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Monitor: M. Paulo Cardeano Ribeiro
Estoril, 4, 5 de Março de 2008
CURSO:
MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA
(SOLAR FOTOVOLTAICA)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 2
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO 4
2. ENERGIA PRIMÁRIA 7
2.1. Energias convencionais 7
2.2. Energias Renováveis 7
3 O SOL 9
3.1 Radiação Solar 10
3.2 Irradiação global Solar 13
3.3 Radiação global em Portugal 15
3.4 O Movimento Terra-Sol 16
4 ENERGIA FOTOVOLTAICA 19
4.1 Vantagens 19
5 A TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA 20
5.1 Efeito Fotovoltaico 20
5.1.1 Tipos de células 21
5.1.1.1 Silício Monocristalino 21
5.1.1.2 Silício Policristalino 22
5.1.1.3 Silício Amorfo 23
5.2 Célula fotovoltaica 24
5.2.1 Modo de funcionamento 24
5.2.2 Parâmetros 25
5.2.2.1 Potência máxima 26
5.2.2.2 Intensidade de corrente e tensão 26
6 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 29
6.1 Classificação 29
6.2 Principais aplicações 30
7 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 32
7.1 Isolados da Rede 32
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 3
7.2 Sistemas Híbridos 35
7.3 Ligados à Rede 36
7.3.1.1 Principais componentes 37
7.3.1.1.1 Módulo solar 37
7.3.1.1.2 Inversor 40
7.3.1.1.3 Quadro de interligação 41
7.4 Eficiência de um sistema fotovoltaico 42
7.5 Seguimento do Sol 47
8 Enquadramento legislativo 48
8.1 Decreto-Lei 363/2007 (Resumo) 49
9 Estudo técnico económico 53
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 4
1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos verificou-se em todo mundo um crescimento bastante
acentuado do sector das energias renováveis.
Há hoje uma maior consciência social para os problemas da conservação do
ambiente.
As alterações climáticas que se acentuaram nos últimos anos, através do
aumento da temperatura média do nosso planeta e, da emissão de gases de
estufa para a atmosfera, conduziram à assinatura do protocolo de Quioto
em 1997 (entrou em vigor em 16 de Fevereiro 2005).
Com a assinatura do Protocolo, os países da União Europeia
comprometeram-se a atingir objectivos em relação às suas emissões de
gases com efeito de estufa para a atmosfera durante o primeiro período de
compromisso de 2008 a 2012.
Para se atingir esses objectivos nos diversos sectores de actividade da nossa
economia, em particular no sector da Energia, é necessário um aumento
significativo na utilização das fontes de energias renováveis(FER), para a
produção de energia eléctrica e outras formas de energia.
“Lutar contra as alterações climáticas não é uma questão de escolha mas
de necessidade” (Comissário Europeu para o Ambiente)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 5
A crise petrolífera recente criou uma instabilidade permanente na fixação
do preço do petróleo que em 10 anos quintuplicou.
O preço do barril de petróleo em 1997 situava-se nos 20 USD/Barril.
Actualmente fixa-se nos 100 USD/Barril .
Fig. 1 : Evolução do preço do petróleo
(1997-2007)
Fig. 1.1 : Evolução do preço do petróleo
durante o último ano
O mercado das energias renováveis, em particular o da energia solar
fotovoltaica, está em franca expansão. O desenvolvimento tecnológico,
associado ao aumento da procura deste tipo de tecnologia, criaram
condições para tornar o investimento nesta tipo tecnologia mais atractivo.
Fig. 2 : Evolução da produção vs custos dos sistemas fotovoltaicos
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 6
Portugal é um dos países europeus com maior potencial em termos de
aproveitamento da energia solar. Este potencial não tem sido até agora
explorado.
Fig. 3: Potência fotovoltaica acumulada (PORTUGAL)
A publicação recente do Decreto-lei 363/2007 de 2 de Novembro, que
criou um incentivo à venda de electricidade a partir de fontes de energia
renováveis(FER), é um contributo adicional para a promoção da energia
solar em Portugal.
A instalação unidades de Microprodução de energia a partir de FER,
permite uma redução das perdas no transporte de energia, com a
consequente diminuição das emissões de CO2 para a atmosfera.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 7
2. ENERGIA PRIMÁRIA
2.1. Energias convencionais
Fig. 4 : “As energias convencionais”
A energia convencional é aquela que se obtém a partir dos combustíveis
fosseis como o carvão, petróleo bruto, gás natural e urânio, e que se
encontram na natureza em quantidades finitas(não renováveis).
O seu impacto negativo associado à sua utilização intensiva, tem provocado
danos irreversíveis para o meio ambiente.
Para além disso, de acordo com especialistas, com os níveis de
crescimento do consumo energético que actualmente se verificam, as
reservas de petróleo atingirão o seu limite dentro de 25 anos.
2.2. Energias Renováveis
As energias renováveis são aquelas que de uma forma directa ou
indirectamente resultam da radiação Solar, e existem em quantidades
“inesgotáveis” no nosso planeta.
Efectivamente, para além do aproveitamento directo da energia emitida
pelo sol(fotovoltaica e térmica), o sol também é responsável pela energia
eólica (as diferenças térmicas na atmosfera provocam diferenças de
ENERGIAS
NÃO RENOVAVEIS
PETROLEO CARVÃO GAS NUCLEAR
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 8
pressões que dão origem à movimentação de massas de ar (vento)), pela
energia hídrica (o sol está associado ao ciclo da água através da evaporação
da água e das ocorrência da chuva), e pela biomassa ( as plantas necessitam
de sol para viver e crescer).
A energia geotérmica procedente do vapor natural da terra também é
inesgotável
Fig. 5 : “FER” – Fontes de Energias Renováveis
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 9
3 O SOL
O sol é constituído por uma grande massa incandescente com um
volume 1.300.000 vezes superior ao da Terra, com temperaturas da
ordem dos 6.000°C.
A superfície desta massa emite de uma forma quase constante, radiações
electromagnéticas cuja potência é equivalente a cerca de 400.000 biliões
de biliões de Kw.
A energia solar resulta de fusões nucleares contínuas que se verificam
no Sol.
A potência total radiada pelo sol é:
P = E0 x 4∏r2 = 3,87 x 1026 W
4∏r2 = área da “esfera”
r = raio da órbita da Terra
A quantidade de energia solar que chega à Terra é dez mil vezes
superior ao consumo global do nosso planeta.
