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FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO

PORTO

Aplicações não convencionais de Energia Solar Fotovoltaica

Bruno Miguel Gonçalves Ferreira Rúben Pedro Ribeiro e Sá

Relatório final de projecto realizado no âmbito da disciplina de Projecto, Seminário e Trabalho Final de Curso para satisfação da Licenciatura em Engenharia Electrotécnica

e de Computadores (Área de especialização de Sistemas de Energia)

Trabalho realizado sobre a supervisão de Professor Doutor Cláudio Domingos Martins Monteiro, do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores da

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Porto, Julho de 2006


Relatório Final de Estágio – Aplicações não convencionais de energia solar fotovoltaica

RESUMO

O presente trabalho foi realizado na empresa ENC, e procurou-se contribuir de forma activa para

solucionar as diversas propostas de trabalho que a empresa nos apresentou, dessa forma, podemos

consolidar e aprofundar grande parte dos conhecimentos adquiridos.

O nosso trabalho consistiu numa primeira fase na análise do mercado fotovoltaico mundial, com

especial ênfase no mercado nacional. O conhecimento das características técnicas do material

constituinte do sistema fotovoltaico (incluindo custos), a descrição dos principais países produtores, as

tecnologias que se apresentam como apostas futuras e a comparação das tarifas utilizadas nos

diversos países foram temas abordados. Analisou-se a problemática energética no contexto actual,

introduzindo o tema da energia solar e os seus aproveitamentos, bem como, aliando o rigor técnico-

científico ao estudo de viabilidade económica financeira.

Numa segunda fase do trabalho a pedido da empresa, foi criada uma base de dados programada em

VBA, com o intuito de disponibilizar à ENC uma ferramenta que de uma forma rápida e eficaz fizesse

uma pesquisa automática (devidamente programada) e permitisse em cada implementação específica

do sistema fotovoltaico a selecção do material que se adequa às características pretendidas na

instalação.

Assim, foram elaboradas 4 bases de dados, Painéis Fotovoltaicos, Reguladores de Carga, Inversores e

Baterias.

Numa terceira fase foram efectuados diversos trabalhos de aplicação prática, tendo em conta as

propostas apresentadas à empresa, sendo assim, foi realizado o dimensionamento fotovoltaico para

alimentação de reservatórios de água, o dimensionamento de um sistema fotovoltaico destinado

alimentar um moinho em Santa Maria da Feira e o dimensionamento de um sistema híbrido a ser

aplicado no Parque Natural de Oliveira de Azeméis.

Na quarta e última fase do estágio foi realizado um modelo de simulação financeira para projectos

fotovoltaicos e ainda, um estudo de iluminação pública tendo em conta o interesse da empresa nesse

campo, fez-se então um estudo económico sustentado na melhor opção a ser tomada relativamente ao

uso de iluminação pública convencional, ou optar-se pelo uso de iluminação pública recorrendo à

energia fotovoltaica.



ABSTRACT

The work was developed at ENC Company. Our main point was to contribute actively to suit several

work proposals that company was presenting to us. This way, we were putting into practice our

knowledge, consolidating it in significant points.

The work was divided in four different parts:

Firstly, we had to do a market research, concerning the photovoltaic market all over the world, which was

proven to be more effective in national market; we also had to search technical characteristics of the

material generally used in a photovoltaic system (including costs) and learn them. We have sought the

description of main producing countries, as well as possible technologies that can be used in the future.

Besides this, we have noticed a contrast between different countries tariffs. The energy problem was

analysed regarding actual problems, starting with solar energy and its exploitations, as well as uniting

the scientific-technician severity to the study of financial and economic viability.

Secondly, and as the company requested, we programmed a database in VBA, with the purpose of

providing to ENC an efficient and prompt device to supply an automatic research (appropriately

programmed) and allow the adjusted material selection according to installation specifications in each

photovoltaic system implementation. Thus, we created 4 databases, Photovoltaic panels’ database,

Load Regulators database, Invertors database and Batteries database.

Thirdly, we carried through several practical tasks, concerning the requests of the company; therefore,

the photovoltaic system was dimensioned to feed water reservoirs, to feed a mill in St.ª Maria da Feira

and was also dimensioned to a hybrid system to the Oliveira de Azeméis Natural Park.

Fourthly and at last, at the end of the Training Period and considering the company interest on it, we

carried a model of financial simulation for photovoltaic projects and still through a public illumination

study with a confrontation between the best economic option concerning the use of conventional public

illumination and the public illumination provided by photovoltaic energy.



PREFÁCIO

Este trabalho é no âmbito da cadeira "Projecto, Seminário ou Trabalho Final do Curso (PSTFC)" do

5ºano da Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores do ramo de Sistemas de

Energia. O assunto deste trabalho é aplicação da Energia Fotovoltaica nos diversos trabalhos

realizados na empresa ENC.

A integração de energias renováveis ao nível do consumo final, suportada em critérios elevados de

racionalidade técnica e económica e ainda a gestão convenientemente dos recursos energéticos é uma

competência que requer um conhecimento profundo sobre a área a as suas implicações. Pretende-se,

assim, contribuir para esse conhecimento, que possibilite a avaliação da melhor opção do ponto de vista

económico-financeiro, de aproveitamentos energéticos renováveis.

A opção por um sistema solar fotovoltaico insere-se numa politica estratégica de desenvolvimento

sustentável, tendo como principais objectivos a adopção de uma solução viável do ponto de vista

económico, bem como também uma solução do ponto de vista social de impacto bastante positivo uma

vez que consciencializa as pessoas para a necessidade de optar cada vez mais pelas energias

renováveis. É de salientar que o investimento em energias renováveis reduz de forma clara a

dependência dos combustíveis fosseis para além de diminuir a emissão de CO2. A tecnologia

fotovoltaica é, assim, o caminho ideal para gerar energia através de uma fonte inesgotável e não

poluente.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a todos, os que de alguma forma, tornaram possível a realização deste trabalho.

Em especial, aos nossos orientadores, Professor Doutor Cláudio Monteiro e ao Eng.º Jorge Matos,

pelos esclarecimentos e encaminhamentos prestados.

A Eng.ª Helena Soares, pelo seu estímulo, disponibilidade e apoio, dispensados.

A todos os colaboradores da empresa ENC pelo apoio dedicado.

Ao programa Operacional da Ciência e Inovação 2010 (POCI 2010) pelo apoio financeiro.



Índice

1. Introdução........................................................................................................................................... 8 1.1 Descrição de funcionamento dos sistemas fotovoltaicos........................................................ 10 1.2 Principais aplicações de sistemas fotovoltaicos ..................................................................... 11 1.3 Principais integrações ............................................................................................................. 12

2. Elaboração de um estudo de mercado.............................................................................................. 15 3. Caracterização do mercado actual da industria fotovoltaica............................................................... 20

3.1 Descrição sobre a produção de energia fotovoltaica no Mundo .............................................. 20 3.2 Quota de energia fotovoltaica na energia eléctrica utilizada................................................... 24

4. Comparação das tarifas utilizadas em vários países......................................................................... 25 4.1 Tarifas mais favoráveis para as energias renováveis (parcela ambiental) ............................... 26 5. Criação de uma base de dados................................................................................................ 27

6. Regras Gerais de Dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos ....................................................... 33 6.1 Estudo e execução do dimensionamento de sistemas fotovoltaicos ...................................... 36 6.2 Dimensionamento do material necessário para a implementação de um sistema fotovoltaico isolado .......................................................................................................................................... 39 6.3 Eficiência de um sistema fotovoltaico..................................................................................... 43 6.4 Esquemas unifilares dos sistemas fotovoltaicos..................................................................... 45

7. Processo de implementação de sistemas fotovoltaicos..................................................................... 45 7.1 Casos Isolados ...................................................................................................................... 46

8. Implementação do Sistema Híbrido .................................................................................................. 54 8.1 Descrição do Sistema Fotovoltaico ........................................................................................ 54 8.1.4 Custos de investimento ....................................................................................................... 58 8.2 Implementação da Micro Hídrica............................................................................................. 58

9. Homer ................................................................................................................................................ 66 9.1 Escolha dos Componentes do Sistema.................................................................................. 67 9.2 Modelo de Optimização – HOMER ........................................................................................ 70 9.3 Análise de Sensibilidades e Resultados................................................................................. 70 9.4 Conclusões Homer................................................................................................................. 71

10. Iluminação Publica Fotovoltaica ....................................................................................................... 72 10.1 Introdução............................................................................................................................ 72 10.2 Desenvolvimento.................................................................................................................. 73 10.3 Disposição da iluminação publica ........................................................................................ 74 10.4 Dimensionamento da Iluminação Pública Convencional ...................................................... 76 10.5 Constituição da Iluminação Pública Fotovoltaica.................................................................. 76 10.6 Custos de Investimento........................................................................................................ 82 10.7 Análise Financeira................................................................................................................ 83 10.8 Descrição da ferramenta de excel ........................................................................................ 83

11. Modelo de Simulação Financeira .................................................................................................... 86 12. Conclusões Gerais.......................................................................................................................... 89 13. Bibliografia ....................................................................................................................................... 91 14. Anexos............................................................................................................................................. 92

