdit;

EditTensaoModulo: TEdit;

EditTipoBateria: TEdit;

EditVbat: TEdit;

Label1: TLabel;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Label15: TLabel;

Label16: TLabel;

Label17: TLabel;

Label18: TLabel;

Label19: TLabel;

Label2: TLabel;

Label20: TLabel;

Label21: TLabel;

Label22: TLabel;

Label23: TLabel;

Label24: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

MainMenu1: TMainMenu;

MenuItem1: TMenuItem;

MenuItem2: TMenuItem;

Panel2: TPanel;

RadioButtonamorfo: TRadioButton;

RadioButtoncristanilo: TRadioButton;

procedure BitBtnResultadoClick(Sender: TObject);

procedure MenuItem2Click(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormBateriaPainel: TFormBateriaPainel;

{Bateria-entrada}

dias,SolPleno,ProfDesc,Vbateria,Capbateria,

Fatorfio,FatorBat:Double;

72

fabricantebateria,modelobateria,tipobateria:string;

{cálculo bateria}

CORRENTEpico,capacidadecorrigida,CORRENTEprojeto,CapNecessaria,

numBatParalelo,numBatSerie,numTotalBat,CapBatsistema,CapUtilBat:Double;

{Painel-entrada}

CorrenteModulo,CorrenteCurtoModulo,TensaoModulo,TensaoAbertoModulo,

coeficienteTemperaturaV,Temperaturaalta,FatorCorrModulo,CompModulo,

LarguraModulo:Double;

FabricanteModulo,ModeloModulo,PesoModulo:string;

{cálculo painel}

CORRENTEprojetocorrigida,numMODULOSparalelo,TensaoTemperatura,

TensaoNecessaria,numMODULOSserie,numMODULOStotal,CorrenteArranjo,Corrente

CurtoArranjo,TensaoAbertoArranjo,TensaoArranjo,distanciamin,

quantidadeModulo,quantidadeFileira,quantidadeArranjo,quantidadeModulo2,

quantidadeFileira2,quantidadeArranjo2:Double;

sterreno,scargacc,scargaca,sdistanciamin,squantidadearranjo,squantidadearranjo2:string;

{Cargas}

siluminacaocc,siluminacaoca,smotorcc,smotorca,srefrigeracaocc,

srefrigeracaoca,scomputador,sliquidificador,sradio,sventilador,stelevisao,santena:string;

implementation

uses u_tela_inicial,u_ajuda_bateria_painel,u_dimensionamento_potencia,

u_dimensionamento_cargas,u_controlador,u_resultados_parciais,u_iluminacao,

u_geladeira,u_bomba_agua,u_pc_liquidificador,u_tv_antena,u_ventilador_radio,

u_resultados;

{$R *.lfm}

{ TFormBateriaPainel }

procedure TFormBateriaPainel.MenuItem2Click(Sender: TObject);

begin

FormAjudaBateriaPainel.Show;

end;

procedure TFormBateriaPainel.BitBtnResultadoClick(Sender: TObject);

begin

////////////////////////////////////////////////////////////////

{ dimensionamento a partir da potência}

if (xdpotencia=true) then

begin

{Entrada dados da Bateria}

dias:=StrToFloat(EditDias.Text);

SolPleno:=StrToFloat(EditSolPleno.Text);

ProfDesc:=StrToFloat(EditProfDesc.Text);

Vbateria:=StrToFloat(EditVbat.Text);

Capbateria:=StrToFloat(EditdCapBat.Text);//saida

Fatorfio:=StrToFloat(EditFatorefFio.Text);

FatorBat:=StrToFloat(EditFatorefBat.Text);

{Informações sobre a Bateria}

fabricantebateria:=EditFabricanteBateria.Text;//saida

modelobateria:=EditModeloBateria.Text;//saida

tipobateria:=EditTipoBateria.Text;//saida

{Cálculo com os dados Entrada}

73

CORRENTEpico:=potTOTALpot/Vsistemapot;

capacidadecorrigida:=(capacidadepot/Fatorfio)/FatorBat;