A intensidade da radiação solar mede-se através de duas grandezas
físicas:
� RADIAÇÃO SOLAR: Potência instantânea medida sobre a
superfície horizontal (W/m2)
� INSOLAÇÃO: Energia média diária (Wh/m2 dia)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 10
3.1 Radiação Solar
A energia irradiada pelo sol, para a atmosfera terrestre é praticamente
constante. Esta constante está sujeita a pequenas alterações, provocadas
pela variação da actividade solar e com a excentricidade da órbita da
Terra. Estas variações, que se detectam para a gama dos raios UV são
menores que 5%, e não são significativas para as aplicações de
tecnologia solar.
Fig.6 : Valor da Radiação solar
Ao valor da intensidade de radiação determinado à distância de 150
milhões de km, para uma potência gerada de 3,87x1026kW, chamamos:
E0 (CONSTANTE SOLAR) = 1367W/m2
A energia irradiada ou intensidade de radiação é descrita como a
constante solar relativa a uma área específica de 1 m2.
1367 W/m2
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 11
Fig.7 : Espectro da radiação electromagnética
O espectro da radiação electromagnética solar distribui-se da seguinte forma: UV (ultra-violeta) 7% 96 W/m2
VIS (visível) 47% 642 W/m2
IV (infra-vermelho) 46% 629 W/m2
TOTAL (E0 ) 100% 1367 W/m2
Nem toda esta energia chega à superfície da Terra, já que a atmosfera
actua como um filtro, devido a diversos fenómenos de reflexão e
atenuação.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 12
Fig. 8 : “Componentes da radiação solar””
A radiação solar tem duas componentes:
Edir – RADIAÇÃO DIRECTA (vem directamente do sol)
Edif – RADIAÇÃO DIFUSA - proveniente de todo o céu excepto do disco solar. Parte desta radiação ao atravessar a atmosfera é reflectida e absorvida pelos componentes da atmosfera. A radiação difusa inclui ainda a radiação reflectida pela superfície terrestre
E Global = E directa + E difusa
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 13
3.2 Irradiação global Solar
Se somarmos toda a quantidade de radiação solar que ao longo de um
ano pode ser captada por uma superfície unitária, obtemos a irradiação
solar global.
O seu valor depende das características climáticas do local e da sua
posição: latitude, longitude, altura acima do nível do mar.
O conhecimento deste valor serve para quantificar a energia que se pode
obter com uma instalação solar e, assim se avaliar a sua performance ao
longo da sua vida.
Fig. 9 :Insolação anual [ kWh/m2 ] Fonte: “ Atlas Europeu das radiações solares”
Em Portugal, um sistema solar ventilado e virado para Sul com um ângulo
de 30° tem normalmente um rendimento anual entre os 1.300 a 1.600 kWh
por kWp de potência instalada.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 14
(1kWh = 3.6 MJ.) Fig. 10: nº de horas de sol/ radiação solar
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 15
3.3 Radiação global em Portugal
Portugal é um país de Sol.
Ouvimos muitas vezes esta frase quando pretendemos descrever o nosso
país. É uma afirmação bastante apropriada. Portugal é um dos países
europeus mais ricos em Sol, com uma radiação global anual média entre
os 1.300 kWh/m2 e os 1.800 kWh/m2, e tem condições excelentes para
o aproveitamento da energia solar.
A Alemanha tem uma radiação média anual de cerca de 1.000 kWh/m2.
Fig. 11: Uma radiação de 1.000 kWh/m2 corresponde a uma quantidade de energia de cerca de 100 litros de fuel-óleo
Radiação anual Radiação difusa Temperatura média anual
Bragança 1582,6 kWh/m² 44,1% 12,2°C
Coimbra 1548,4 kWh/m² 47,9% 15,8°C
Évora 1759,9 kWh/m² 41,50% 15,8°C
Faro 1913,0 kWh/m² 39,20% 17,2°C
Porto 1562,0 kWh/m² 45,60% 14,5°C
Lisboa 1686,4 kWh/m² 43,30% 17,4°C
Fig. 12: Radiação global registada em diferentes cidades em Portugal
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 16
3.4 O Movimento Terra-Sol
Para calcularmos a radiação solar necessária para estabelecer a energia
produzida por uma instalação fotovoltaica, é necessário ter uma noção
exacta da localização do Sol,
A Terra descreve uma órbita elíptica em torno do Sol, que se encontra num
dos extremos.
Fig. 13 : movimento Terra-Sol
A Terra roda sobre si mesma e completa uma rotação num dia, percorrendo
a sua trajectória em 365 d. 5 h. 48 m. 46 s. De 4 em 4 anos acerta-se o
calendário com um dia suplementar (29 Fev. em anos bissextos). Isto
corresponde a um excesso de 11m 14s. No fim de cada século, suprime-se
o ano bissexto se não for divisível por 400.
O eixo de rotação, denominado eixo polar, é quase perpendicular ao plano
da elíptica, formando um ângulo com a normal ao plano da órbita de valor
23º 27’.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 17
- Declinação é o ângulo formado entre a direcção da radiação e o plano
do equador e varia entre + 23º 27’ e -23º 27’.
Durante os equinócios da primavera (21 de Março) e do outono (22 de
Setembro), os dias são iguais às noites, porque a declinação solar é nula.
Fig. 11: Declinação solar Durante o solestício do verão ( 23 de Junho ) a declinação solar é de 23º
27’, o período diurno é maior que o período nocturno e o Sol, encontrando-
se sobre o Trópico de Câncer, nasce quase a NE e põe-se quase a NW. No
solestício do inverno (22 de Dezembro), a declinação é igual mas de valor
negativo, o Sol encontra-se sobre o Trópico de Capricórnio e a duração do
dia é inferior à da noite.
Fig. 12: Declinação solar / Latitude
- Latitude é o ângulo entre o ponto geográfico e o plano do equador.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 18
A posição do Sol é definida segundo as seguintes variáveis:
� Altura � Azimute
A trajectória solar traduz-se na variação das coordenadas do Sol ao longo
do dia:
Fig. 14: Coordenadas e trajectória solar
A determinação das coordenadas solares ao longo do ano e do dia pode ser
efectuada utilizando uma projecção estereográfica cilíndrica:
Fig. 15: Coordenadas e trajectória solar
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 19
4 ENERGIA FOTOVOLTAICA
4.1 Vantagens
A energia solar é a fonte de energia mais abundante na Terra. Calcula-se
que o seu valor seja cinco mil vezes superior ao somatório de todos os
outros tipos de energia ( nuclear, geotérmica, hidroeléctrica, etc.).