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 6


Lista de figuras

Figura 1 – Integração de fotovoltaico em sinais luminosos .................................................................... 12 Figura 2 – Integração de Fotovoltaico em sistemas de bombagem de água ....................................... 12 Figura 3 – Sistema fotovoltaico isolado .................................................................................................... 13 Figura 4 – Sistemas fotovoltaicos integrados em postes de iluminação pública.................................. 13 Figura 5 – Central Fotovoltaica.................................................................................................................. 14 Figura 6 – Aplicações de fotovoltaico de pequena potência................................................................... 14 Figura 7 - Sectores que solicitam soluções energéticas ao nível da energia solar fotovoltaica ......... 16 Figura 8 - Resultados dos diferentes sectores que realmente aplicam um sistema fotovoltaico........ 17 Figura 9 - Aplicação de PV Skin nas fachadas dos edifícios.................................................................. 18 Figura 10 - Constituição do PV Skin ......................................................................................................... 18 Figura 11 - Comparação dos preços dos vários materiais (preços/m^2) .............................................. 19 Figura 12 - Capacidade fotovoltaica instalada na União Europeia ........................................................ 22 Figura 13 - Indústria fotovoltaica versus Quota de mercado .................................................................. 23 Figura 14 - Integração dos sistemas fotovoltaicos nas várias aplicações............................................. 24 Figura 15 - Base de dados ......................................................................................................................... 27 Figura 16 - Base de dados de painéis fotovoltaicos ................................................................................ 29 Figura 17 – Base de dados reguladores de carga................................................................................... 30 Figura 18 - Base de dados baterias .......................................................................................................... 33 Figura 19 - Fluxograma dos parâmetros necessários para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos .................................................................................................................................................. 36 Figura 20 - Fluxograma do estudo e execução do dimensionamento de sistemas fotovoltaicos ....... 38 Figura 21 - Esquema unifilar de um sistema fotvoltaico para funcionamento isolado ......................... 45 Figura 22 - Esquema unifilar de um sistema fotovoltaico para ligação à rede ..................................... 45 Figura 23 – Dimensionamento de Santa Maria da Feira, área utilizada................................................ 48 Figura 24 – Reservatório de água ............................................................................................................ 49 Figura 25 – Parque Natural do Concelho de Oliveira de Azeméis (Implementação do Sistema Híbrido).......................................................................................................................................................... 54 Figura 26 - Sistemas Híbridos, custo das diferentes tecnologias .......................................................... 56 Figura 27 - Dimensionamento do Híbrido, área utilizada ........................................................................ 56 Figura 28 - Caudais médios mensais disponíveis para a Produção de Energia .................................. 59 Figura 29 – Curva de caudais classificados ............................................................................................. 61 Figura 30 – Turbina Banki - Mitchell.......................................................................................................... 62 Figura 31 - Controlador de carga electrónico ........................................................................................... 63 Figura 32 - Caixa de controlo..................................................................................................................... 63 Figura 33 - Curva de caudais classificados com a curva de caudal turbinado ..................................... 64 Figura 34 - Conjunto dos equipamentos e elementos escolhidos (Carga, Conversor/Inversor, Banco de Baterias, Painéis Fotovoltaicos, Micro-Hídrica) ................................................................................... 67 Figura 35 - Dados do Perfil de Consumo.................................................................................................. 68 Figura 36 - Histograma da Potência Consumida ..................................................................................... 68 Figura 37 – Dados Relativos aos Recursos disponíveis (sol e água).................................................... 69 Figura 38 - Tabela de Lançamento dos resultados da Optimização ..................................................... 70 Figura 39 - Custo de geração por equipamento do sistema................................................................... 71 Figura 40 - Energia Produzida nos diversos meses ................................................................................ 71 Figura 41 - Dados da energia consumida em 2004................................................................................. 73 Figura 42 - Descrição do sistema de iluminação pública fotovoltaico ...................................................78 Figura 43 - Exemplo da viabilidade económica da iluminação publica fotovoltaica ............................ 85



Figura 44 - Nova tecnologia de iluminação – Power Led´s .................................................................... 86 Figura 45 - Modelo de simulação financeira para projectos fotovoltaicos............................................. 87 Figura 46 - Avaliação do projecto .............................................................................................................. 88

Lista de tabelas

Tabela 1 - Diferentes tarifas da energia solar fotovoltaica dos vários países da Europa ................................. 25 Tabela 2 - Características do local e consumos previstos............................................................................... 47 Tabela 3 - Estimativa dos consumos diários ................................................................................................... 47 Tabela 4 - Custos do Projecto......................................................................................................................... 49 Tabela 5 - Características do local e consumos previstos............................................................................... 51 Tabela 6 - Estimativa dos consumos diários (Sistema de duas válvulas) ........................................................ 52 Tabela 7 - Estimativa dos consumos diários (Sistema de quatro válvulas)...................................................... 53 Tabela 8 - Custos do Projecto (duas válvulas) ................................................................................................ 53 Tabela 9 - Custos do Projecto (quatro válvulas).............................................................................................. 53 Tabela 10 - Características do local (recurso solar) ........................................................................................ 55 Tabela 11 - Estimativa dos consumos diários ................................................................................................. 55 Tabela 12 - Características da bateria escolhida............................................................................................. 57 Tabela 13 - Características do regulador de carga escolhido.......................................................................... 57 Tabela 14 - Características do inversor escolhido........................................................................................... 57 Tabela 15 - Características dos painéis fotovoltaicos...................................................................................... 57 Tabela 16 - Características dos cabos usados nas diferentes zonas do circuito ............................................. 58 Tabela 17 - Custo do sistema fotovoltaico....................................................................................................... 58 Tabela 18 - Energia produzida ........................................................................................................................ 65 Tabela 19 - Energia média produzida por mês pela Micro Hídrica .................................................................. 65 Tabela 20 - Energia média produzida por mês pelo Sistema Híbrido .............................................................. 66 Tabela 21 - Potência máxima e potência instalada obtida............................................................................... 66 Tabela 22 - Gastos de energia dos diferentes sectores .................................................................................. 73 Tabela 23 - Valores das grandezas fotométricas consideradas para as classes das vias em estudo.............. 75 Tabela 24 - Nível de iluminância e de luminância recomendado para os diferentes tipos de vias ................... 75 Tabela 25 - Valor poupado utilizando iluminação solar fotovoltaica ao fim do ano por candeeiro e de acordo com a potência do mesmo ( Horas Vs Potência)............................................................................................. 77 Tabela 26 - Características das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão ............................................. 79 Tabela 27 - Características do recurso solar................................................................................................... 80 Tabela 28 - Estimativa do consumo diário....................................................................................................... 81 Tabela 29 - Estimativa do consumo diário....................................................................................................... 81 Tabela 30 - Custos do Projecto (26W) ............................................................................................................ 82 Tabela 31 - Custos do Projecto (36W) ............................................................................................................ 83



1. Introdução

A possibilidade de realizar um estágio na empresa ENC, mostrou-se extremamente interessante, dado

que esta dispõe de experiência e conhecimento para garantir resultados em qualquer sector,

principalmente no campo das energias renováveis, nos sistemas activos de climatização, e na

instalação de sistemas de monitorização. Esta empresa pretende fornecer soluções de abastecimento

energético sustentáveis e garantir uma utilização racional e eficiente de todos os sistemas energéticos

em que é interveniente.

Para conhecer a organização de trabalho na ENC apresenta-se as quatro grandes áreas de actuação.

Todas elas são transversais aos sectores económicos e sociais e têm igual importância num cenário de

utilização sustentável de energia.

Construção sustentável

Acima dos processos de planeamento, a construção é o primeiro factor que influência os consumos

energéticos. Agir sobre o sector dos edifícios é dar prioridade à minimização dos consumos, ao conforto

dos seus utilizadores e à utilização de tecnologias eficientes que garantam a máxima eficiência ao longo

dos anos de vida do empreendimento.

Eficiência energética

A eficiência energética é o factor determinante no desempenho dos sistemas energéticos. A escolha

dos equipamentos, sejam estes para a produção, para o aprovisionamento, ou para o consumo de

energia, deverá ser um aspecto de particular importância a considerar em qualquer projecto.

Energias renováveis

Hoje não restam dúvidas acerca da importância e viabilidade que as mais variadas fontes de energia

renováveis apresentam para a utilização em grande escala. Sendo garantida a optimização das

necessidades energéticas, o abastecimento energético deverá ser cuidadosamente estudado e, se

garantida a viabilidade.

Redução do CO2

Sob a área de intervenção "Redução de CO2" encontra-se a área de consultadoria estratégica da ENC.

Mais do que intervir sobre um determinado projecto, pretende-se apoiar as entidades com capacidade

de decisão a introduzir o vector energia como parte integrante dos processos de planeamento ou planos

sectoriais.



Após se conhecer a realidade da empresa e conhecendo-se as áreas de intervenção, iniciou-se o

estágio com maior incidência nos sistemas solares fotovoltaicos.

A principal razão para a realização deste estágio foi a possibilidade de realizar diversos projectos, tendo em

conta a sua aplicação prática e o imensurável potencial que existe na aplicação de energias renováveis ao

nível do consumo final de energia.

A parte inicial do nosso projecto passou por um estudo de mercado, identificando os diversos grupos de

clientes que abordam a ENC, nas mais variadas solicitações energéticas e ainda a possibilidade de

criação de novos negócios, ou seja, perspectivou-se novas aplicações de energia solar fotovoltaica,

surgindo a ideia de implementação do BIPV (“Building Integrated Photovoltaics”), uma ideia arrojada e

bastante empreendedora.

O conhecimento de diversas características da energia solar fotovoltaica na Europa, como por exemplo

as tarifas vigentes e a produção de células fotovoltaicos, foram temas abordados e estudados.

Depois do estudo de mercado e da pesquisa de todo o tipo de material existente no mercado de energia

solar fotovoltaica, foi elaborada uma base de dados em Visual Basic com o intuito de agrupar toda a

informação recolhida. Essa base de dados mostrou-se bastante útil para empresa, demonstrando ser

uma preciosa ferramenta na escolha dos componentes integrantes dos sistemas solares fotovoltaicos.

Numa parte mais activa do nosso estágio participamos, em diversos projectos, dos quais se destacam:

- Dimensionamento e implementação de um sistema fotovoltaico para os Reservatórios de água no

Concelho de Oliveira de Azeméis.

- Dimensionamento e implementação de um sistema fotovoltaico para o Parque Santa Maria da Feira.

- Dimensionamento e implementação de um Sistema Híbrido (Fotovoltaico + Hídrico) no Parque Natural

de Oliveira de Azeméis.

Estes projectos vão ser alvo de um estudo mais aprofundado, na parte final deste relatório. O nosso

trabalho passou pelo dimensionamento de todo o sistema e em alguns casos pelo acompanhamento da

instalação.

Verificando que a iluminação pública apresenta-se hoje como um factor preponderante na qualidade de

vida das populações, desempenhando um papel de fundamental importância para o desenvolvimento

social e económico, nomeadamente na segurança pública dos centros urbanos e no tráfego de veículos

e de pedestres.

A ENC resolveu então iniciar um estudo técnico e económico sobre a iluminação pública, pretendendo-

se conhecer as características da iluminação pública convencional e da iluminação pública recorrendo à

energia fotovoltaica. Devido ao elevado custo da energia, económico e ambiental, é necessário

encontrar novas formas de iluminação pública que por um lado desempenhem as necessidades da

sociedade e por outro apresentem uma elevada eficiência energética.



1.1 Descrição de funcionamento dos sistemas fotovo ltaicos

O sistema fotovoltaico é constituído por:

• Painel fotovoltaico

• Baterias

• Regulador de Carga

• Inversor

A função do painel fotovoltaico é converter directamente a energia solar em electricidade, através do

efeito fotovoltaico. Quando se verifica a incidência da luz na célula solar, parte dela é reflectida, parte é

absorvida e outra passa através da célula. A luz que é absorvida excita os electrões que se encontram

no limite do estado de maior energia, fazendo-os electrões livres. Estes electrões movem-se na direcção

imposta pelo campo eléctrico, deixando lacunas que também se movimentam. Ao fecharmos o circuito,

que se encontra ligado aos terminais da célula PV, este vai ser percorrido por uma corrente DC, esta

corrente será conduzida ao regulador de carga.

Nos sistemas fotovoltaicos podem ser utilizados diversos reguladores de carga. A função do regulador

de carga é a de efectuar a gestão da carga obtendo deste modo o melhor “compromisso” entre a

radiação disponível e a capacidade das cargas. Deverá proteger a bateria contra sobrecargas (solares)

e descargas profundas (utilizador) e assegurar a monitorização e segurança da instalação.

Actualmente utiliza-se mais os reguladores de carga do tipo MPPT (Maximum Power Point Tracking),

que utilizam um circuito electrónico especial de forma a poder-se captar sempre a potência máxima,

obtendo-se um melhor rendimento do sistema.