CORRENTEprojeto:=capacidadecorrigida/SolPleno;

CapNecessaria:=((capacidadecorrigida*dias)/ProfDesc);

numBatParalelo:=CapNecessaria/Capbateria;

if frac(numBatParalelo)>0 then

numBatParalelo:=int(numBatParalelo)+1;//saida

numBatSerie:= Vsistemapot/Vbateria;//saida

numTotalBat:=numBatSerie*numBatParalelo;//saida

CapBatsistema:=numBatParalelo*Capbateria;

CapUtilBat:=CapBatsistema*ProfDesc;//saida

{Entrada dados do Módulo}

CorrenteModulo:=StrToFloat(EditCorrenteModulo.Text);

CorrenteCurtoModulo:=StrToFloat(EditCorrenteCurtoModulo.Text);

TensaoModulo:=StrToFloat(EditTensaoModulo.Text);

TensaoAbertoModulo:=StrToFloat(EditTensaoAbertoModulo.Text);

coeficienteTemperaturaV:=StrToFloat(EditCoeficienteTemp.Text);

Temperaturaalta:=StrToFloat(EditTemperaturaModulo.Text);

if (RadioButtoncristanilo.Checked=true) then

FatorCorrModulo:=0.9;

if (RadioButtonamorfo.Checked=true) then

FatorCorrModulo:=0.7;

{Entrada Informações do Módulo}

FabricanteModulo:=EditFabricanteModulo.Text;//saida

ModeloModulo:=EditModeloModulo.Text;//saida

PesoModulo:=EditPesoModulo.Text;//saida

CompModulo:=StrToFloat(EditCompModulo.Text);//saida

LarguraModulo:=StrToFloat(EditLargModulo.Text);//saida

{Cálculo com os dados do Módulo}

CORRENTEprojetocorrigida:=CORRENTEprojeto/FatorCorrModulo;

numMODULOSparalelo:=CORRENTEprojetocorrigida/CorrenteModulo;

if frac(numMODULOSparalelo)>0 then

numMODULOSparalelo:= int(numMODULOSparalelo)+1;//saida

TensaoTemperatura:= TensãoModulo-(Temperaturaalta25)*coeficienteTemperaturaV;

TensaoNecessaria:=1.2*Vbateria*numBatSerie;

numMODULOSserie:=TensaoNecessaria/TensaoTemperatura;

if frac(numMODULOSserie)>0 then

numMODULOSserie:= int(numMODULOSserie)+1;//saida

numMODULOStotal:=numMODULOSparalelo*numMODULOSserie;//saida

CorrenteArranjo:=numMODULOSparalelo*correnteModulo;//saida

CorrenteCurtoArranjo:=numMODULOSparalelo*CorrenteCurtoModulo;//saida

TensaoArranjo:=numMODULOSserie*TensaoModulo;//saida

TensaoAbertoArranjo:=numMODULOSserie*TensaoAbertoModulo;//saida

{ cálculo distancia mínima entre módulos}

distanciamin:= 3.5*LarguraModulo*sin(pi*inclinacaopot/180);//saida

sdistanciamin:=FormatFloat('0.00',distanciamin);

{quantidade de módulos no terreno comp x larg e larg x comp}

{comp x larg}

quantidadeFileira:=dlargurapot/CompModulo;

quantidadeFileira:=int(quantidadeFileira);

74

quantidadeModulo:=dcomprimentopot/distanciamin;

quantidadeModulo:=int(quantidadeModulo)+1;

quantidadeArranjo:=quantidadeModulo*quantidadeFileira;

{larg x comp}

quantidadeFileira2:=dcomprimentopot/CompModulo;

quantidadeFileira2:=int(quantidadeFileira2);

quantidadeModulo2:=dlargurapot/distanciamin;

quantidadeModulo2:=int(quantidadeModulo2)+1;

quantidadeArranjo2:=quantidadeModulo2*quantidadeFileira2;

FormControlador.Show;

{Exibição dos Resultados do dimensionamento pela potência}

Formresultados.EditNumTotalBateriasaida.text:=FloatToStr(numTotalBat);