A energia solar apresenta muitas vantagens :
- É uma energia “limpa”
- É inesgotável
- É acessível (qualquer um de nós pode ser um microprodutor)
- Pode ser instalada no local do próprio consumo (sem perdas no transporte)
- Não exige grandes manutenções
- Tem uma tarifa bonificada (pequenas instalações)
- A tecnologia solar é bastante fiável
- Não consome combustível
- Descentraliza a produção
- Garante potência adicional à rede
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 20
5 A TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA
5.1 Efeito Fotovoltaico
O efeito fotovoltaico consiste fundamentalmente, na transformação da
energia que proporcionam os fotões(partículas de luz) incidentes sobre os
materiais semicondutores em electricidade.
Este processo foi descoberto em 1839 por Edmund Becquerel, que
produziu o efeito fotovoltaico num electrólito.
Alguns materiais como o silício, produzem uma corrente eléctrica quando
atingidos pela radiação luminosa. Os seus átomos absorvem os fotões
(partículas de luz) e transferem a sua energia para os electrões, que assim
se libertam. Os electrões livres são conduzidos por um campo eléctrico
interno para os contactos, gerando-se assim a corrente produzida na célula
fotovoltaica.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 21
5.1.1 Tipos de células
As células fotovoltaicas são fabricadas na sua grande maioria com
silício(SI), que é um material semicondutor, e que se apresenta na natureza
sob a forma de sílica ou dióxido de sílicio.
A tecnologia do Silício cristalino representa cerca de 95% do mercado dos
sistemas fotovoltaicos.
Os principais tipos de células fotovoltaicas existentes no mercado são:
a)monocristalina b)policristalinas c)película fina
Figura 16 - Células fotovoltaicas
5.1.1.1 Silício Monocristalino
A obtenção de uma célula de silício monocristalino faz-se através de um
processo metalúrgico que contempla as seguintes fases :
• "Processo de fundição"" da areia de sílica, para a obtenção de Silício
metalúrgico com um grau de pureza de 98%.
• "Processo de czochraslski", é um processo físico-químico que visa aumentar o grau de pureza (+/- 99,9999%) do silício, e conferir-lhe uma estrutura monocristalina. Este processo consiste na fundição do silício com a adição de uma pequena quantidade de material dopante (geralmente Boro tipo p). Após a fundição faz-se a extracção do
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 22
material sob a forma de lingotes cilíndricos, seguindo-se o corte de placas muito finas (espessura = 0,3 a 0,4 mm).
• "Processo de difusão" no qual as placas de sílicio são expostas a vapor de fósforo dentro de um forno a temperaturas elevadas(800-100ºC).
A células de silício monocristalino existentes no mercado podem ter a
forma redonda ou quadrada. As células são obtidas por corte das barras em
forma de pastilhas finas (0,3-0,5 mm de espessura).
A quantidade de silício necessário para produzir 1 MWepp(pico) de células é
actualmente de 15,3 ton.
As circulares são as menos utilizadas, devido ao desperdício de material
durante a sua produção. Têm no entanto aplicação em instalações
fotovoltaicas onde é necessário deixar passar alguma luz através dos
módulos (ex.: fachada de um edifício)
As quadradas têm dimensões de. 10x10 cm2; 12,5x12,5cm2; 15x15 cm2.
As circulares têm diâmetros de 10,12,5 ou 15 cm.
A eficiência desta célula situa-se entre os 15-17%
5.1.1.2 Silício Policristalino
O processo de obtenção do sílicio policristalino é similar ao
monocristalino. Consiste no arrefecimento lento do silício, mantido em
estado líquido em fornos especiais, para permitir o crescimento de grandes
cristais.
As células policristalinas são menos eficientes mas também são mais
baratas. Apresentam-se sob a forma quadrada com dimensões de 10, 12,5
ou 15 mm2.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 23
A eficiência destas células é ligeiramente inferior à monocristalina e situa-
se entre os 13-15%.
5.1.1.3 Silício Amorfo
A partir dos anos 90, o desenvolvimento dos processos de película fina para
fabricar células solares tornou-se uma realidade.
Esta tecnologia recente, consiste na deposição de camadas muito finas de
ligas de silício amorfo(semi-condutores fotoactivos ) sobre diversos tipos
de material (ex. plásticos, vidros, etc.),
Têm custos de produção menores, mas são menos eficientes que as mono e
policristalinas, e degradam-se com mais facilidade, diminuindo-se assim a
sua eficiência durante a sua vida útil.
De qualquer forma são uma alternativa, no mercado das células
fotovoltaicas.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 24
5.2 Célula fotovoltaica
5.2.1 Modo de funcionamento
As células fotovoltaicas convertem directamente a energia solar em energia
eléctrica.
Fig. 17 : Principio de funcionamento de uma célula fotovoltaica
As células fotovoltaicas são compostas por duas camadas de material
semicondutor com polaridades contrárias (+ / -). Quando a luz incide sobre
a camada negativa alguns fotões são absorvidos libertando electrões e
gerando uma corrente eléctrica que percorre o circuito externo, que por sua
vez se fecha através da camada semicondutora positiva.
Fig. 18 : Célula fotovoltaica
Quando se incide luz sobre uma célula fotovoltaica, gera-se uma tensão
eléctrica(1), entre as duas camadas que compõem a célula, gerando-se um
fluxo de corrente(2) assim que se fecha esse circuito.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 25
5.2.2 Parâmetros
Os parâmetros eléctricos que caracterizam os módulos fotovoltaicos são
determinados pelos fabricantes nas condições standard CTS “Condições
de Teste Standard” . Os parâmetros mais importantes das células solares
encontram-se na tabela seguinte.
Parâmetro Símbolo Unidade
Potência: P
MPP (ponto de máxima potência) PMPP Wp Potência máxima sob as condições de
referência CTS- (potência nominal)
Eficiência � % Rácio entre a energia fornecida pela célula e a irradiância solar
Factor de Forma FF Factor que compara a qualidade das células solares, compreendido geralmente ente 0.5 e 0.85
Tensão: UL
Tensão MPP (no ponto de potência
máxima) UMPP V
Tensão fotovoltaica no ponto MPP (Tensão nominal)
Tensão de circuito aberto U0C V
Tensão de circuito aberto, geralmente especificada para condições de referência CTS: tensão que a célula solar fornece quando ambos os terminais não estão ligados a uma carga.