O armazenamento de energia nos sistemas autónomos é assegurado por baterias, o seu

dimensionamento é essencial para o bom funcionamento do sistema.

As baterias utilizam-se nos casos em que a necessidade de energia não coincide temporalmente com a

incidência solar, normalmente as baterias são de chumbo-ácido. O carregamento das baterias é

efectuado quando o recurso solar disponível permite obter uma potência superior a potência de carga

num determinado instante.

Estas deverão ser dimensionadas para que o ponto de funcionamento se localize na potência máxima,

uma vez que a tensão correspondente à potência máxima varia relativamente pouco com a

luminosidade.

Por ultimo utiliza-se um inversor que tem como função transformar a corrente continua em corrente

sinusoidal com uma frequência de 50 Hz, que se destina alimentação das cargas AC. As cargas DC

podem ser alimentadas directamente do regulador de carga.



1.2 Principais aplicações de sistemas fotovoltaic os

As aplicações de sistemas fotovoltaicos têm evoluído ao longo do tempo, apesar destas serem de

pequena ou média potência. Actualmente as aplicações de sistemas fotovoltaicos de média potência

podem ser divididas nos seguintes sistemas:

• Ligados á rede de energia eléctrica, neste tipo de sistemas pode dar-se o caso em que se injecta na

rede toda a energia produzida, uma vez que existem incentivos. A REN (operador da rede) é obrigada a

adquirir toda a energia produzida através de fontes renováveis, sendo o kW produzido através do

fotovoltaico mais caro do que aquilo que cobra pelo kW normal. Assim, muitos produtores injectam na

rede toda a energia produzida, adquirindo-a posteriormente para seu próprio consumo, sendo esta

solução mais rentável;

• Isolados, neste tipo de sistemas a energia é injectada nas baterias, assegurando desta forma o

abastecimento contínuo das cargas. Quando se efectua o dimensionamento do sistema, este é

elaborado tendo em conta a radiação solar do pior mês, normalmente Dezembro ou Janeiro em território

nacional;

• Híbridos, neste tipo de sistemas são combinadas duas ou mais formas de energia, por exemplo a

combinação do fotovoltaico com o hídrico. Por vezes adiciona-se as energias renováveis a um meio de

produção convencional, gerador diesel, que serve de apoio ou reserva.

No entanto com base na potência total instalada, e nos custos indicativos, a Agência Internacional de

Energia, sugere uma nova classificação para os sistemas fotovoltaicos:

• Sistemas isolados domésticos (Off-grid domestic): sistemas que fornecem energia eléctrica para

iluminação, refrigeração e outras pequenas cargas em locais isolados;

• Sistemas isolados não domésticos (Off-grid non-domestic): sistemas que fornecem energia eléctrica a

serviços (telecomunicações, bombagem de água, frigoríficos médicos, ajuda á navegação aérea e

marítima e estações de recolha de dados meteorológicos);

• Sistemas distribuídos ligados á rede (Grid-connected distributed): sistemas que fornecem energia

eléctrica a edifícios (comerciais ou industriais) ou outras cargas que também estão ligadas à rede, para

onde a energia em excesso é enviada. A potência típica para este tipo de aplicações varia entre 0,5kW

e 100kW;



• Sistemas centralizados ligados à rede (Grid-connected centralized): sistemas que fornecem

exclusivamente energia eléctrica à rede.

1.3 Principais integrações

Os sistemas fotovoltaicos apresentam hoje em dia várias integrações possíveis havendo já um número

bastante elevado de soluções que recorrem ao fotovoltaico como fonte de energia eléctrica. O que se

pretende neste parágrafo é relatar vários tipos de instalações que integram o fotovoltaico.

Podemos enumerar os serviços de comunicações de segurança, S.O.S, que se encontram colocados

em locais isolados e são alimentados por painéis solar fotovoltaicos. Os sinais luminosos de trânsito que

utilizam como fonte de alimentação os sistemas fotovoltaicos.

Figura 1 – Integração de fotovoltaico em sinais luminosos

Os sistemas de bombagem de água que normalmente são instalados em locais isolados e

consequentemente não se encontram electrificados e utilizam assim o fotovoltaico como fonte de

alimentação. De referir que para estas situações de alimentação de bombas de água já é requerido um

sistema com uma potencia de pico considerável.

Figura 2 – Integração de Fotovoltaico em sistemas de bombagem de água



Alimentação de populações rurais em que é economicamente mais viável a implementação de um

sistema fotovoltaico do que a construção de uma rede eléctrica para alimentação dessas pequenas

populações rurais.

Figura 3 – Sistema fotovoltaico isolado

Sistemas fotovoltaicos integrados em postes de iluminação pública, este tipo de equipamento começa a

ser cada vez mais implementado uma vez que existe um gasto anual de energia bastante elevado com

a iluminação pública, assim se conseguirmos alimentar uma parte deste equipamentos através de

sistemas fotovoltaicos estaremos a poupar uma quantia bastante considerável.

Figura 4 – Sistemas fotovoltaicos integrados em po stes de iluminação pública

Construção de centrais fotovoltaicas que apresentam já uma potência de alguns mega watts, como é o

caso da central fotovoltaica que está a ser construída em Moura no Alentejo que terá a capacidade de

produção de 64 MW e que equivale a quase a metade da capacidade instalada na barragem de Castelo

de Bode, 139 MW.

Está também a ser implementado uma central fotovoltaica em Serpa, no Alentejo, que terá a

capacidade de produção de 11 MW, esta instalação utiliza 52.000 módulos fotovoltaicos. Esta central

ficará instalada num terreno que ocupa a área de 60 hectares prevendo-se que a sua instalação esteja

concluída em Janeiro de 2007. Esta instalação alimentara cerca de 8.000 lares e poupará mais de

80.000 toneladas por ano de GEE (gases efeito de estufa).



Figura 5 – Central Fotovoltaica

Existem também as aplicações de pequena potência, que são a integração do fotovoltaico em relógios,

maquinas de calcular e muitos outros objectos que se utilizam no dia a dia, no entanto surgem cada vez

mais painéis de filme fino que apresentam uma elevada flexibilidade e que podem ser utilizados por

exemplo para carregar o telemóvel ou um computador portátil, acrescentando assim uma maior

autonomia e fiabilidade a estes equipamentos.

Figura 6 – Aplicações de fotovoltaico de pequena p otência



2. Elaboração de um estudo de mercado

Este primeiro ponto do nosso projecto foi fulcral para uma correcta integração nos projectos da

empresa, assim dividimos este estudo em vários itens.

Primeiro identificamos quais os diversos grupos de clientes que abordam a ENC, nas mais variadas

solicitações energéticas, contemplando principalmente a energia solar fotovoltaica, assim concluímos

que esse grupo é constituído por:

Autoridades e Instituições

Autarquias, Institutos, Ministérios, Universidades e Associações são organizações que detêm sob a sua

responsabilidade a gestão de infra-estruturas energéticas de grandes dimensões e com consumos que

necessitam ser geridos convenientemente. Adicionalmente, e com um grau de importância ainda maior,

estas organizações são responsáveis pela definição de políticas que influenciam aos mais variados

níveis o rumo que a energia sustentável toma numa região ou num país. Nesse sentido a ENC, quer ao

nível da gestão de sistemas de energia, quer ao nível de suporte à definição de políticas, oferece a

estes clientes uma atenção especial, dotando-os de todo o apoio necessário no domínio das suas

funções.

Sector Imobiliário

Ao sector imobiliário estão ligados todos os aspectos relacionados com a concepção, projecto,

construção, gestão e manutenção de edifícios. É um sector que se encontra tradicionalmente

segmentado por competências, dificultando uma visão única sobre um sector que é hoje, na Europa, o

maior consumidor de energia. A postura da ENC perante o sector é de coordenação dos interesses das

várias. Mantendo os promotores actualizados das tecnologias e das questões relacionadas com a

energia, dialogando com os arquitectos e projectistas no sentido de encontrar as melhores soluções e

integrando soluções que garantam melhores edifícios, mais económicos e mais confortáveis para quem

lá vive. Como exemplo participamos activamente num projecto, no qual se pretendia diminuir a factura

energética num Hotel situada em Famalicão, através da integração de painéis solares fotovoltaicos.

Sector Industrial

Neste sector a competitividade é um factor bastante importante, nesse sentido as grandes e médias

indústrias, preocupam-se em saber gerir os recursos da forma mais eficiente. A integração de painéis

solares fotovoltaicos, nos diversos locais das unidades fabris permite dotar estas de uma mais valia

económica e ambiental, reflectindo-se também na imagem da própria empresa. Através dos seus

serviços, a ENC oferece ao sector industrial uma oferta diversificada de serviços e produtos para a



optimização dos consumos de energia, criando mecanismos de controlo permanente sobre a evolução

da utilização da energia.

Sector Doméstico

Este sector denota algumas carências em termos de viabilidade económica. Dos vários clientes que

contactaram a ENC, a generalidade não tinha noção dos custos de investimento que acarreta os

equipamentos que compõem um sistema fotovoltaico. A ENC nas mais variadas ocasiões explica que

este tipo de aplicações normalmente requer espaço e zonas amplas para a sua instalação, a não

existência de sombras é um parâmetro bastante relevante, devido a estas provocarem uma redução

bastante significativa do rendimento do sistema. Além destas restrições, o cliente também é informado

que o sistema só se torna realmente viável quando ligado à rede e normalmente esse processo é

bastante moroso e implica bastantes burocracias.

“Sector” isolado

Aplicação de sistemas solares fotovoltaicos em locais isolados, é um “sector” bastante explorado pela

ENC, no nosso estágio tivemos diversos trabalhos com o intuito de electrificar zonas isoladas, ou então

zonas onde não seria viável optar por electrificação pública. Esses trabalhos serão explorados com mais

precisão no decorrer deste relatório.

No seguinte gráfico estão representados os diferentes sectores que solicitam soluções energéticas ao

nível da energia solar fotovoltaica.

Estudo de Mercado (Clientes ENC)

20%

10%

10%5%

55%


Sector Imobiliário

Sector Industrial

Sector Doméstico

“Sector” Isolado

Figura 7 - Sectores que solicitam soluções energéticas ao nível da energia solar fotovoltaica



Depois de contactarem a ENC, muitos destes sectores excluem a possibilidade de implementar um

sistema solar fotovoltaico pelas mais diversas razões. No seguinte gráfico estão representados os

resultados dos diferentes sectores que após um estudo económico e de dimensionamento, realmente

aplicam um sistema fotovoltaico.

Trabalhos Realmente Efectuados (ENC)

70%8%11%

5%

78%


Sector Imobiliário

Sector Industrial

Sector Doméstico

“Sector” Isolado

Figura 8 - Resultados dos diferentes sectores que realmente aplicam um sistema fotovoltaico

Preços Praticados no Mercado Solar Fotovoltaico

O mercado fotovoltaico apresenta custos “típicos” para potências menores que 10 kW de cerca de 6000

€ / kW instalado. Custos ainda bastante elevados face às restantes formas de energia.