Formresultados.EditModeloModulosaida.text:=ModeloModulo;

Formresultados.EditPesoModulosaida.text:=PesoModulo;

Formresultados.EditCompModulosaida.text:=FloatToStr(CompModulo);

Formresultados.EditNumModuloTotalsaida.text:=FloatToStr(numMODULOStotal);

Formresultados.EditSerieModulosaida.text:=FloatToStr(numMODULOSserie);

Formresultados.EditParaleloModulosaida.text:=FloatToStr(numMODULOSparalelo);

Formresultados.EditVArranjosaida.text:=FloatToStr(TensaoArranjo);

Formresultados.EditAArranjosaida.text:=FloatToStr(CorrenteArranjo);

Formresultados.EditSerieBateriasaida.text:=FloatToStr(numBatSerie);

Formresultados.EditVAbertoArranjosaida.text:=FloatToStr(TensaoAbertoArranjo);

Formresultados.EditLarguraModulosaida.text:=FloatToStr(LarguraModulo);

Formresultados.EditACurtoArranjosaida.text:=FloatToStr(CorrenteCurtoArranjo);

Formresultados.EditDistanciaminsaida.text:=sdistanciamin;

Formresultados.EditParaleloBateriasaida.text:=FloatToStr(numBatParalelo);

Formresultados.EditCapacidadeUtilBateriasaida.text:=FloatToStr(CapUtilBat);

Formresultados.EditFabricanteBateriasaida.text:=fabricantebateria;

Formresultados.EditModeloBateriasaida.text:=modelobateria;

Formresultados.EditTipoBateriasaida.text:=tipobateria;

Formresultados.EditCapacidadeBateriasaida.text:=FloatToStr(Capbateria);

Formresultados.EditFabricanteModulosaida.text:= FabricanteModulo;

sterreno:=Format('O terreno tem %f m de comprimento e %f m de

largura',[dcomprimentopot,dlargurapot]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(sterreno);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

if (numMODULOStotal > quantidadeArranjo) then

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas a largura do terreno:');

squantidadearranjo:=Format('%f módulos por fileira e %f

fileiras',[quantidadeModulo,quantidadeFileira]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(squantidadearranjo);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço insuficiente para a quantidade de módulos ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end

else

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas a largura do terreno:');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço adequado para a quantidade de módulos ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

75

end;

if (numMODULOStotal > quantidadeArranjo2) then

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas ao comprimento do terreno ');

squantidadearranjo2:=Format('%f módulos por fileira e %f

fileiras',[quantidadeModulo2,quantidadeFileira2]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(squantidadearranjo2);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço insuficiente para a quantidade de módulos ');

end

else

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas ao comprimento do terreno ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço adequado para a quantidade de módulos ');

end;

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------ ');

scargacc:=Format(' %f W de potência CC',[potCCpot]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(scargacc);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------ ');

scargaca:=Format(' %f W de potência CA',[potCApot]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(scargaca);

end;

//////////////////////////////////////////////////////////////

{Dimensionamento a partir das cargas}

if (xdcargas=true) then

begin

{Entrada dados da Bateria}

dias:=StrToFloat(EditDias.Text);

SolPleno:=StrToFloat(EditSolPleno.Text);

ProfDesc:= Capbateria:=StrToFloat(EditdCapBat.Text);//saida

Fatorfio:=StrToFloat(EditFatorefFio.Text);

FatorBat:=StrToFloat(EditFatorefBat.Text);

{Informações sobre a Bateria}

fabricantebateria:=EditFabricanteBateria.Text;//saida

modelobateria:=EditModeloBateria.Text;//saida

tipobateria:=EditTipoBateria.Text;//saida

{Cálculo com os dados Entrada}

StrToFloat(EditProfDesc.Text);

Vbateria:=StrToFloat(EditVbat.Text);

CORRENTEpico:=potTOTALcargas/VsistemaCargas;

capacidadecorrigida:=(capacidadeCargas/Fatorfio)/FatorBat;

CORRENTEprojeto:=capacidadecorrigida/SolPleno;