Corrente: IK
Corrente MPP (no ponto de máxima
potência) IMPP A
Corrente fotovoltaica no MPP (corrente nominal)
Corrente de curto-circuito Icc A
Corrente de curto-circuito, geralmente especificada para condições de referência CTS: corrente que a célula solar fornece quando ambos os terminais estão ligados directamente entre si.
Fig. 18 : Parâmetros das células solares
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 26
5.2.2.1 Potência máxima
A potência máxima de uma célula é estabelecida para uma intensidade de
radiação de 1000W/m2 e uma temperatura de 25ºC.
A esta potência máxima, chamamos também “Potência de pico” expressa
em Wpico.
Uma célula fotovoltaica com 100 mm2, e uma eficiência de aproximada de
15%, debita uma potência de 1,5 Watt. A potência de uma célula é
directamente proporcional ao seu tamanho. Uma célula do mesmo material,
igual eficiência, mas com o dobro do tamanho debita o dobro de potência.
5.2.2.2 Intensidade de corrente e tensão
Os sistemas fotovoltaicos raramente operam em condições nominais de
funcionamento(CTS “Condições de Teste Standard” ).
Os parâmetros que caracterizam uma célula são a intensidade de corrente e
tensão.
A intensidade de corrente depende da intensidade da radiação incidente e
do tamanho da célula.
A tensão só varia com a intensidade de radiação. Quando sujeita à radiação
solar uma célula de silício desligada da carga, gera uma tensão de 0,5-0,6
Volts. A esta tensão chamamos tensão de circuito aberto, medida entre os
dois contactos da célula
Para se aumentar a tensão interligam-se várias células em série.
Se interligarmos as células em paralelo, somam-se as correntes de cada
módulo e a tensão do módulo é exactamente a tensão da célula.
A corrente gerada por uma célula depende da intensidade de radiação que
incide sobre ela.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 27
Fig. 19: Curvas I-U do módulo em função da radiação incidente (Temperatura constante)
A intensidade da corrente emitida pelo módulo, é proporcional à variação
da radiação incidente ao longo do dia. Quando a radiação incidente desce
para metade, a electricidade produzida reduz-se também para metade.
A tensão MPP permanece relativamente constante com as variações da
radiação solar.
Fig. 20: Curvas I-U do módulo para diferentes temperaturas e E0 = 1.000 W/m2 Tensão (V)
Cor
rent
e I
(am
p)
Tensão (V)
Cor
rent
e I
(am
p)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 28
A tensão do módulo é principalmente afectada pela temperatura da célula.
A temperatura é um factor que influencia bastante a eficiência de uma
célula, conforme se pode observar no gráfico da fig. 21. No período de
Verão, em que temos temperaturas bastante elevadas a redução da potência
útil do módulo fotovoltaico pode atingir os 30%.
O sombreamento numa célula de um módulo é um factor que pode afectar
bastante o seu desempenho. Se uma célula de um módulo estiver com
sombra, a corrente total do módulo é determinada pela corrente desta
célula. É o chamado “efeito mangueira”.
Para além de reduzir bastante o rendimento do módulo, também pode
provocar um sobreaquecimento, com eventual ruptura de material da
célula. Este fenómeno é designado por “ponto quente” . Para se proteger o
módulo são instalados díodos de derivação.
Fig. 21: esquema de montagem dos díodos de by-pass
A função do díodo de derivação, ou de by-pass é conforme o próprio nome
indica derivar a corrente, sobre o qual incide sombreamento.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 29
6 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
6.1 Classificação
A classificação dos sistemas fotovoltaicos pode ser feita de diversas
formas, em função da sua dimensão, do tipo de integração arquitetónica, e
em termos do tipo de apoio energético. Assim temos:
DIMENSÃO DO SISTEMA
� Pequena escala : Potência nominal < 10kW
� Média escala : 10kW < Potência nominal < 100kW
� Larga escala : 100kW < Potência nominal < 1000kW
� Muito larga escala : 1000kW < Potência nominal < 10000kW
INTEGRAÇÃO ARQUITETÓNICA
� Montado no solo
� Montado em edifício
� Integrado em edifícios
� Integrado em outras estruturas urbanas
APOIO ENERGÉTICO
� Isolado da Rede
� Híbrido
� Ligado á Rede
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 30
6.2 Principais aplicações
Existe uma grande variedade de campos de aplicação da energia solar.
As primeiras aplicações a nível espacial já são um facto nos dias de hoje.
Fig.22: Diagrama unificar de um sistema fotovoltaico isolado da rede
Em relação a aplicações terrestres, em particular os sistemas autónomos
isolados da rede, podemos ter aplicações que vão desde a electrificação
rural ou de casas isoladas, parquímetros, aos telemóveis, sistemas de
bombagem, etc
Para os sistemas ligados à rede, existe hoje um leque vasto de instalações
em todo o mundo, que vão desde pequenas instalações particulares, a
instalações de grande dimensão instaladas em desertos. Em meio urbano
começam a surgir pela Europa for, muitas instalações integradas em
edifícios.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 31
Fig.22: ex: instalações fotovoltaicas isoladas da rede
Fig.23: ex: instalações fotovoltaicas ligadas à rede
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 32
7 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
7.1 Isolados da Rede
Um sistema fotovoltaico isolado da rede eléctrica nacional, tem como
principal objectivo garantir o abastecimento autónomo de energia eléctrica.
O sistema isolado da rede mais simples é aquele em que o fornecimento de
energia só se verifica quando existem condições para o sistema produzir.
Neste caso os módulos solares são ligados directamente à carga, e
produzem energia quando se verificam as condições adequadas de
iluminação. Um exemplo, é o sistema de bombagem de água com motor de
corrente contínua alimentado por módulos fotovoltaicos.
No entanto a maioria das instalações de consumo (ex. Habitação isolada), o
período de consumo de energia não é coincidente com a produção, e por
outro lado, a energia eléctrica gerada por um sistema fotovoltaico não é
constante, dependendo do período do dia (diurno/nocturno) e das condições
climatéricas existentes.
É necessário nestes casos prever alguma forma de armazenamento de
energia eléctrica.