Um dos factores que está a influenciar negativamente o desenvolvimento do mercado fotovoltaico é a

escassez de matéria-prima, neste caso do silício, muito usado na indústria electrónica. Assim procura-

se novos materiais capazes de solucionar os problemas descritos anteriormente e ainda diversificar a

oferta e aumentar a produção.

Novos mercados de integração da energia solar fotov oltaica

Foi nos colocado o desafio de perspectivar novas aplicações de energia solar fotovoltaica, a serem

aplicadas em território nacional, pretendendo-se ainda que estas aplicações sejam ousadas e

relativamente “inovadoras”.

Pensou-se em utilizar o PV Skin. Este foi desenvolvido para ser integrado na arquitectura dos edifícios

“Building Integrated Photovoltaics”, isto é, com a utilização do PV Skin deixam de existir as típicas

instalações de fotovoltaica nos telhados dos edifícios, para que o módulo fotovoltaico (PVSkin) passe a

fazer parte integrante da estrutura dos edifícios, substituindo por exemplo os vidros e paredes. Este



material apresenta uma elevada resistência às condições climatéricas adversas, alia-se assim a

inovação do ponto de vista arquitectónico ao ponto de vista energético.

Assim, dado que a evolução dos materiais construtivos dos edifícios conseguimos uma importante

valorização energética, que é conseguida à custa da produção de energia.

Figura 9 - Aplicação de PV Skin nas fachadas dos e difícios

Esta tecnologia vai a longo prazo permitir a incrementação da quantidade de energia solar fotovoltaica

produzida, uma vez que com esta solução muito dos inconvenientes da energia solar fotovoltaica

convencional desaparecem, nomeadamente os de ordem estética. A única desvantagem deste tipo de

instalação é de ordem económica, no entanto espera-se que a curto prazo esta tecnologia apresente

um preço muito mais competitivo.

A constituição do PV Skin é feita à base de células fotovoltaicas encapsuladas em vidro, ou seja, as

células solares ficam embebidas em resina, entre duas camadas de vidro, uma interior e outra exterior.

Sendo depois o painel suportado por uma estrutura metálica.

Figura 10 - Constituição do PV Skin



Este tipo de módulos pode ser adquirido em formatos grandes e estandardizados, até 200 x 300cm. O

que se apresenta como um vantajoso aspecto em termos de design dos edifícios e de instalação.

Comparação entre os vários tipos de materiais

O preço dos materiais que constituem a fachada do edifício representa sempre um factor importante na

escolha dos mesmos. Assim, se o preço do PV Skin não for competitivo dificilmente se conseguirá impor

face a outros materiais. No entanto, como podemos verificar pelo gráfico abaixo, o PV Skin apresenta já

um preço bastante competitivo com a mais valia de se poder obter lucros associados à energia que

produz.

- €

200,00 €

400,00 €

600,00 €

800,00 €

1.000,00 €

1.200,00 €

Metal Vidro"Parede"

Pedra ModuloFotovoltaico

Pedra Polida

Figura 11 - Comparação dos preços dos vários mater iais (preços/m^2)



3. Caracterização do mercado actual da industria fo tovoltaica

3.1 Descrição sobre a produção de energia fotovolta ica no Mundo

3.1.1 Estado Actual do Fotovoltaico Mundial

Os grandes princípios que orientam as politicas energéticas dos países desenvolvidos e que recolhem

um amplo consenso nas instituições internacionais (União Europeia, OCDE, Agência Internacional de

Energia) são: a segurança do abastecimento energético, com eficiência e qualidade; a garantia de

condições de qualidade e de preço para suporte da competitividade da economia; e a minimização dos

impactes ambientais sobre o ambiente em todas as fases e processos da cadeia de conversão

energética.

A primeira linha de estratégia é sem dúvida, o processo de liberalização dos mercados energéticos,

tendo em vista, antes de mais, melhorar a eficiência das cadeias energéticas e, assim, aumentar a

competitividade da economia. Uma segunda linha de estratégia consiste na diversificação dos

abastecimentos, quer em termos de fornecedores, quer em termos de fontes de energia, tendo em vista,

simultaneamente, tornar mais eficaz e menos poluente todo o sistema. Finalmente, a terceira linha de

estratégia, que actualmente recebe grande unanimidade, diz respeito à necessidade imperiosa de

aumentar significativamente o desempenho ambiental dos sistemas energéticos.

No contexto europeu, as preocupações com as alterações climáticas, com a redução da emissão de

gases de efeito de estufa, consequentemente a necessidade de cumprir as especificações impostas

pelo Protocolo de Quioto, levou à criação do programa “Intelligent Energy – Europe 2003-2006”, no

seguimento de outros programas.

Este programa pretende atingir dois objectivos globais: a promoção e a eficiência energética, reduzindo

as emissões de CO2 e consequentemente permitindo a diminuição em 2010 do consumo de energia em

18% e o aumento da quota de fontes de energias renováveis para 12% em 2010.

O Parlamento Europeu reforça a sua posição na área de energia, ao confirmar como prioridade absoluta

a promoção de electricidade produzida a partir de fontes de energias renováveis, e estabelecendo que

os estados membros publiquem relatórios de cinco em cinco anos contendo as metas indicativas

nacionais relativas ao consumo futuro da electricidade produzida a partir de energias renováveis.



3.1.2 Estimativas de Produção de Renováveis

Em Portugal, no ano de 2001, foi criado um programa que se pretendia a realização de 4.000 MW de

potência eléctrica a partir de energias renováveis, dos quais 3.000 MW através de energia eólica até

2010, ou seja, 39% do consumo bruto de electricidade ser feito a partir de fontes renováveis, implicando

este objectivo um investimento considerado de 5.000 milhões de euros.

A mudança de atitude relativamente ao uso de energias renováveis, já que em Portugal está fortemente

dependente do petróleo, possuindo uma elevada factura energética externa, alem das restrições

ambientais agravadas pelo uso ineficiente da energia fóssil.

3.1.3 Remuneração

Relativamente à produção de energia eléctrica com base em energias renováveis, o regime legal está

estabelecido no decreto-lei 189/88 de 27 de Maio, com a redacção que lhe foi dada pelo decreto-lei

168/99 de 18 Maio. Esse regime determina que toda a energia produzida é obrigatoriamente adquirida

pela distribuidora local de energia eléctrica, qualquer que seja a potência da instalação, excepto para

aproveitamentos hidroeléctricos, cuja potência está limitada aos 10 MW. Estabelece ainda os princípios

e a metodologia para o cálculo da tarifa de compra da energia eléctrica ao produtor pela rede pública.

Nesses princípios, inclui-se o reconhecimento da mais valia ambiental das energias renováveis,

relativamente aos combustíveis fósseis, para a produção e energia eléctrica. A tarifa paga ao produtor é

a soma do valor da energia produzida com o valor da mais valia ambiental. Embora estes princípios

ambientais se mantenham, foi aprovado um programa que altera a formula de calculo das tarifas pagas

aos produtores em regime especial, promovendo uma remuneração diferenciada por tecnologia e

regime de exploração e atribuindo destaque apropriado às tecnologias emergentes, como é o caso da

energia das ondas e da energia fotovoltaica, evidenciam um elevado potencial a médio prazo.

3.1.4 Programas de incentivo

Está em curso, pela União Europeia, um programa de incentivo para a promoção de energias

renováveis, o “Campaign for Take Off”, para alcançar a já referida meta dos 12% em energias

renováveis. Um dos objectivos deste programa é a produção de 3.000 MW de energia eléctrica a partir

de sistemas fotovoltaicos, o que, mesmo assim, representará menos de 10 W por pessoa.

A energia fotovoltaica tem tido vários programas de apoio não só a nível de sistemas isolados, mas

também ao nível de sistemas ligados à rede e integrados em edifícios. Através dos mesmos a

Alemanha pretende instalar num período de 10 anos 100.000 coberturas fotovoltaicas, num total de 300

MW, e a América algo como um milhão de telhados fotovoltaicos.



Figura 12 - Capacidade fotovoltaica instalada na U nião Europeia

Em Portugal, de acordo com o relatório anual da Agência Internacional de Energia, a potência de pico

de sistemas fotovoltaicos instalada até ao final de 1999 era de 865 kWp, dos quais cerca de 82% (710

kWp), correspondem a sistemas autónomos, sendo os restantes 18% (155 kWp) de sistemas ligados à

rede eléctrica. Onde se registou o maior aumento foi nos sistemas ligados à rede eléctrica que em 1998

representavam apenas 15 kWp, devido em grande parte ao programa “Ligue-se ao sol” da BP,

confirmando assim o interesse nos sistemas fotovoltaicos por parte de companhias associadas ao

petróleo.

Embora a potência instalada seja ainda baixa quando comparada com os outros países Europeus,

como a Áustria que com um recurso solar menor (2,5 MWp), tem-se verificado nos últimos anos um

aumento da potência instalada de cerca de 30% ao ano.

Neste caso, Portugal possui excelentes condições para o aproveitamento da radiação solar para fins

energéticos. Possui-se, em média, entre 2.200 e 3.000 horas de sol por ano, enquanto na Europa

Central os valores se situam tipicamente entre 1.500 e 1.700 horas por ano. Além disso, temos dos mais

favoráveis índices de transparência ou claridade da atmosfera. Como consequência da conjugação

destes dois factores, o nosso país é, na União Europeia, dos que em média mais energia solar recebe

na sua superfície, por metro quadrado (16,27 MJ/m2 em Lisboa, 10,99 MJ/ m2 em Paris, 9,19 MJ/m2 em

Londres, 9,54 MJ/m2 em Hamburgo e 16,29 MJ/m2 em Madrid).

Este mercado depende ainda muito do apoio por parte dos governos, fornecendo estes uma ajuda

económica fundamental como se pode constatar no caso do Japão, da Alemanha e da Espanha.



Figura 13 - Indústria fotovoltaica versus Quota de mercado

No caso da Alemanha, há já alguns anos que as entidades estatais concedem grandes subsídios para a

compra de equipamento solar térmico e garante a compra de electricidade fotovoltaica a preços

elevados. Este apoio ajusta as politicas ambientais e industriais, fomentando um novo sector de

empregabilidade ligado a tudo quanto são as necessidades do fotovoltaico, calculando-se mesmo, que

pela primeira vez, o seu facturamento ultrapassará a marca de um bilhão de Euros, contra 750 milhões

em 2003 e apenas 80 milhões em 1998 e os investimentos deverão criar quatro mil novos empregos. O

sector vive uma credibilidade efectiva, escolhendo os alemães o sol como fonte de energia preferida.

Também a Espanha possui, desde há muito, legislação de compra de energia excedente e tem uma

tarifa de compra de electricidade que estimula a geração fotovoltaica. No panorama europeu só a

França se encontra atrasada devido à preferência pela energia nuclear.

O elevado custo e o carácter de sazonalidade têm sido factores de retracção perante esta energia. E se

o primeiro pode ser resolvido com a economia de escala, já o segundo factor depende da tecnologia

conseguir resolver um dos problemas de sempre: o armazenamento de energia eléctrica.

