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PROCOBRE – INSTITUTO BRASILEIRO DO COBRE

RELATÓRIO Utilização de Cobre em Instalação

Fotovoltaica

JANEIRO 2015

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Sumário 1.Projeto ................................................................................................................................... 3

1.1. Característica do Projeto ........................................................................................... 3

1.2. Instalação do Projeto ................................................................................................. 3

2. Diagramas .......................................................................................................................... 4

2.1 Diagrama Unifilar ............................................................................................................ 4

2.2 Representação da instalação ...................................................................................... ....5

3. Lista de Material..................................................................................................................6 4. Lista de Material Com Definição de Peso em Cobre............................................................7 5. Lista de Material para uma Distância de 90m entre Inversor e medidor de Energia da Concessionária.........................................................................................................................8 6. Comentários Finais..............................................................................................................9 7. Anexo.................................................................................................................................10

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1. Projeto 1.1. Característica do Projeto

Projeto fotovoltaico com potência instalada de 20kWp, realizado em Hotel, para atender até 60% da demanda de consumo energético do mesmo. O cálculo utilizado para alcançarmos a potência acima citada, foi a irradiação solar na localidade que é de *5.547W/m² e um consumo médio mensal de 6MW/h.

1.2. Instalação do Projeto

Este projeto foi realizado em uma rede trifásica de 220V entre fase e fase, que é a rede disponibilizada pela concessionária CPFL em Itatiba-SP. Foram utilizados 64 módulos fotovoltaicos modelo F330 ByC (SunEdison), dispostos em 4 Strings de 16 módulos série por String. Estão conectadas em paralelo, formando assim dois pares de conexões, entrando no Inversor modelo Symo 20.3-0M (Fronius). A Conexão entre os Módulos e o Inversor foi realizado com cabos solares de 6mm² modelo Krannich Solar (Huber&Suhner). Entre os módulos e o inversor foi instalado um sistema de proteção com DPS – Dispositivo Anti-Surto (Steck), e Disjuntores (Steck), tanto do lado DC, como do lado AC. Na saída do Inversor no lado AC, foi utilizado cabos de 16mm² para conexão com o relógio da concessionária. Entre o Inversor e o medidor de energia, ainda foi instalado um auto transformador de acoplamento, este recurso foi necessário pois o Inversor Fronius de 20kWp fornece somente uma saída trifásica de 380V, como a CPFL utiliza um trifásico de 220V, este transformador é necessário para esta interconexão. Este tipo de interconexão utilizando um transformador acoplador será muito empregado em instalações Fotovoltaicas comerciais acima de 10kWp. Em instalações residenciais que utilizam em sua maioria sistemas bifásicos, o auto transformador, não é necessário.

* Fonte de radiação anual média em um dia obtida no site - https://maps.nrel.gov/swera

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2. Diagramas

2.1 Diagrama Unifilar

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2.2 Representação da instalação

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3. Lista de Material

64 Painéis com 1,92m de cabo 6mm² por painel, Corrente Continua. - (Huber&Suhner) -

64 Pares de Conectores MC-4, macho e femea. – (Multi Contact)

Cabo NU 50mm² para aterramento. – (Conduspar)

Hastes de Aterramento 5/8 x 2,4m. – (CEB)

Conectores de Aterramento. –

DPS – Protetores de Surto DPS 275V. – (Steck)

Mini Disjuntor Curva C, Tripolar Curva C - ABNT NBR NM 60898. - (Steck)

Mini Disjuntor Curva B, Bipolar Curva B - ABNT NBR NM 60898. – (Steck)

Cabo 16mm², conexão AC. – (Conduspar)

Cabo 10mm², conexão AC. – (Conduspar)

Inversor Fronius Symo 20.0-3-M. – (Fronius)

Cabo Solar DC 6mm². - (Huber&Suhner)

Auto Transformador acoplador 380/220V trifásico 25kW. – (Kimarki)

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4. Lista de Material Com Definição de Peso em Cobre.

Material Caracteristica Marca Quantidade Peso de Cobre

Cabo Conectado ao Painel Fotovoltaico 6mm² Huber&Suhner 64 paineis x 1,92m = 122,88m 11,3kg

Conectores MC-4 - Femea 1.5 - 10mm² Multi Contact 145 0,201kg

Conectores MC-4 - Macho 1.5 - 10mm² Multi Contact 145 0,144kg

Cabo NU 50mm² Conduspar 26m 11,67kg

Hastes de Aterramento - Alta Camada 5/8 x 2,4m Torcisão 3 ~0,66kg

Protetores de Surto DPS 275V 40KA Steck 7 ~0 kg

Mini Disjuntor Tripolar Curva C 50A Steck 1 ~0,04kg

Mini Disjuntor Bipolar Curva B 20A Steck 1 0,02kg

Cabo Conexão AC 16mm² Conduspar 70m 10,43kg

Cabo Conexão AC 10mm² Conduspar 10m 1,04kg

Inversor Fronius Symo 20.0-3-M 20kW Fronius 1 ~ 0,98kg

Cabo DC Solar 6mm² Huber&Suhner 132m 12,14kg

Auto Transformador Acoplador 25kW - 380/220V Kimarki 1 48kg

96,62kg

4,831

Lista de Material Utilizado em uma Instalação Fotovoltaica com distância entre inversor e Medidor de Energia de 10m