Fig.24: Diagrama unificar simplificado de um sistema fotovoltaico isolado da rede
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 33
1- Campo solar
2- Regulador de carga
3- Fusíveis
4- Armazenagem (bateria)
5- Inversor
6- Circuito de distribuição (C.C. 12/24 V)
Fig. 25: Componentes de um sistema fotovoltaico isolado da rede
1 - O campo solar converte a radiação solar em energia eléctrica. Este
gerador deve no mínimo, garantir o total dos consumos da instalação.
2 - O regulador de carga controla em contínuo a tensão e a carga das
baterias.
A sua principal função é impedir que a bateria se danifique por sobrecarga
ou descarga profunda.
Se a bateria está carregada, o regulador interrompe o fluxo de energia. Se a
tensão desce o regulador volta a deixar passa energia para a bateria.
Grande parte do reguladores dispõem de alarme de nível mínimo de tensão
nas baterias. No caso de se atingir esse valor, durante um período de
consumo, o regulador desliga as cargas, até que se atinja novamente um
nível aceitável de tensão, que não ponha em causa a fiabilidade e vida útil
de uma bateria.
Fig. 26: Componentes de um sistema fotovoltaico isolado da rede
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 34
3- Os Fusíveis têm como função proteger as pessoas e equipamentos de
sobrecargas. Servem também para isolar o gerador solar da restante
instalação no caso de ser necessário efectuar alguma reparação.
4 - As baterias são necessárias para a armazenagem da energia eléctrica
produzida pelo gerador solar, para ser posteriormente consumida.
As baterias de uma instalação solar devem ter características específicas,
que lhes permite “aguentar” os ciclos de descarga e carga do sistema,
mantendo a eficiência do sistema em níveis elevados.
Fig. 27: ex. baterias sem manutenção
As baterias mais utilizadas são as de chumbo, que têm uma relação
custo/eficiência interessante.
A selecção de uma bateria dever ter em conta vários factores como:
- custo - vida útil e n.º de ciclos - temperatura de funcionamento - eficiência - necessidades de manutenção
5 - Em instalações isoladas, onde sejam utilizados equipamentos
alimentados a corrente alternada, é necessário instalar ainda um inversor
para converter a corrente contínua produzida nos módulos solares em
corrente AC.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 35
7.2 Sistemas Híbridos
Os sistemas híbridos são sistemas isolados da rede, em que se utilizam
outras fontes de energia alternativas para assegurar o carregamento das
baterias.
Essas fontes podem ser, um gerador a gasóleo, ou a gás, ou um gerador
eólico. Necessita de um sistema de controlo mais eficiente que os sistemas
isolados de pequena dimensão.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 36
7.3 Ligados à Rede
Os sistemas fotovoltaicos ligados à rede são os mais simples.
Um sistema fotovoltaico ligado à rede é composto por:
� Campo solar (1)
� Caixa de ligação (campo solar) (2)
� Inversor (3)
� Contador de energia (4)
� Interligação com a rede (5)
Fig:28: Componentes de um sistema solar fotovoltaico – ligado à rede
As células fotovoltaicas que compõem o(s) módulo(s) produzem corrente
eléctrica contínua (C.C.), através da captação da radiação solar. Ao
conjunto de módulos interligados entre si, em série e/ou paralelo,
chamamos campo solar. A corrente contínua produzida é encaminhada por
intermédio de cabos eléctricos para uma caixa de interligação, e
posteriormente para o inversor. O inversor converte a corrente contínua em
corrente alternada. Essa corrente é então injectada na rede eléctrica
nacional, sendo contabilizada num sistema de contagem autónomo.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 37
Fig.29: Diagrama unificar simplificado de um sistema fotovoltaico ligado à rede
7.3.1.1 Principais componentes
7.3.1.1.1 Módulo solar
Um campo solar é constituído por vários módulos interligados entre si, em
série e/ou paralelo.
Fig. 30: Estrutura de um módulo solar cristalino
Cada módulo é constituído por várias células cristalinas(5) encapsuladas
(4) e interligadas entre si, que são colocadas dentro de uma estrutura em
alumínio(1), com vidro à frente para protecção contra as intempéries(3),
junta em borracha ou resina (2).
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 38
O encapsulamento consiste, na protecção das células das tensões
mecânicas, dos agentes atmosféricos e da humidade, que são embebidas
num material transparente maleável e que funciona como elemento isolante
eléctrico entre as células.
Um módulo standard é composto por 36 a 72 células e oferece uma
potência nominal típica situada entre 50 e 140 Wp (nas células cristalinas).
As células encontram-se normalmente dispostas em quatro fileiras
consecutivas, resultando num módulo rectangular com dimensões
aproximadas de 1,00 m x 0,5 m.
A interligação entre módulos num campo solar pode ser feita através de
ligações em série ou paralalo.
Aos conjunto de módulos ligados em série chamamos fileira. Numa fileira
devem-se aplicar módulos do mesmo tipo, para evitar o “efeito de
mangueira“ .
Fig. 31: ex. Campo solar com duas fileira
Na página seguinte apresenta-se as características técnicas de dois tipos de
módulo fotovoltaico.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 39
Exemplos de módulos fotovoltaicos
MÓDULO CONERGY N 125P
A configuração de 36 células (12V) permite trabalhar em sistemas isolados e com ligação à rede.