CapNecessaria:=((capacidadecorrigida*dias)/ProfDesc);

numBatParalelo:=CapNecessaria/Capbateria;

if frac(numBatParalelo)>0 then

numBatParalelo:=int(numBatParalelo)+1;//saida

numBatSerie:= VsistemaCargas/Vbateria;//saida

numTotalBat:=numBatSerie*numBatParalelo;//saida

76

CapBatsistema:=numBatParalelo*Capbateria;

CapUtilBat:=CapBatsistema*ProfDesc;//saida

{Entrada dados do Módulo}

CorrenteModulo:=StrToFloat(EditCorrenteModulo.Text);

CorrenteCurtoModulo:=StrToFloat(EditCorrenteCurtoModulo.Text);

TensaoModulo:=StrToFloat(EditTensaoModulo.Text);

TensaoAbertoModulo:=StrToFloat(EditTensaoAbertoModulo.Text);

coeficienteTemperaturaV:=StrToFloat(EditCoeficienteTemp.Text);

Temperaturaalta:=StrToFloat(EditTemperaturaModulo.Text);

if (RadioButtoncristanilo.Checked=true) then

FatorCorrModulo:=0.9;

if (RadioButtonamorfo.Checked=true) then

FatorCorrModulo:=0.7;

{Entrada Informações do Módulo}

FabricanteModulo:=EditFabricanteModulo.Text;//saida

ModeloModulo:=EditModeloModulo.Text;//saida

PesoModulo:=EditPesoModulo.Text;//saida

CompModulo:=StrToFloat(EditCompModulo.Text);//saida

LarguraModulo:=StrToFloat(EditLargModulo.Text);//saida

{Cálculo com os dados do Módulo}

CORRENTEprojetocorrigida:=CORRENTEprojeto/FatorCorrModulo;

numMODULOSparalelo:=CORRENTEprojetocorrigida/CorrenteModulo;

if frac(numMODULOSparalelo)>0 then

numMODULOSparalelo:= int(numMODULOSparalelo)+1;//saida

TensaoTemperatura:= TensãoModulo-(Temperaturaalta25)*coeficienteTemperaturaV;

TensaoNecessaria:=1.2*Vbateria*numBatSerie;

numMODULOSserie:=TensaoNecessaria/TensaoTemperatura;

if frac(numMODULOSserie)>0 then

numMODULOSserie:= int(numMODULOSserie)+1;//saida

numMODULOStotal:=numMODULOSparalelo*numMODULOSserie;//saida

CorrenteArranjo:=numMODULOSparalelo*correnteModulo;//saida

CorrenteCurtoArranjo:=numMODULOSparalelo*CorrenteCurtoModulo;//saida

TensaoArranjo:=numMODULOSserie*TensaoModulo;//saida

TensaoAbertoArranjo:=numMODULOSserie*TensaoAbertoModulo;//saida

{ cálculo distancia mínima entre módulos}

distanciamin:= 3.5*LarguraModulo*sin(pi*inclinacaoCargas/180);//saida

sdistanciamin:=FormatFloat('0.00',distanciamin);

{quantidade de módulos no terreno comp x larg e larg x comp}

{comp x larg}

quantidadeFileira:=dlarguraCargas/CompModulo;

quantidadeFileira:=int(quantidadeFileira);

quantidadeModulo:=dcomprimentoCargas/distanciamin;

quantidadeModulo:=int(quantidadeModulo)+1;

quantidadeArranjo:=quantidadeModulo*quantidadeFileira;

{larg x comp}

quantidadeFileira2:=dcomprimentoCargas/CompModulo;

quantidadeFileira2:=int(quantidadeFileira2);

quantidadeModulo2:=dlarguraCargas/distanciamin;

quantidadeModulo2:=int(quantidadeModulo2)+1;

quantidadeArranjo2:=quantidadeModulo2*quantidadeFileira2;

77

FormControlador.Show;

{Exibição dos Resultados do dimensionamento pelas cargas}

Formresultados.EditNumTotalBateriasaida.text:=FloatToStr(numTotalBat);