Quantidade de Cobre Utilizado no Projeto

Densidade de cobre

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5. Lista de Material para uma Distância de 90m entre Inversor e Medidor de Energia Concessionária

Material Caracteristica Marca Quantidade Peso de Cobre

Cabo Conectado ao Painel Fotovoltaico 6mm² Huber&Suhner 64 paineis x 1,92m = 122,88m 11,3kg

Conectores MC-4 - Femea 1.5 - 10mm² Multi Contact 145 0,201kg

Conectores MC-4 - Macho 1.5 - 10mm² Multi Contact 145 0,144kg

Cabo NU 50mm² Conduspar 26m 11,67kg

Hastes de Aterramento - Alta camada 5/8 x 2,4m Torcisão 3 ~0,66kg

Protetores de Surto DPS 275V 40KA Steck 7 ~0kg

Mini Disjuntor Tripolar Curva C 50A Steck 1 ~0,04kg

Mini Disjuntor Bipolar Curva B 20A Steck 1 ~0,02kg

Cabo Conexão AC 16mm² Conduspar 360m 53,64kg

Cabo Conexão AC 10mm² Conduspar 10m 1,04kg

Inversor Fronius Symo 20.0-3-M 20kW Fronius 1 ~ 0,98kg

Cabo DC Solar 6mm² Huber&Suhner 132m 12,14kg

Auto Transformador Acoplador 25kW - 380/220V Kimarki 1 48kg

139,83kg

6,9915

Lista de Material Utilizado em uma Instalação Fotovoltaica com distância entre inversor e Medidor de Energia de 90m

Quantidade de Cobre Utilizado no Projeto

Densidade de cobre

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6. Considerações Finais

Os projetos variam conforme o tipo de instalação Residencial, Comercial, Industrial, bem

como as potências instaladas em cada um destes tipos de instalação. Variando assim a quantidade de cobre empregado em cada uma delas.

Para a instalação realizada de 20kW com uma distância entre o inversor e medidor de energia de 10 metros, teremos um índice de utilização em cobre de 4,831kg de cobre por 1kW de potência instalada.

Considerando para a mesma instalação, onde a distância entre o inversor e o medidor de

energia, seja de 90 metros, teremos um índice de utilização em cobre de 6,991kg de cobre por 1kW de potência instalada.

No caso desta instalação de 20kW, pode-se utilizar como base, pois ela tem uma

característica básica, de painéis e conexões. O único item que aumentou consideravelmente o consumo de cobre foi o emprego do auto transformador de 25kW, que neste caso utilizou o cobre como condutor. Que deverá ser desconsiderado em instalações que utilizam o alumínio como condutor no núcleo do transformador ou que não utilizem o transformador.

Os Painéis Fotovoltaicos utilizados nesta instalação, são produzidos pela SunEdison, com uma tecnologia chamada Monocristalina, onde é empregado o Silício como material semicondutor. A escolha deste painel deu-se pelo fato de possuir uma maior eficiência em relação a outras tecnologias, e menor variação de potência gerada devido a sombreamento. O cobre empregado na fabricação deste modulo fotovoltaico, estão dispostos nas conexões entre o terminal final de ligação das células e a caixa de junção, onde estão conectados os cabos que são utilizados para conectar as placas solares, umas nas outras. Utiliza-se ainda cobre nos conectores terminais nas pontas dos cabos de cada módulo.

Existe no Mercado Módulos solares produzidos com uma tecnologia chamada Seleneto de

Cobre, Índio e Gálio (CIS/CIGS). Iniciou-se em 2011 a produção destes painéis na Alemanha, mas ainda existe pouca disponibilidade no Brasil. A eficiência dos mesmos estão próximas de 13%, já podendo ser utilizados comercialmente, o emprego de cobre nestes painéis é maior do que nos aqui utilizados.

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7. Anexo Fotos do Sistema Fotovoltaico 20kW

Módulos Fotovoltaico.

Instalação dos Módulos em uma área de 128m², somando um total de 64 Painéis

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Relatório Utilização de Cobre em Sistemas Fotovoltaicos

Estrutura de Ancoragem dos Módulos

Tubulações do Cabeamento CC e CA.

Estrutura de Aço instaladas a 10 metros do solo, para reduzir a incidência de sombreamento.

Cabos CA 16mm²

Cabos CC 6mm²

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Relatório Utilização de Cobre em Sistemas Fotovoltaicos

Quadro de Proteções e Inversor e Transformador

Tubulação de Conexão entre Quadro e Inversor

Tubulação de conexão entre Quadro de proteções e Medidor de Energia

Tubulação de Conexão CC entre Quadro de Proteção e Módulos Fotovoltaicos

Auto Transformador Acoplador 25kW

Quadro de Junção e Proteções

Inversor de Frequência Fronius 20kW

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Relatório Utilização de Cobre em Sistemas Fotovoltaicos

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Relatório Utilização de Cobre em Sistemas Fotovoltaicos

Medidor de Energia