No entanto, os custos de exploração são consideravelmente mais baixos que os dos sistemas

convencionais, o que faz com que o investimento inicial seja facilmente recuperado através da

poupança de energia resultante da introdução do sistema solar.



3.2 Quota de energia fotovoltaica na energia eléct rica utilizada

Mais uma vez são referidas as excelentes características climáticas que Portugal possui, podendo

atingir índices de produção entre os 1.000 e os 1.700 kWh por ano, por cada kWp instalado, através da

conversão fotovoltaica. Até ao final do ano 2000, Portugal tinha uma potência instalada de

sensívelmente 1.000kWp, ocupando 52% o sector doméstico (sistemas isolados da rede), 20% os

serviços (sistemas SOS, emissores das redes de telemóvel, parquímetros e outros), 26% sistemas

ligados à rede e 2% instalações para fins de I&D.

Ocupação dos Sistemas Fotovoltaicos

52%

20%

26%

2%

Sector doméstico (sistemasisolados da rede)

Serviços (sistemas SOS,emissores das redes de telemovel,parquimetros e outros)

Sistemas ligados à rede

Instalações para fins de I&D

Figura 14 - Integração dos sistemas fotovoltaicos nas várias aplicações

Pode-se, também, referir que a tecnologia associada a este sistema já se encontra bem desenvolvida,

conseguindo índices de eficiência entre os 15 e os 17%, sendo possível encontrar soluções bastante

agradáveis do ponto vista estético que se podem integrar num variadíssimo leque de situações.

É necessário melhorar o custo dos módulos fotovoltaicos, estando já a União Europeia interessada em

criar um grande mercado de sistemas fotovoltaicos instalados em estruturas de edifícios (telhados,

fachadas e superfícies envidraçadas) e directamente ligados à rede eléctrica local, favorecendo a

economia de escala da sua produção.

A tecnologia dos painéis fotovoltaicos permite converter directamente a energia solar em electricidade,

utilizando, normalmente, o silício como material conversor, possuindo a energia eléctrica produzida, um

elevado grau de fiabilidade.

Para esta conversão, a energia é captada durante o dia, tendo a inclinação dos painéis um papel

preponderante, e é armazenada em baterias, regularizando desta forma, o abastecimento obtido, tendo

em atenção os períodos de ausência de sol.



Esta tecnologia não emite GEE ou produz ruído, sendo assim, uma forma de produção de energia

eléctrica isenta de poluição. No entanto, a produção das células desenvolve alguns impactos ambientais

no seu processo de fabrico.

4. Comparação das tarifas utilizadas em vários paí ses O impressionante progresso que se tem verificado nas últimas décadas na tecnologia fotovoltaica, tem-

se reflectido na redução dos preços, o aspecto remuneratório (valorização da energia produzida) e o

custo das tarifas energéticas são bastante importantes, esperando-se que os custos de geração num

futuro próximo rondem 0.05-0.12 €/kWh.

Na seguinte tabela encontra-se as tarifas impostas nos diversos países.

País Tarifa de Alimentação SubsídiosAustria 0.6 €/kWh < 20 kW, 0.47 €/kWh > 20 kW -

Bélgica 0.15 €/kWh -

Chipre 0.12 – 0.26 €/kWh

Subsídios de investimento até 55%para investidores privados e superior a 40% para

companhias

Republica Checa 0.2 €/kWh

Subsídios de investimento de 30% (para investidores privados < 2kW; investidores

creditados < 20kW)

Dinamarca Sem tarifa especifica para fotovoltaico -

Estonia 0.07 €/kWh -

Filandia - Subsídiosde investimento acima dos 40%

França 0.30 €/kWh para a Córsega Subsídisos para aplicação em edificios

Alemanha

0.46 €/kWh minimo; em edificios e barreiras de som 0.57 €/kWh (< 30 kW), 0.55 €/kWh (> 30 kW) e 0.54 €/kWh (> 100 kW), e para

integração em fachdas de edificios 0.05 €/kWh. -

Grécia 0.08 €/kWh em ilhas e 0.07 €/kWh na capitalSubsídios nas concessões de 40-50% dos

custos totais

Hungria 0.073 €/kWh antes de 2010

Subsídios maximo de um 1 k€ para privados; companhias maximo de 140 k€; fundo anual 1.2

M€)

Irlanda Sem tarifa especifica para fotovoltaico -

Itália Sem tarifa especifica para fotovoltaico -

Estónia 0.15 €/kWhEmprétimos baixos garantido pelo fundo de

investimentos

LuxemburgoSistemas < 50 kW: municipais 0.25 €/kWh e investidores privados

0.45 €/kWhInvestimentos adicionais subsídios acima dos

40% (é tambem reduzido para sistemas >10kW)

Malta Sem tarifa especifica para fotovoltaico -

Holanda 0.068 €/kWh -

Polónia Sem tarifa especifica para fotovoltaico Taxas de incentivos

Portugal 0.41 €/kWh (sistemas < 5 kW) e 0.224 €/kWh (> 5 kW) Redução de taxas e aumento de subsídios

Eslováquia Sem tarifa especifica para fotovoltaico -

Eslovenia0.37 €/kWh (sistemas < 36 kW) e 0.065 €/kWh (> 36 kW) para 10

anosSubsídios acima de 40% para sistemas isolados

da rede

Espanha 0.396 €/kWh <100 kW ; > 100 kW 0.216 €/kWh Subsídiosde investimento

Suécia Sem tarifa especifica para fotovoltaico Subsídiosde investimento

Suiça 0.10 €/kWh Subsídiosde investimento

Reino Unido Sem tarifa especifica para fotovoltaico Subsídiosde investimento

Tabela 1 - Diferentes tarifas da energia solar foto voltaica dos vários países da Europa



A remuneração em Portugal da Produção em Regime Especial (PRE) está descrita no Decreto-Lei

168/99. Esta remuneração tem como base o conceito de custos evitados nas áreas do investimento

(evita investir numa central), exploração (evita reforçar a rede e é necessário menos pessoal) e perdas

(pois a distância de transporte é menor – produção descentralizada).

4.1 Tarifas mais favoráveis para as energias renová veis (parcela ambiental)

• Parcela fixa:

mmedmpotrefm POTCOEFUPFVDRPF ,,)()( =

PF(U)ref=5,44 €/mês

COEFpot,m: Garantia de potência proporcionada à rede dec

m

POT

ECR

576;

POTmed,m: Potência média disponibilizada no mês m

m

mdec NDM

ECRPOT

24;min ;

• Parcela variável (custos de exploração e manutenção de um meio de produção cuja a construção é

evitada):

mrefm ECRUPVVRDPV )()( =

PV(U)ref: 0,036 PTE/kWh

• Parcela ambiental:

mrefrefm ECRCCRUECEVRDPA )()( =

ECE(U)ref=2.10-5 €/g CO2 evitado;

CCRref=370 g/kWh por CO2evitado.

Majoração ambiental:

Centrais fotovoltaicas (Ptotnac<150MW):

• P>5 kW: Z=35

• P<5 kW: Z=52

Fornecimento de energia e potência no mês m:

[ ] ( )LEVIPC

IPCZVRDPAVRDPVVRDPFKMHOVRD

ref

mmmmmm −

⋅++= −

1

1)()()( 1

KMHOm: Coeficiente de modulação associado ao período de fornecimento. Tem valor um porque não há

opção por um valor diferente.

LEV: Perdas evitados na rede [0,015 (P >= 5MW); 0,035 (P < 5MW)].



5. Criação de uma base de dados

Tornou-se necessário para a ENC a elaboração de uma base de dados que articulada com um

programa, filtra-se para cada implementação e de acordo com as características da mesma o material

que se adequava ao projecto em questão.

A base de dados foi efectuada através do uso do software de programação “Visula Basic 6.0” e do

software de criação de bases de dados “Microsoft Access”, esta base de dados permitiu-nos armazenar

toda a informação recolhida no estudo do mercado.

Assim, foram elaboradas 4 bases de dados, Painéis Fotovoltaicos, Reguladores de Carga, Inversores e

Baterias.

Estas quatro bases de dados foram elaboradas de uma forma independente sendo posteriormente

agrupadas no projecto final, a página inicial do programa dá-nos a possibilidade de escolher qual a base

de dados que pretende-mos iniciar.

Figura 15 - Base de dados



Depois de fazermos a selecção da base de dados, inserimos nos campos em branco as características

técnicas do material pretendido de maneira a se efectuar a pesquisa pretendida.

No caso da base de dados dos painéis fotovoltaicos, aparecem os seguintes campos:

• Tipo tecnologia

Pode ser preenchido das seguintes formas:

• Monocristalino;

• Policristalino;

• Amorfo;

• Todos.

• Potência Painel Fotovoltaico

Este pode ser preenchido por valores que se encontram entre o intervalo de [5,195] e apresentam um

incremento de 5 watts entre cada valor e o campo “Todos”.

Após a selecção pretendida, carrega-se no botão pesquisar e é retornada a pesquisa efectuada na base

de dados, são retornados todos os painéis fotovoltaicos que se encontram dentro da gama

seleccionada.

A base de dados dos painéis fotovoltaicos apresenta os seguintes campos:

• Nome Comerciante;

• Nome Fabricante;

• Referência;

• Potência Máxima;

• Tensão em circuito aberto - Voc;

• Corrente de curto circuito - Isc;

• Tensão à máxima potência -Vmp;

• Corrente à máxima potência - Imp;

• Tecnologia;

• Preço.



Figura 16 - Base de dados de painéis fotovoltaicos

No caso da base de dados dos Reguladores de carga, aparecem os seguintes campos:

• MPPT

Que pode ser preenchido das seguintes formas:

• Todos;

• Sim;

• Não.

• Tensão do sistema

• Todos;

• 12 V;

• 24 V;

• 48 V.

• Corrente máxima do regulador

Neste campo deve ser inserido o valor máximo da corrente que se pretende que o regulador suporte, e

a base de dados retorna todos os reguladores com as características pretendidas que apresentam uma

corrente igual ou superior à corrente máxima inserida.



Após ter feito a selecção pretendida, carrega-se no botão pesquisar e é retornada a pesquisa efectuada

na base de dados, são retornados todos os reguladores de carga que se encontram dentro da gama

seleccionada.

A base de dados encontra-se programada de maneira a que se não forem introduzidos neste campo

números inteiros retorne uma mensagem de erro avisando o utilizador.

Figura 17 – Base de dados reguladores de carga

A base de dados dos reguladores de carga apresenta os seguintes campos:



• Referência;

• Corrente Máxima;

• Tensão do regulador de carga;

• MPPT;



• Preço.

No caso da base de dados dos Inversores, aparecem os seguintes campos:

• Potencia Máxima (kW)

Neste campo deve ser inserido o valor máximo da potência (kW) pretendida, a base de dados retorna

todos os inversores com as características pretendidas que apresentam uma potência máxima de saída

igual ou superior à potência máxima pretendida.