Formresultados.EditModeloModulosaida.text:=ModeloModulo;

Formresultados.EditPesoModulosaida.text:=PesoModulo;

Formresultados.EditCompModulosaida.text:=FloatToStr(CompModulo);

Formresultados.EditNumModuloTotalsaida.text:=FloatToStr(numMODULOStotal);

Formresultados.EditSerieModulosaida.text:=FloatToStr(numMODULOSserie);

Formresultados.EditParaleloModulosaida.text:=FloatToStr(numMODULOSparalelo);

Formresultados.EditVArranjosaida.text:=FloatToStr(TensaoArranjo);

Formresultados.EditAArranjosaida.text:=FloatToStr(CorrenteArranjo);

Formresultados.EditSerieBateriasaida.text:=FloatToStr(numBatSerie);

Formresultados.EditVAbertoArranjosaida.text:=FloatToStr(TensaoAbertoArranjo);

Formresultados.EditLarguraModulosaida.text:=FloatToStr(LarguraModulo);

Formresultados.EditACurtoArranjosaida.text:=FloatToStr(CorrenteCurtoArranjo);

Formresultados.EditDistanciaminsaida.text:=sdistanciamin;

Formresultados.EditParaleloBateriasaida.text:=FloatToStr(numBatParalelo);

Formresultados.EditCapacidadeUtilBateriasaida.text:=FloatToStr(CapUtilBat);

Formresultados.EditFabricanteBateriasaida.text:=fabricantebateria;

Formresultados.EditModeloBateriasaida.text:=modelobateria;

Formresultados.EditTipoBateriasaida.text:=tipobateria;

Formresultados.EditCapacidadeBateriasaida.text:=FloatToStr(Capbateria);

Formresultados.EditFabricanteModulosaida.text:= FabricanteModulo;

sterreno:=Format('O terreno tem %f m de comprimento e %f m de

largura',[dcomprimentoCargas,dlarguraCargas]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(sterreno);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

if (numMODULOStotal > quantidadeArranjo) then

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas a largura do terreno:');

squantidadearranjo:=Format('%f módulos por fileira e %f

fileiras',[quantidadeModulo,quantidadeFileira]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(squantidadearranjo);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço insuficiente para a quantidade de módulos ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end

else

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas a largura do terreno:');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço adequado para a quantidade de módulos ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (numMODULOStotal > quantidadeArranjo2) then

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas ao comprimento do terreno ');

squantidadearranjo2:=Format('%f módulos por fileira e %f

fileiras',[quantidadeModulo2,quantidadeFileira2]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(squantidadearranjo2);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço insuficiente para a quantidade de módulos ');

end

78

else

begin

Formresultados.Memo1.Lines.Add('fileiras paralelas ao comprimento do terreno ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('Espaço adequado para a quantidade de módulos ');

end;

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------ ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('CARGAS CC');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

if (xiluminacaocc=false) then //iluminacao

begin

siluminacaocc:=Format('%f lampadas de %f V e %f W de potência',[Qcci,Vcci,Wcci]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(siluminacaocc);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xrefrigeracaocc=false) then //refrigeracao

begin

srefrigeracaocc:=Format('%f geladeiras de %f V e %f W de

potência',[Qccr,Vccr,Wccr]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(srefrigeracaocc);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xmotorcc=false) then // bomba

begin

smotorcc:=Format('%f bombas d água de %f V e %f W de

potência',[Qccm,Vccm,Wccm]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(smotorcc);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------ ');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('CARGAS CA');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

if (xiluminacaoca=false) then //iluminacao

begin

siluminacaoca:=Format('%f lampadas de %f V e %f W de potência',[Qcai,Vcai,Wcai]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(siluminacaoca);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xrefrigeracaoca=false) then //refrigeracao

begin

srefrigeracaoca:=Format('%f geladeiras de %f V e %f W de

potência',[Qcar,Vcar,Wcar]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(srefrigeracaoca);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xmotorca=false) then // motor

begin

smotorca:=Format('%f bombas d água de %f V e %f W de

potência',[Qcam,Vcam,Wcam]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(smotorca);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