Características físicas
• Tipo de célula: policristalina • Tamanho da célula: 150x150 mm • Número de células: 36 • Peso do módulo: 12,0 Kg. • Tensão de trabalho 12 V. • Garantia de potência 25 anos. • 5 años de garantía por defeitos de fabrico Rendimento
• A 1000 W / m² ; 25ºC ; AM 1.5 • Potência Pico 125 Wp • Tolerância +/- 10% • Corrente curto-circuito ISC 7,34 A • Tensão circuito aberto Voc 22,1 V • Voltagem potência máxima 18,0 V • Corrente potência máxima 6,94 A • Máxima voltagem de sistema 640 V • Coeficiente de temperatura (V– 77 V/ºC • Coeficiente de temperatura (I) 22 mA/ºC • Coeficiente de temperatura (P 42 %/ºC • Eficiência da célula 15,43 % • Eficiência do módulo 13,65 %
MÓDULO STM 170 MME / STM 175 MME
_ 170/175 Wp peak nominal output at STC _ -2%/+3% performance tolerance _ 25 year guarantee on 80 % of minimal output _ 12 year guarantee on 90 % of minimal output _ 5 year product guarantee _ 72 mono-crystalline cells, 125 x 125 mm _ Multi-contact connector _ Frame: aluminium
_ Dimensions: 1580 x 808 x 35 mm (L/W/D) _ Weight: 15.5 kg _ Protection type of junction box: IP 65 _ Certification: IEC 61215, protection class II up to maximum of 1,000 V STM 170 MME STM 175 MME STC: 1000 W/m², ZellT 25 °C, AM 1,5 Pmax 170 W 175 W Isc 5,14 A 5,2 A Uoc 43,8 V 44,2 V Impp 4,83 A 4,95 A Umpp 35,2 V 35,2 V NOCT (for 800 W/m², 25 °C, wind speed 1m/s, AM 1,5) 48 °C The STM 170 MME and the STM 175 MME are not only produced of proven materials in accordance with the applicable IEC standards, they also offer convincing details. A special film applied to the cell surface serves as an anti-reflection coating and provides for a uniform dark blue appearance. The water-tight back of the connection box with cables and pre-mounted MC connectors enables flexible use and easy installation. Bypass diodes prevent hot-spot effects and an anodised aluminium frame resists even heavy loading by wind or snow. Both module types have a 5-year product guarantee, and a performance guarantee of 90 percent of the minimal output for 12 years and 80 percent for 25 years. Economy you can depend on
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 40
7.3.1.1.2 Inversor
Um inversor tem como principal função converter a tensão DC em AC, para uma
determinada amplitude e frequência.
Um inversor actualmente atinge níveis de eficiência da ordem dos 85-93% .
Em função do tipo de instalação fotovoltaica, podemos ter Inversores para sistemas
isolados ou para sistemas ligados à rede.
Um Inversor converte a corrente continua gerada pelo campo solar em corrente
alterna monófásica, com uma tensão nominal de 220Volts/50Hz. Em instalações
solares de grande dimensão podemos ter corrente alterna a 380Volts trifásica.
Fig. 32: Inversor
Um Inversor tem três funções principais:
- OPTIMIZAR o rendimento da instalação em função da radiação solar,
através da busca do MPP “Maximum Power Point“ (ponto em que o
gerador solar atinge o rendimento máximo em cada momento)
- Converter a corrente contínua gerada pelo sistema fotovoltaico em
corrente alternada, nas condições da rede (220V/50Hz)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 41
- Monotorizar a rede, e desconectar o sistema fotovoltaico sempre que
detecte perturbações ( tensão, frequência) ou avarias na rede
Fig. 33: características técnicas de um Inversor
7.3.1.1.3 Quadro de interligação
O quadro eléctrico de interligação contém toda a aparelhagem de corte e protecção
das pessoas e equipamentos que constituém a central. Dentro do quadro também
deve ficar instalado o inversor e respectivos sistemas de contagem. A interligação
com a rede é efectuada numa portinhola.
Fig. 34: Quadro de interligação
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 42
7.4 Eficiência de um sistema fotovoltaico
Na tecnologia solar fotovoltaica, o conceito de eficiência pode ser avaliado
de formas distintas, consoante nos referimos a célula, módulo e ao sistema.
A eficiência de uma célula fotovoltaica é definido como a razão entre a
potência da luz(E0) que incide na superfície da célula fotovoltaica e a
potência eléctrica disponível aos seus terminais(E), ou seja
E / E0 = (Energia eléctrica / Energia luminosa incidente) x 100
A eficiência do módulo depende de diversos factores :
• radiação solar • temperatura • tensão • sujidade do módulo
A potência nominal é fornecida pelo fabricante do módulo. A potência de
pico é a máxima potência que o módulo consegue debitar nas condições de
teste standard.
A eficiência do módulo é dada pela razão entre a energia específica
produzida pelo módulo(Wp) e a área de toda a sua superfície.
� =100 * Pp / A
ƞ - rendimento do módulo (%) Pp - potência de pico do módulo (kWp) A - área do módulo (m2)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 43
Ex. Módulo SUNTECHINICS 170
Dimensões: 1580 x 808 x 35 mm (Área = 1,27664 m2)
Pp = 170 W (0,177KWp)
ƞ = (Pp / A) = 13,3 %
O rendimento e a potência de pico devem ser calculadas para as condições
STC (standard test conditions), radiância solar de 1000 W/m2 e a uma
temperatura de 25ºC.
A eficiência do módulo é sempre inferior à da célula, e será tanto maior
quanto melhor for feito o aproveitamento do espaço disponível no módulo.
a)
b)
Fig. 35: Ex. de arranjos das células em módulos solares cristalinos
Para células idênticas a eficiência do módulo a) é superior.
TECNOLOGIA Película fina (“Thin film”) Cristalina “Crystalline based”
Sílicio amorfo
( a-si)
Telurieto de cádmio (CdTe)
Diselenieto de cobre e índio(CIS)
monocristalina policristalina
célula (cond. STC)
6-7% 8-10% 10-11% 15-17% 13-15%
Efi
ciên
cia
Módulo 4-6% 6-8% 8-10% 13-15% 12-14%
Área(aproximada)
necessária por KWp
15 m2 11 m2 10 m2 7 m2 8 m2
Figura 35 – Classificação das células/módulo em função da sua eficiência
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 44
A eficiência do sistema fotovoltaico é calculada em relação a todas as
componentes do sistema, campo solar(composto por vários módulos),
inversor(es), cablagem eléctrica e equipamentos de protecção, sendo
inferior à do módulo.
Mais uma vez podemos afirmar que a eficiência do sistema é inferior à
eficiência no seu conjunto.
As diminuição da eficiência de um sistema tem várias causas.
- desajustamento do campo solar
- Sombreamentos no campo solar
- Perdas nos cabos e no inversor
- Perdas nos equipamentos de corte e protecção
- Perdas na conversão do inversor
Assim para um sistema solar fotovoltaico podemos ter uma eficiência de:
13,3%(� módulo) x 90%(� inversor) x 99%(� cablagem) = 11,58%(� SISTEMA)
As perdas do inversor dependem da magnitude e das características da
carga que está a alimentar, podendo estas perdas atingir os 10% do valor na
carga.
Em sistemas isolados da rede, devem-se quantificar as perdas nas baterias
que são devidas essencialmente a dois factores: auto descarga da bateria e
nível de tensão demasiado alto, impedindo que o painel esteja no seu ponto
de funcionamento de máxima potência. Para estas perdas deve proceder-se
a um correcto dimensionamento do regulador de carga.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 45
No caso de sistemas híbridos PV/Diesel é necessário ter em conta as perdas
devidas ao arranque do gerador Diesel e também a eficiência do
controlador do sistema.