• Tensão de entrada

• Todos;

• 12 V;

• 24 V;

• 48 V.

• Corrente máxima de saída do inversor.

Após se ter feito a selecção pretendida, carrega-se no botão pesquisar e é retornada a pesquisa

efectuada na base de dados, são retornados todos os reguladores de carga que se encontram dentro

da gama seleccionada.

Terão de ser introduzidos neste campo números decimais, caso contrário, vai retornar uma mensagem

de erro avisando o utilizador. Os números decimais devem ser representados com vírgula.

A base de dados dos reguladores de carga apresenta os seguintes campos:



• Referência;

• Tensão entrada;

• Tensão saída;

• Potência;

• Preço.



No caso da base de dados das Baterias, aparecem os seguintes campos:

• Capacidade de corrente (Ah)

Neste campo deve ser inserido o valor máximo da Capacidade de corrente (Ah) que se pretende que a

bateria disponha, e a base de dados retorna todas as baterias com as características pretendidas que

apresentam uma capacidade de corrente de saída igual ou superior à capacidade de corrente

pretendida.

A base de dados encontra-se programada de maneira a serem introduzidos neste campo números

inteiros, caso contrário, retornará uma mensagem de erro avisando o utilizador.

• Tensão das baterias

• Todos;

• 2 V;

• 12 V.

• Tipo construtivo

• Estacionária;

• Monoblock.

Após se ter feito a selecção pretendida, carrega-se no botão pesquisar e é retornada a pesquisa

efectuada na base de dados, são retornadas todas as baterias que se encontram dentro da gama

seleccionada.

A base de dados das baterias apresenta os seguintes campos:



• Referência;

• Tensão;

• Capacidade;

• Tipo;

• Preço.



Figura 18 - Base de dados baterias

6. Regras Gerais de Dimensionamento de Sistemas Fot ovoltaicos

Procedimento rápido:

Na etapa seguinte do estágio realizado na ENC, foi-nos solicitado que elaborássemos um documento

que serviria como base de trabalho para o futuro dimensionamento de sistemas fotovoltaicos. Este

documento serviria para a empresa dar uma resposta rápida e concisa ao cliente, de modo a identificar

um conjunto de parâmetros que permitisse de acordo com o tipo de cliente, oferecer o melhor serviço,

quanto ao tipo de sistema fotovoltaico a instalar. A potência e o custo da instalação são factores chave

nesta avaliação.

Com este conjunto de respostas rápidas a ENC conseguiria estimar a instalação necessária e

consequentemente filtrar os projectos que lhe chegam as mãos.

Se fosse necessário dimensionar através de um sistema base (folha de Excel), todos as solicitações de

projecto, haveria uma perda desnecessária de tempo e de recursos. È necessário dar uma resposta ao

cliente quanto ao custo do sistema, essa estimativa permite avaliar o real interesse do cliente, fazendo a



ENC um estudo mais elaborado da implementação ou então dirigindo o cliente para implementações

mais económicas.

Com o conhecimento já existente na empresa sobre este tipo de sistemas e com a nossa formação

nesta área foi elaborado um guião que serviria para filtrar os pedidos de informação de possíveis

projectos.

Assim definiu-se como ponto de partida o objectivo da instalação. A partir do momento que o cliente

entra em contacto com a ENC deve ser questionado imediatamente acerca do objectivo da instalação.

Com a experiência adquirida pela ENC, sabe-se que normalmente este tipo de projectos apresenta um

dos seguintes objectivos.

• Aquecimento de água;

• Caso Isolado;

• Produtor consumidor;

• Produtor em regime especial.

A partir desta informação é possível dar-mos logo algumas respostas ao cliente. Se o objectivo for o

aquecimento de água deve-se informar o cliente de que para essa situação a melhor opção é a

instalação de um sistema solar térmico.

Se o objectivo for a instalação de um sistema para alimentação de situações isoladas em que não

existe rede eléctrica, sabe-se que à partida o sistema fotovoltaico é uma boa solução e deve-se então

passar ao estudo mais aprofundado da situação. Saber qual a intenção do cliente, ou seja, a aplicação

do sistema (ex. bombagem de água para irrigação, sinalização, alimentação de sistemas de

sinalização). Depois de saber aplicação do sistema prevê-se uma estimativa da carga alimentar.

Normalmente os sistemas isolados não ultrapassam uma instalação de 5kWp, rondando um custo total

de 8.000€, por kW instalado, incluído todos os equipamentos necessários e o custo da instalação.

Se o objectivo do cliente for a instalação de um sistema fotovoltaico com o intuito de ser um

produtor/consumidor, ou seja, vender energia à rede e por outro lado, consumir parte da energia

produzida, deve-se então informar o cliente da legislação existente e das suas condicionantes. O

cliente deve ser informado que a instalação tem de ter menos de 5 kWp instalado, que existe a

necessidade de consumir metade da energia produzida e que o preço pago pela restante energia será

de 25 cêntimos por kWh.

Poderemos informar logo o cliente que este tipo de instalações apresenta uma recuperação do

investimento a longo prazo. O retorno do investimento será normalmente conseguido após 20 anos de

vida útil do projecto. Sendo este período bastante moroso, e tendo em conta que o período de vida útil

de uma instalação fotovoltaica são 25 anos desaconselha-se a instalação, no entanto ressalva-se a

parte ambiental.



No caso do cliente ser um produtor em regime especial alerta-se para o elevado custo da instalação,

uma vez que são sistemas de elevada potência instalada, e ainda para o local onde se pretende

instalar. O processo de licenciamento é outro dos entraves, levando normalmente vários anos a ser

aprovado. Assim quando a instalação de um sistema fotovoltaico não se apresenta como uma solução

viável, a ENC normalmente encaminha os seus clientes para outras soluções. Porem é de salientar

que esta solução é bastante lucrativa.

Em todos os casos exceptuando o produtor em regime especial, terá que se fazer uma auditoria

energética verificando as cargas alimentar, dando uma margem de segurança no dimensionamento do

sistema, tornando-o fiável.

Uma correcta análise do recurso solar e do local onde será instalado o equipamento é outro dos

pontos, que se terá em consideração uma vez que o rendimento do sistema é bastante afectado com

a variação do recurso solar ou pelo aparecimento de sombras.



D im e ns ion a m e n to

R ecu rso so la r do lo ca l

C o n su m os e re qu is itos d o

d im e n s io n a m en to

T e cno log ia s e co n fig u ra çã o d o s is te m a

C u sto s d a In s ta la çã o

C a rac te rís ticas d a In s ta la çã o

F ia b ilid a d e

Figura 19 - Fluxograma dos parâmetros necessários para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

6.1 Estudo e execução do dimensionamento de sistem as fotovoltaicos

Depois de se dar ao cliente uma resposta rápida e de fazer uma avaliação do que o cliente pretende e

caso se reconheça que existe possibilidade de viabilidade, passa-se para o estudo e dimensionamento

do sistema fotovoltaico. O primeiro parâmetro que há necessidade de conhecer é a energia que o

sistema irá ter de fornecer. Torna-se então indispensável a realização de uma auditoria energética.



Esta auditoria energética tem como objectivo identificar todas as cargas que serão necessário alimentar.

Deve ser auditada a potência que estas cargas consomem bem como o tipo de carga, isto é, se a carga

é AC ou DC, alimentada em corrente alternada ou corrente continua respectivamente.

Deve também ser identificado o tempo médio de funcionamento das cargas, para se chegar à energia

consumida pelas mesmas.

Existe também a necessidade de conhecer o espaço existente para a implementação do sistema. Por

último, deve ser conhecido o fim a que se destina a implementação para serem discutidos aspectos

relativos a necessidade ou não de armazenamento de energia e estratégias optimização no

funcionamento do sistema.

A estimativa dos consumos deve então ser feita a partir das seguintes estimativas, tendo em atenção

algumas perdas que vão existir nos cabos e no inversor, assim devemos utilizar as seguintes

expressões para fazermos uma correcta auditoria.

Consumos DC:

∑ ××+= − HPPCLDC )1( )10(

Consumos AC:

∑ ××+×+= −− HPPIPCLAC )1()1( )10()10(

PC(0-1) – Factor de segurança de perdas nos cabos, cerca de 15%; PI(0-1) – Factor de segurança de perdas no(s) ineversor(es), cerca de 20%.



Figura 20 - Fluxograma do estudo e execução do dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

Depois de estes dados serem recolhidos junto do cliente é então possível partir para o projecto,

dimensionamento e depois para a implementação do sistema fotovoltaico.

È evidente que muitas vezes os sistemas que se pretendem dimensionar podem funcionar

exclusivamente em corrente contínua, dispensa-se o inversor e alimenta-se os equipamentos através do

regulador de carga evitando-se perdas desnecessárias.

È necessário ter em conta que este sistema irá ter como fonte de energia o sol, como este não

apresenta a mesma radiação durante o ano todo é necessário ter informações relativamente à radiação

média solar num determinado local durante o ano. Este dado é possível obter através da utilização do

software “RetScreen” ou através da consulta da seguinte página web

http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/sunraddayframe.php?en&europe.

Existem três tipos de dimensionamento: • Método do pior mês

- Dimensionamento para o pior mês de radiação solar;

- Inclinação dos painéis igual à latitude +15º;

- Conhecer a carga em Dezembro;

- Conhecer a autonomia necessária para Dezembro.

• Método do balanço de energia

- A energia produzida pelo painel deve ser igual à energia consumida num determinado período.

• Método da probabilidade de perda de carga

• Auditoria energética.

• Identificar a alimentação das cargas;

• Tipo; • Duração; • Potência.

• Inspecção do local a instalar;

• Espaço disponível.

• Definição de estratégia de optimização.

http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/sunraddayframe.php?en&europe



- Método detalhado em que se calcula o diagrama de produção e diagrama de consumo estimando-se a

probabilidade de não alimentar a carga.

6.2 Dimensionamento do material necessário para a implementação de um sistema fotovoltaico isolado Neste ponto vamos fazer a elaboração do raciocínio “rápido”, necessário para se dar uma estimativa ao

cliente do número de painéis fotovoltaicos necessários, capacidade da(s) bateria(s) “autonomia” e ainda

as características do inversor(es) e dos regulador(es) de carga, de acordo com o sistema pretendido.

Foi definido que se utilizaria primordialmente reguladores de carga do tipo MPPT, uma vez que se

consegue obter um maior rendimento do sistema, devido ao facto deste regulador funcionar sempre á

potência máxima.

Foi também definido que na elaboração do dimensionamento seria sempre utilizado o método do pior

mês.

O cálculo da energia produzida pelo painel pode ser efectuado de três maneiras diferentes.