79

end;

if (xliquidificador=false) then //liquidificador

begin

sliquidificador:=Format('%f liquidificadores de %f V e %f W de

potência',[Qcal,Vcal,Wcal]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(sliquidificador);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xcomputador=false) then //computador

begin

scomputador:=Format('%f computadores de %f V e %f W de

potência',[Qcapc,Vcapc,Wcapc]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(scomputador);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xtelevisao=false) then //televisao

begin

stelevisao:=Format('%f TVs de %f V e %f W de potência',[Qcatv,Vcatv,Wcatv]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(stelevisao);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xantena=false) then //antena

begin

santena:=Format('%f antenas parabólicas de %f V e %f W de

potência',[Qcaap,Vcaap,Wcaap]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(santena);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xradio=false) then //radio

begin

sradio:=Format('%f rádios de %f V e %f W de

potência',[Qcaradio,Vcaradio,Wcaradio]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(sradio);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

if (xventilador=false) then //ventilador

begin

sventilador:=Format('%f ventiladores de %f V e %f W de

potência',[Qcav,Vcav,Wcav]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(sventilador);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

end;

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------');

scargacc:=Format(' %f W de potência CC',[potCCcargas]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(scargacc);

Formresultados.Memo1.Lines.Add('');

Formresultados.Memo1.Lines.Add('------------------------------------------------');

scargaca:=Format(' %f W de potência CA',[potCAcargas]);

Formresultados.Memo1.Lines.Add(scargaca);

end;

80

end;

end.

*Código da Tela de Ajuda Bateria e Painel Fotovoltaico

unit u_ajuda_bateria_painel;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

{ TFormAjudaBateriaPainel }

TFormAjudaBateriaPainel = class(TForm)

Label2: TLabel;

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormAjudaBateriaPainel: TFormAjudaBateriaPainel;

implementation

{$R *.lfm}

end.

*Código da Tela Controlador de Carga

unit u_controlador;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

Buttons;

type

{ TFormControlador }

TFormControlador = class(TForm)

BitBtnResultado: TBitBtn;

EditCorrenteControlador: TEdit;

EditFabricanteControlador: TEdit;

EditModeloControlador: TEdit;

Label10: TLabel;

Label14: TLabel;

Label5: TLabel;

Label9: TLabel;

81

procedure BitBtnResultadoClick(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormControlador: TFormControlador;

CorrenteControlador,CorrenteMinControlador,ControladoresParalelos:Double;

FabricanteControlador,ModeloControlador:string;

implementation

uses u_bateria_painel,u_resultados;

{$R *.lfm}

{ TFormControlador }

procedure TFormControlador.BitBtnResultadoClick(Sender: TObject);

begin

{Entrada dados Controlador}

CorrenteControlador:=StrToFloat(EditCorrenteControlador.Text);

FabricanteControlador:=EditFabricanteControlador.Text;

ModeloControlador:=EditModeloControlador.Text;

{Cálculo com os dados do Controlador}

CorrenteMinControlador:=1.25*CorrenteCurtoArranjo;

ControladoresParalelos:=CorrenteMinControlador/CorrenteControlador;

if frac(Controladoresparalelos)>0 then

ControladoresParalelos:=int(ControladoresParalelos)+1;

{Exibir resultados}

Formresultados.EditFabricanteControladorsaida.text:=FabricanteControlador;

Formresultados.EditModeloControladorsaida.text:=ModeloControlador;

Formresultados.EditNumControladoresParsaida.text:=FloatToStr(ControladoresParalelos

);

Formresultados.Show;

FormBateriaPainel.Hide;

FormControlador.Hide;

end;

end.