A perda de eficiência de um sistema tem como principais causas:
- desajustamentos no campo solar
- sombreamentos
- perdas por condução (cablagem e inversor)
- perdas na conversão no inversor
- perdas nos contactos dos terminais dos equipamentos de
protecção
Em Portugal o rendimento óptimo de uma instalação solar é obtido
orientando o campo solar para sul, com um ângulo horizontal de 30°.
Se alterarmos estas condições teremos penalizações na produção/eficiência
do sistema, conforme podemos observar na fig.30.
Fig. 36: Ex. Habitação (variação percentual da insolação com a orientação)
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 46
Convém mais uma vez realçar o facto de os sistemas fotovoltaicos serem
bastante penalizados no seu rendimento quando temos sombreamentos.
Obstáculos como chaminés, edifícos vizinhos, antenas, vegetação, etc são
de ter em conta quando estamos a projectar uma instalação.
O tamanho do sistema de energia solar depende sobretudo da quantidade de
electricidade que se pretende gerar, da superfície do telhado existente e das
possibilidades financeiras. A produção do sistema depende da radiação do
sol e da sua disposição relativamente ao sol.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 47
7.5 Seguimento do Sol
Um sistema fotovoltaico que está a continuamente a seguir o trajecto do
Sol produz uma maior quantidade de energia.
Nos dias de maior radiação, em que a radiação directa é predominante, os
ganhos resultantes desse acompanhamento são significativos. No verão, em
dias sem nuvens, os ganhos de produção de energia eléctrica podem chegar
aos 50%. No Inverno os ganhos de produção podem duplicar a produção.
Estes valores referem-se a uma instalação solar de captação horizontal.
Os equipamentos que permitem o movimento do sistema(campo solar) de
acordo com a trajectória do Sol, chamam-se seguidores. Os seguidores
podem ser de um ou dois eixos.
Fig. 37: Ex. seguidor com dois eixos
Os seguidores de dois eixos focam sempre o sistema na melhor posição do
sol. São no entanto equipamentos de alguma complexidade
Na Península Ibérica, os sistemas fotovoltaicos com dispositivos de dois
eixos, podem obter um aumento de produção da ordem dos 30-35%. Para
os seguidores de um eixo os ganhos rondam os 25 %.
A aquisição de um seguidor obriga a um maior investimento inicial. No
entanto o “custo” deste investimento, é superado pelos ganhos de produção
obtidos.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 48
8 Enquadramento legislativo
Toda a legislação publicada nos últimos 20 anos, que regulamentou a
actividade de produção de energia eléctrica a partir de fontes renováveis,
em particular a fotovoltaica, através de um quadro remuneratório
correspondente, teve muito pouco impacto no crescimento na utilização da
energia fotovoltaica em Portugal, com a consequente não valorização dos
nossos renováveis.
Tal situação não permitiu uma dinamização do mercado da produção de
energia eléctrica a partir de fontes renováveis, devido a diversos factores
dos quais se destaca a não diferenciação das tecnologias/escalas/localização
geográfica, e um excesso de centralismo na gestão deste processo.
Com o novo regime simplificado (Decreto-Lei 363/2007) aplicável à
microprodução de electricidade, que entrou em vigor em 2 de fevereiro
espera-se que finalmente se criem novas oportunidades, para o
desenvolvimento da energia solar em Portugal.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 49
8.1 Decreto-Lei 363/2007 (Resumo)
O novo regime simplificado aplicável à microprodução de electricidade,
também designado por "Renováveis na Hora" entrou em vigor em 2 de
Fevereiro de 2008, através da publicação anterior do Decreto-Lei nº 363 em
2 de Novembro de 2007.
O novo regime de licenciamento é bastante mais simplificado, constando
de um simples registo sujeito a inspecção da sua conformidade técnica.
O registo é feito de modo electrónico, através do Sistema de Registo da
Microprodução (SRM), que funcionará como interlocutor entre os micro-
produtores e a administração central.
A facturação da energia fornecida à rede eléctrica nacional pelo micro-
produtor é efectuada de uma forma simples e expedita, estabelecendo-se
uma conta-corrente na factura que actualmente se verifica entre o
fornecedor de energia eléctrica e o microprodutor.
O Decreto-lei n.º 363 de 2 de Novembro de 2007 estabelece em linhas
gerais, o seguinte articulado:
A nova lei é aplicável a instalações do grupo I
Instalação de produção de electricidade monofásica em baixa tensão com
potência de ligação até 5,75 KW
O licenciamento das instalações é efectuado através de um sistema de
registo, designado por SRM (Sistema de Registo de Microprodução) através de
uma plataforma electrónica a colocar na internet, sendo as instalações
apenas sujeitas a uma inspecção de conformidade.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 50
Estas deverão ser executadas conforme projecto-tipo, a publicar pela
entidade gestora do SRM.
Podem aceder á actividade de Microprodução de energia eléctrica, todas as
entidades com contrato de consumo de energia em Baixa Tensão.
A instalação solar fotovoltaica deverá estar localizada no local a que está
afecto o contrato de consumo atrás referido. Tem de ser comprovada a
existência de colectores solares térmicos no local de consumo (excepto no
caso de condomínios)
O acerto de facturação (consumo/produção) para os consumidores
particulares será efectuado através de um regime simplificado de
facturação, não havendo necessidade de emissão de facturas e acertos de
IVA com o Estado, havendo sómente uma conta-corrente entre o
produtor/consumidor e o comercializador da energia(ex. EDP).
São estabelecidos dois regimes de tarifário:
� Regime Geral: para instalações até 5,75KW, aplicável a tecnologias
que usam fontes não renováveis
� Regime Bonificado: para instalações até 3,68 KW, aplicável a
instalações solares, eólicas, hidricas ou biomassa c/ cogeração.
- As tarifas aplicáveis são:
� Regime Geral: preço do kWh é igual ao valor de compra que consta
no contrato de consumo
� Regime Bonificado:
o Solar: 0,65€ / KWh
o Eólica: 0,455€ / KWh
o Hídrica: 0,195€ / KWh
o Cogeração a Biomassa: 0,195€ / KWh
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 51
As tarifas bonificadas são válidas no ano civil no registo no SRM (Sistema
de Registo de Microprodução) e nos cinco anos civis seguintes.