Energia produzida diariamente pelo painel se o sistema estiver a utilizar um regulador de carga que utiliza a tecnologia MPPT (Maximum Power Point Tacker)

MPPTmm VIHPSMPPTdiaE η×××= max_max___

1000tH

HPS=

E_dia_MPPT - Energia diária produzida por um painel no método do pior mês;

HPS (h/d) - Horas por dia em que existe a radiação solar de 1000 (W/m2);

Ht (Wh/m2/d) - Radiação solar de 1000 (W/m2) por dia;

ηMPPT – Rendimento do regulador de carga MPPT

))25(1()º25()( maxmax_

−×+×= ccmTITI α

Imax(25ºC) - Corrente máxima do painel fotovoltaico a 25ºC, fornecido pelo fabricante do painel;

Im_max - Corrente máxima do painel corrigida, devido à temperatura;

α - Coeficiente de temperatura da corrente, fornecido pelo fabricante do painel;

))25(1()º25()( maxmax_

−×+×= ccmTVTV β

Vmax(25ºC) - Tensão máxima do painel fotovoltaico a 25ºC, fornecido pelo fabricante do painel;

Vm_max - Tensão máxima do painel corrigida, devido à temperatura;

β - Coeficiente de temperatura da tensão, fornecido pelo fabricante do painel;



)/(800

20)/()(º

22

mW

NOCTmWETCT ac

−×+=

E – Radiação média no pior mês;

Ta – Temperatura ambiente;

Tc - Temperatura corrigida.

Energia produzida diariamente pelo painel se o sistema estiver ligado directamente à bateria e se admitirmos que toda a corrente gerada é absorvida

baterianmsc VIHPSdirectodiaE ___ ××=

1000tH

HPS=

E_dia_directo - Energia diária produzida por um painel no método do pior mês;

HPS (h/d) - Horas por dia em que existe a radiação solar de 1000 (W/m2);

Ht (Wh/m2/d) - Radiação solar de 1000 (W/m2) por dia;

Vn_bateria - Tensão nominal da bateria.

))25(1()º25()( −×+×= csccmsc

TITI α

Isc(25ºC) - Corrente de curto circuito do painel fotovoltaico a 25ºC, fornecido pelo fabricante do painel;

Imsc - Corrente curto circuito máxima do painel corrigida, devido a temperatura;

α - Coeficiente de temperatura da corrente, fornecido pelo fabricante do painel.

)/(800

20)/()(º

22

mW

NOCTmWETCT ac

−×+=

E - Radiação média no pior mês;

Ta - Temperatura ambiente;

Tc - Temperatura corrigida.

Número de painéis necessário:

NDCLEdia

ElNm

××= 2,1



Nm - Número de painéis fotovoltaicos;

El - Energia consumida pela carga num ciclo de consumo * 1,2 (factor de segurança);

Edia - Energia diária produzida por um painel no método do pior mês (este valor depende das

características do painel escolhido e da irradiação média por dia no pior mes (W/m2/d), este valor para o

nosso país varia entre 2600-3000 aproximadamente);

NDCL - Número de dias de um ciclo de consumo.

Capacidade necessária:

batPDNDCl

NDAElC

η×××=

max

El - Energia consumida pela carga num ciclo de consumo;

NDA – Nº de dias de autonomia desejados;

NDCL – Número de dias de um ciclo de consumo;

PDmax – Profundidade de descarga máxima (70%) (Nota: não se deve efectuar a descarga total da

bateria, uma vez que se reduz substancialmente a sua duração média de vida);

η bat- Eficiência da bateria (aproximadamente 85%).

mercadobatCapacidade

necessáriaCapacidadeNb

__

_=

Nb - Número de baterias necessário. Número de reguladores de carga:

Corrente mínima do regulador e MPPT =seriepaineisN

totalpaineisNCax

__º

__º)º25(Im3,1 ×× (A)

Nº_reg_carga =)(___

)(____

AmáximaentradadeCorrente

AMPPTreguladordomíninaCorrente

Nota: a corrente de entrada máxima é característica de cada regulador de carga. Número de inversores:

Nº_inv =invnomPot

instaladaPot

__

_



Pot_instalada - É determinada pela auditoria efectuada inicialmente. Nota: A Pot_nom_inv depende do inversor escolhido.

O sistema deve ser dimensionado de maneira a que a corrente nominal para o qual o regulador de

carga e bateria estão dimensionados seja superior a 30% da corrente máxima do painel fotovoltaico.

A potência de saída do inversor, isto é, a potência de saída do sistema deve ser dimensionada para a

máxima carga AC.

Dimensionamento da cablagem:

O dimensionamento da cablagem do sistema deve ser efectuado de acordo com regras técnicas

definidas, a cablagem que efectua a ligação entre o painel fotovoltaico e o regulador de carga deve

apresentar uma secção que permita que a queda de tensão entre estes dois elementos seja inferior a

3%. A secção de cabo que interliga o regulador de carga e as baterias deve ser tal que a queda de

tensão seja inferior a 1%, por último a secção do cabo entre o regulador de carga e as cargas seja

inferior a 5%.

A secção pode então ser obtida através do seguinte cálculo:

VadmV

IlS

n ∆××××

= max2 ρ

ρ (mm2/m) - Resistividade do material condutor;

l(m) - Comprimento do cabo;

Imax(A) - Corrente máxima no cabo;

Vn(V) - Tensão nominal do sistema, imposto pelo gerador fotovoltacio;

∆Vadm (%) - Variação máxima da queda de tensão admissível.



6.3 Eficiência de um sistema fotovoltaico

A eficiência de um sistema fotovoltaico depende: da eficiência dos vários componentes do sistema,

da forma como se interligam e coordenam entre si e, ainda do tipo de cargas que o sistema pretende

alimentar.

6.3.1 Perdas e Rendimento

O rendimento do painel depende da radiação solar, da temperatura, da tensão e da sujidade do

painel. O valor nominal do rendimento é fornecido pelos fabricantes. Caso não seja fornecido

directamente pode ser deduzido a partir da potência de pico e da área do painel. A potência de pico é a

máxima potência que o painel consegue debitar em condições de teste standard.

A

Pphp ×= 100

hp - Rendimento do painel (%);

Pp - Potência de pico do painel (kWp);

A - Área do painel (m2).

O rendimento e a potência de pico devem ser calculadas para as condições STC (standard test

conditions) radiação solar de 1kW/m2 e a uma temperatura de 25ºC.

As perdas na bateria 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 corrigir este último tipo de perdas deve proceder-se a um correcto dimensionamento do

conversor CC/CC.

As perdas do inversor dependem da magnitude e das características da carga que está a alimentar,

sendo estas perdas aproximadamente 10% do valor na carga.

6.3.2 Índice de performance

Para avaliar a eficiência global do sistema são consideradas duas componentes:

A primeira diz respeito ao rendimento das fontes de energia e considera que o sistema está a funcionar

com uma performance de 100% sendo independente da carga. Ou seja, para um determinado sistema,

o melhor rendimento é aquele que corresponde apenas ao rendimento dos geradores não considerando



qualquer aparelhagem que complementa o sistema, sendo ignoradas as perdas nas baterias,

carregadores, inversores etc. Assim a energia de saída das fontes de energia será:

AhpEsEsf ××=

Esf - Energia de saída da fonte de energia (kW/ano);

Es - Energia solar (kWh/m2/ano).

A segunda diz respeito ao Índice de performance (PR, performance ratio) sendo este o valor percentual

que mede o afastamento do desempenho do sistema em relação às condições óptimas de

funcionamento. Este índice dá uma medida da razão entre a energia realmente consumida pelas cargas

e a energia que o sistema é capaz de produzir.

Este índice de performance tem valores que dependem do tipo de sistema a alimentar, vejamos:

Os sistemas isolados para aplicações domésticas apenas precisam de fornecer a energia que as cargas

pedem. A melhor ou pior utilização da energia disponível depende do controlo e da monitorização do

nível de carga por parte dos utilizadores. Os valores típicos de PR para pequenos sistemas isolados

estão entre 30% e 60% e os índices de performance são usualmente baixos se os sistemas foram

recentemente instalados mas, no entanto, aumenta rapidamente à medida que o utilizador compra mais

aparelhos eléctricos.

A energia fornecida à carga será dada por:

AhpEsPREss ×××=

Ess - Energia fornecida à carga (kWh/ano);

PR - Índice de performance.



6.4 Esquemas unifilares dos sistemas fotovoltaicos

Figura 21 - Esquema unifilar de um sistema fotvolt aico para funcionamento isolado

Figura 22 - Esquema unifilar de um sistema fotovol taico para ligação à rede

Depois da análise de sistemas fotovoltaicos isolados foi criada uma folha de dimensionamento a pedido

da ENC, com o intuito de auxiliar no correcto dimensionamento, tendo em conta vários critérios de

fiabilidade e segurança.

7. Processo de implementação de sistemas fotovolta icos

Neste ponto do nosso estágio e depois de desenvolvermos as actividades atrás referidas que passaram

pela análise do mercado fotovoltaico e pelo conhecimento das regras de dimensionamento começamos

efectivamente a dimensionar sistemas fotovoltaicos. Numa primeira abordagem dimensionamos

sistemas fotovoltaicos para serem instalados numa situação isolada.



7.1 Casos Isolados

7.1.1 Dimensionamento Parque Santa Maria da Feira

A ENC recebeu a solicitação por parte da Câmara Municipal de Santa Maria da Feira para a realização

de o estudo de electrificação de zonas de um parque municipal.

Este parque apresentava várias particularidades que tiveram de ser estudadas. O parque situado no

concelho de Santa Maria da Feira terá a extensão de aproximadamente 15 Km e atravessará todas as

freguesias do concelho. O parque irá ficar situado junto as margens do rio Uíma. Nestas margens

existem moinhos que se encontram actualmente abandonados, com a execução do plano do parque

pretende-se que estes moinhos sejam recuperados e utilizados para espaços de lazer e de cultura.

Assim a solicitação da Câmara Municipal de Santa Maria da Feira a ENC vai no sentido de electrificar

estes espaços da forma mais adequada.

Uma vez que a extensão do parque é bastante grande e o mesmo se situa num terreno acidentado

além de ficar inserido numa zona de reserva natural protegida não é possível proceder a instalação de

um linha eléctrica na extensão total do parque.

Para resolver este problema a ENC estudou a possibilidade de electrificar estes espaços através da

instalação de um sistema fotovoltaico em regime isolado.

A adopção por um sistema solar fotovoltaico insere-se numa politica estratégica de desenvolvimento

sustentável, tendo como principais objectivos a adopção de uma solução viável do ponto de vista

económico, bem como também uma solução do ponto de vista social de impacto bastante positivo uma

vez que consciencializa as pessoas para a necessidade de optar cada vez mais pelas energias

renováveis.

A tecnologia fotovoltaica é, assim, o caminho ideal para gerar energia através de uma fonte inesgotável

e não poluente.

No projecto em estudo, soluções com integração de energia fotovoltaica apresentam-se como uma

excelente opção que levam à preservação do ecossistema envolvente, ou em locais isolados que

impõem dificuldades em termos de acessibilidades com vista à sua electrificação.

7.1.1.1 Descrição da instalação O sistema fotovoltaico terá uma potência total de 1.6 KVA, sendo objectivo a alimentação do sistema

isolado.

A instalação será constituída por diversos painéis solares fotovoltaicos, inversor (es), estrutura de

suporte sistema de regulação de potência, sistema de armazenamento de electricidade (baterias) e um

conversor DC/AC.