*Código da Tela Resultados Parciais

unit u_resultados_parciais;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

{ TFormResultadoParcial }

TFormResultadoParcial = class(TForm)

82

Button1: TButton;

Buttonexibir: TButton;

Editcapacidade: TEdit;

EditpotCA: TEdit;

EditpotCC: TEdit;

EditpotTOTAL: TEdit;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure ButtonexibirClick(Sender: TObject);

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

FormResultadoParcial: TFormResultadoParcial;

potCCcargas,potCAcargas,potTOTALcargas,capacidadeCargas,consumoCCcargas,

consumoCAcargas: double;

implementation

uses u_dimensionamento_cargas,u_iluminacao,u_geladeira,u_bomba_agua,

u_pc_liquidificador,u_tv_antena,u_ventilador_radio,u_bateria_painel;

{$R *.lfm}

{ TFormResultadoParcial }

procedure TFormResultadoParcial.ButtonexibirClick(Sender: TObject);

begin

potCCcargas:= POTCCilum + POTCCrefr + POTCCmotor;

potCAcargas:= POTCAilum + POTCArefr + POTCAmotor + POTCAl + POTCApc +

POTCAtv + POTCAap + POTCAv + POTCAradio;

potTOTALcargas:= potCCcargas + potCAcargas;

consumoCCcargas:= consumocci + consumoccr + consumoccm;

consumoCAcargas:= consumocai + consumocar + consumocam + consumocal +

consumocapc + consumocatv + consumocaap + consumocav + consumocaradio;

capacidadeCargas:= consumoCCcargas + consumoCAcargas;

capacidadeCargas:= round(capacidadeCargas);

EditpotCC.Text:=FloatToStr(potCCcargas);

EditpotCA.Text:=FloatToStr(potCAcargas);

EditpotTOTAL.Text:=FloatToStr(potTOTALcargas);

Editcapacidade.Text:=FloatToStr(capacidadeCargas);

end;

procedure TFormResultadoParcial.Button1Click(Sender: TObject);

begin

FormBateriaPainel.Show;

FormResultadoParcial.Hide;

end;

end.

83

*Código da Tela Resultados

unit u_resultados;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,

ExtCtrls;

type

{ TFormresultados }

TFormresultados = class(TForm)

EditAArranjosaida: TEdit;

EditACurtoArranjosaida: TEdit;

EditCapacidadeBateriasaida: TEdit;

EditCapacidadeUtilBateriasaida: TEdit;

EditCompModulosaida: TEdit;

EditDistanciaminsaida: TEdit;

EditFabricanteBateriasaida: TEdit;

EditFabricanteControladorsaida: TEdit;

EditFabricanteModulosaida: TEdit;

EditLarguraModulosaida: TEdit;

EditModeloBateriasaida: TEdit;

EditModeloControladorsaida: TEdit;

EditModeloModulosaida: TEdit;

EditNumControladoresParsaida: TEdit;

EditNumModuloTotalsaida: TEdit;

EditNumTotalBateriasaida: TEdit;

EditParaleloBateriasaida: TEdit;

EditParaleloModulosaida: TEdit;

EditPesoModulosaida: TEdit;

EditSerieBateriasaida: TEdit;

EditSerieModulosaida: TEdit;

EditTipoBateriasaida: TEdit;

EditVAbertoArranjosaida: TEdit;

EditVArranjosaida: TEdit;

Label1: TLabel;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Label15: TLabel;

Label16: TLabel;

Label17: TLabel;

Label18: TLabel;

Label19: TLabel;

Label2: TLabel;

Label20: TLabel;

Label21: TLabel;

84

Label22: TLabel;

Label23: TLabel;

Label24: TLabel;

Label25: TLabel;

Label26: TLabel;

Label27: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

Memo1: TMemo;

Panel1: TPanel;

Panel2: TPanel;

Panel3: TPanel;

Panel4: TPanel;

Panel5: TPanel;

Panel6: TPanel;

private

{ private declarations }

public

{ public declarations }

end;

var

Formresultados: TFormresultados;

implementation

{$R *.lfm}

end.

85

ANEXO II – FOLHA DE DADOS DO MÓDULO FOTOVOLTAICO KYOCERA

KD205GX-LP

86

ANEXO III – FOLHA DE DADOS DA BATERIA UNIPOWER UP121500

87

ANEXO IV – FOLHA DE DADOS DO CONTROLADOR DE CARGA

MORNINGSTAR TRISTAR-45