Entre o 7º e o 15º ano civil, a tarifa em vigor a 1 de Janeiro do 6º ano para
as novas instalações será igual à tarifa bonificada base, diminuirá 5% por
cada 10 MWe entretanto instalados. No final do 16º ano, a instalação
beneficiará, sem limite temporal, da tarifa do Regime Geral.
“Para as instalações solares, a potência máxima de ligação é definida pela
potência máxima do inversor. “
A potência máxima de ligação não pode ser superior a 50% da potência
contratada pela instalação de consumo.
A actividade de instalação está condicionada ao cumprimento das seguintes
condições:
Pode ser exercida por empresários em nome individual ou por empresas
com alvará ou Registo no InCI (Instituto da Construção e Imobiliário), na
categoria de "instalações de produção de electricidade"
Para se efectuar uma instalação fotovoltaica, os procedimentos a efectuar
são os seguintes:
� Registo Provisório no SRM do produtor
� Registo Definitivo no SRM, após pagamento de taxa de 250€ (a
efectuar, no máximo, em 5 dias úteis, por multibanco)
� Fornecimento e montagem da Instalação Solar
� No prazo de 120 dias após o Registo Definitivo, solicitar ao SRM a
inspecção e emissão do certificado de exploração
� Será efectuada uma inspecção à instalação no prazo máximo de 20
dias úteis. Se não forem detectadas anomalias (em relação aos
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 52
projectos tipo, préviamente definidos), a emissão do certificado de
exploração será feita no local e comunicada ao SRM pela entidade
inspectora
� Após receber a notificação de emissão do certificado de exploração,
o SRM (no prazo máximo de 5 dias), solicita à empresa
comercializadora de energia, o envio do contrato de compra de
energia ao produtor. O produtor deverá receber o contrato em 5 dias
úteis. Depois de assinado e devolvido o contrato, o produtor
comunica ao SRM esse envio.
� O SRM comunica, em 5 dias úteis, à EDP que esta deve proceder à
ligação à rede do sistema. Esta deverá acontecer até 10 dias úteis
após esta notificação.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 53
9 Estudo técnico económico
Num projecto solar fotovoltaico de venda de toda a energia à rede, o investimento inicial é determinante, uma vez que os custos com combustíveis são nulos, e os custos correntes ao longo da vida da útil da instalação solar são insignificantes. A análise económica deve centrar-se na avaliação da rentabilidade do investimento inicial e nos proveitos resultantes da venda da energia à rede. Os critérios utilizados na avaliação económica da rentabilidade de um projecto de investimento numa instalação solar fotovoltaica são essencialmente os seguintes: VAL valor actualizado líquido TIR taxa interna de rentabilidade Valor actualizado líquido Sabendo que VAL = I + [ ∑ t CF ÷ (1+R) t ] em que: I - Investimento inicial CF - Cash Flows R - Taxa de actualização - obtida mediante a aplicação da seguinte formula:
(1 + Ic) ÷ (1 + Ip) -1 Ic - Taxa de juro activa para operações de prazo semelhante Ip - Taxa de inflação prevista Taxa Interna de Rentabilidade Com utilização deste critério pretende-se determinar a rentabilidade máxima deste projecto. Para o efeito será encontrada uma taxa que igualará o somatório dos cash-flows ao investimento.
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 54
OBJECTIVO
O estudo que se apresenta destina-se a analisar, sob o ponto de vista
técnico-económico, a produção de electricade a partir de FER (Fontes de
Energia Renovaveis) para venda à rede de toda a energia eléctrica
produzida, de acordo com o Dec-Lei nº363 de 2 de Novembro de 2007.
DEFINIÇÃO A instalação compreende basicamente um campo solar fotovoltaico com
uma capacidade máxima de produção de 3,68 kW.
A energia eléctrica produzida pelo campo solar será injectada na rede por
intermédio de um inversor, e de um sistema de contagem. Complementam
a instalação sistemas de corte e protecção da instalação e das Considerando
o seguinte exemplo:
DADOS DA INSTALAÇÃO
Tipo de instalação: PARTICULAR
Potência Contratada: 13,8 KVA
Potência Máx. de Ligação: 6,9 KW
Inversor 1: STW 3600
Pmáx inversor 1: 4,1 KW
Inversor 2: nenhum
Pmáx inversor 2: 0,00 KW
Pmáx total: 3,45 KW
Suporte: Fixo
Colocação em: Superf. plana
Estação Meteorológica: Lisboa
Produção Estimada de referência: 1414 KW.h/KWp (fonte: PVGIS)
Perdas por sombreamento / outras causas: 0%
Produção Anual Estimada: 5373 KW.h
Garantia ST 10 Anos: 4836 KW.h
Limite de Energia c/ tarifa bonificada: 9120 KWh
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 55
Produção Estimada (fonte:PVGIS) Dados Económicos Tarifa-Bonificada: 0,650 € /KWh
Tarifa-Base: 0,107 €
Potência Total instalada a 5 anos: 30,00 MW (previsão)
Tarifa Bonificada prevista a 5 anos: 0,557 € /KWh
Tarifa-Base prevista a 5 anos: 0,137 € /KWh
Tarifa-Base prevista a 15 anos: 0,222 € /KWh
Remuneração Anual (até 5º ano): 3.492,58 €
Remuneração Anual (do 6º ao 15º ano): 2.994,45 € Remuneração Anual (prevista, 16º ano): 1.195,24 €
Investimento Previsto: 23.500 € IVA s/ investimento: 2.760 € (12%)
Regime de IVA: não enquadrado Contabilidade: Reg. Simplificado Abatimento à Colecta IRS: 770 € TOTAL Investimento: 26.260 € 6.911 €
Empréstimo: Tx. Juro: Duração: 10 anos Capital Próprio: 26.260 € 0 Prestação Anual: - €
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TIR(Taxa Interna de Rentabilidade): 10,75%
VAL(Valor actualizado líquido): 39.658,37 €
Retorno Previsto do Investimento: 7,7 anos
M. Paulo Cardeano Ribeiro Curso: MICRO-GERAÇÃO DE ENERGIA 57
A informação relativa à produção de uma instalação solar, pode ser obtida
com base em dados estatísticos existentes em sites da internet, ou
recorrendo a diverswo software específico existente no mercado.
O software do RETScreen® Energy Model - Photovoltaic Project está
disponível na internet, para dowload. Este permite é uma ferramenta
importante, para o cálculo, projecto e avaliação económica de projectos de
produção de energia com base em FER.