Foi estudado o local e verificou-se que havia espaço disponível para a instalação dos painéis sem que

estes fossem atingidos por sombras de qualquer tipo.

7.1.1.2 Dimensionamento do sistema 7.1.1.2.1 Caracterização do recurso solar local e consumos previstos Considerando a radiação solar local, nomeadamente a radiação média diária no mês mais desfavorável

(Dezembro), definem-se as especificações necessárias de modo a dimensionar os restantes

componentes do sistema com vista ao fornecimento de energia necessária num ciclo de consumo

(33.936Wh).

Características do local e consumos previstos

Temperatura ambiente no local (ºC) 11,65556 TaRadiação média por dia no pior mês (Dezembro) (Wh/m 2/d) 2870 H

Número de horas com radiação 1KW/m2 (h) 2,87 HPS

Energia consumida num ciclo de consumo (Wh) 33936 ElRadiação média no pior mês (W/m2) 344,2778 ENúmero de dias de um ciclo de consumo (dias ) 7 NDClAutonomia 2 NDA

Tabela 2 - Características do local e consumos previstos

7.1.1.3 Estimativa de consumos De forma a dimensionar correctamente o sistema solar fotovoltaico, foram estimados os seguintes

consumos diários, como se pode visualizar na tabela seguinte. O equipamento que seria necessário

alimentar, e o tempo de funcionamento estimado foi fornecido pelo cliente.

Estimativa de Consumos Diários

Sistemas a alimentar Potencia (W) Tempo Estimado de Funcionamento (h) AC/DC Energia consumida (w.h)Iluminação interior 216 3 DC 648

Iluminação exterior 1250 3 DC 3750Eqquipamento Auxiliar (Ref. Portatil) 90 5 AC 450TOTAL 1556 - 4848

Tabela 3 - Estimativa dos consumos diários

Iluminação Interior:

• 3 (três) pontos de luz, com 2*36W por ponto de luz.

Iluminação Exterior:

• 25 (vinte e cinco) candeeiros com potência de 50W cada.

Equipamento Auxiliar:

• Considerou-se um computador portátil com uma potência de 90W.



Após se ter efectuado a estimativa de consumo utilizou-se a folha de Excel que anteriormente se tinha

produzido para efectuar o correcto dimensionamento do sistema.

Na estimativa de consumo diário foi imposto pelo cliente que o sistema alimenta-se 25 candeeiros

exteriores e que cada um teria a potência de 50W.

No dimensionamento do sistema foram utilizados dois tipos de painéis possíveis. Utilizou-se painéis do

tipo Amorfo e painéis do tipo Policristalino. Verificou-se que a utilização de painéis amorfos ficaria mais

barata relativamente a tecnologia policristalina, no entanto, por motivos de espaço optou-se pela

instalação de painéis policristalinos.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Policristalino Amorfo

m^2

Figura 23 – Dimensionamento de Santa Maria da Feir a, área utilizada

Desta forma, haverá a necessidade de ter um sistema com potência de 1.5 kWp , para o qual é

necessário cerca de 15 m^2 de área disponível para a instalação dos painéis. No entanto e devido a

necessidade de espaço para instalação dos outros componentes que fazem parte do sistema, estima-se

que este ocupe cerca de 18 m^2 de área total.

7.1.1.4 Custos de investimento

Os custos de investimentos estimados pela ENC para o projecto em causa serão os seguintes:



Custos InvestimentoModelo Quantidade Preço (€) Custo TOTALPaineis 12 560,00 € 6.720,00 €Baterias 8 169,00 € 1.352,00 €Inversores 1 217,34 € 217,34 €Reg. Carga 2 514,06 € 1.028,12 €Estrutura de Apoio - - 933,60 €Instalação - - 1.000,00 €cabos 380 4,17 € 1.584,98 €TOTAL 12.836,04 €-

Tabela 4 - Custos do Projecto

7.1.2 Dimensionamento Reservatórios de agua no Conc elho de Oliveira de Azemeis

Figura 24 – Reservatório de água

O presente estudo, solicitado pela Câmara Municipal de Oliveira de Azeméis, teve como objectivo

primordial efectuar a análise das condições do Reservatório de Água, nomeadamente no que diz

respeito à electrificação do local em questão para análise de viabilidade de implementação de um

sistema solar fotovoltaico. Estes reservatórios são diferenciados através do número de válvulas

pertencentes a cada reservatório (2 ou 4 válvulas). Estes estão localizados nos seguintes locais:



- Rua D. Almira Brandão (Cucujães Picoto) --- 2 válvulas motorizadas;

- Lugar do Pinhal (Loureiro) --- 4 válvulas motorizadas;

- Travessa do sanatório (Lações de baixo) --- 4 válvulas motorizadas;

- Rua Dr. Silva Lima (Lações) --- 2 válvulas motorizadas;

- Rua Dr. Prof. Ângelo Lima (Lações Centro de Saúde) --- 2 válvulas motorizadas.

Para o dimensionamento do sistema foram levados em consideração factores diversos, tais como os

consumos previstos e requisitos de fiabilidade, recurso solar local e a tecnologia de configuração do

sistema.

Com base nos dados recolhidos foi efectuado o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico com

vista ao abastecimento eléctrico de um Reservatório de Água (com duas e quatro válvulas).

7.1.2.1 Descrição da instalação

O sistema fotovoltaico terá uma potência total de 0,9 KVA (para duas válvulas) e 1,19 KVA (para quatro

válvulas), sendo objectivo a alimentação do sistema isolado.

A instalação será constituída por diversos painéis solares fotovoltaicos, inversor (es), estrutura de

suporte sistema de regulação de potência, sistema de armazenamento de energia (baterias) e um

conversor DC/AC.

Fez-se um estudo para escolher qual a tecnologia a adoptar, se policristalina ou amorfa, como não

havia qualquer restrição de espaço optou-se pela tecnologia amorfa em todos os reservatórios, tendo

um custo inferior.

Os painéis foram escolhidos de modo a garantir o fornecimento da energia necessária para o pior mês,

sendo para esta situação o mês de Dezembro. Para tal calculámos a energia diária produzida pelo

painel. Para este cálculo foram necessários os valores (calculados) das Horas de Pico de Sol (HPS), a

Corrente e Tensão Máximas do Painel.

A escolha das baterias foi baseada em alguns critérios importantes, pois, como foi referido, a eficiência

do sistema depende fortemente das condições a que estas se encontram.

O valor nominal da tensão escolhido foi 24 V, mas, uma vez que não existe no mercado baterias com

este valor, optou-se por associar em série duas de 12 V cada. Tentando garantir um menor desgaste da

bateria, utiliza-se, apenas, 70% da sua capacidade evitando danificá-la. Um critério importante e com

grande peso na sua escolha (influenciando bastante o valor da sua capacidade) é o numero de dias de

autonomia com capacidade de alimentar uma carga, caso as condições climatéricas não sejam as

ideais. No caso em estudo, era apenas pretendido uma autonomia de dois dias de funcionamento à

plena carga.



Introduzindo valores de rendimento, profundidade de descarga máxima e tensão nominal na folha de

Excel e, em função do valor dos consumos diários, foi calculado o número de baterias em paralelo

necessárias para garantir a alimentação pretendida. O valor obtido foi quatro baterias. Tendo em

atenção estes aspectos e também o aspecto económico, a escolha da bateria recaiu para o modelo

Monobloc OPzS Solar 12V - 250Ah.

Tendo em conta a potência máxima em corrente alternada estimada (178,5 W), e admitindo uma

tolerância de 30% neste valor. Por seu lado, os painéis apresentam uma tensão de 24 V. O inversor

escolhido terá assim que satisfazer estes dois requisitos. Como tal, escolheu-se o inversor Série Studer

AJ 252. Este inversor apresenta uma tensão de entrada de 24 V e uma potência de saída de 250 W.

Tem também a vantagem de ser especialmente indicado para sistemas fotovoltaicos.

NOTA: É desejável que não existam sombras a incidir, em nenhum momento nos painéis.

7.1.2.2 Dimensionamento do sistema

7.1.2.2.1 Caracterização do recurso solar local e consumos previstos

Considerando a radiação solar local, nomeadamente a radiação média diária no mês mais desfavorável


componentes do sistema com vista ao fornecimento de energia necessária num ciclo de consumo

21.786Wh (para duas válvulas) e 21.903Wh (para quatro válvulas).

Características do local

Temperatura ambiente no local (ºC) 11,65556 TaRadiação média por dia no pior mês (Dezembro) (Wh/m 2/d) 2870 H

Número de horas com radiação 1KW/m2 (h) 2,87 HPS

Energia consumida num ciclo de consumo (Wh) 33936 ElRadiação média no pior mês (W/m2) 344,2778 ENúmero de dias de um ciclo de consumo (dias ) 7 NDClAutonomia 2 NDA

Tabela 5 - Características do local e consumos previstos

Estimativa de consumos

De forma a dimensionar correctamente o sistema solar fotovoltaico, foram estimados os seguintes

consumos diários, como se pode visualizar na tabela seguinte. Tendo em conta a informação dada pelo

cliente dos equipamentos constituintes do sistema.



Estimativa de Consumos diários:

Iluminação Interior:

• 2 (dois) pontos de luz, com 2*58W por ponto de luz.

Iluminação Exterior:

• 4 (quatro) pontos de luz, com 4*70W por ponto de luz.

Tomada Trifásica

o Apenas para uso esporádico.

Tomada Monofásica:

o Apenas para uso esporádico.

Medidor Ultrassónico ou Contador:

o 2*11W

Medidor de Caudal:

o 15W

Bomba de Dosagem:

o 17W

Equipamento Auxiliar:

• Considerou-se uma saída para UPS, para modem (sistema de telegestão), com 240W.

Válvulas Motorizadas:

o 2(duas) válvulas, com 2*100W

o 4(quatro) válvulas, com 4*100W

Consumo para sistema de duas válvulas (tabela)

Sistemas a alimentar Potencia (W) AC/DC Energia consumida (w.h)Iluminação interior – 2x58W 116 DC 1,66Iluminação exterior – 4x70W 280 DC 4,00

Tomada monofásica 50 AC 5

Tomadas trifásica 50 AC 5

Medidor Ultrassónico ou Contador – 2x11w 22 DC 528

Medidor de Caudal – 15 W 15 DC 360

Sistema de Dosagem (Bomba de Dosagem), (injecção de cloro) – funciona em corrente alternada 17 AC 272

2 válvulas motorizadas 200 DC 16,60

Prever uma saída (UPS) para módem (sistema de telegestão) 240 AC 1920TOTAL 990 3112,26

Tabela 6 - Estimativa dos consumos diários (Sistema de duas válvulas)



Consumo para sistemas de quatro válvulas (tabela)

Sistemas a alimentar Potencia (W) AC/DC Energia consumida (w.h)Iluminação interior – 2x58W 116 DC 1,66Iluminação exterior – 4x70W 280 DC 4,00

Tomada monofásica 50 AC 5

Tomadas trifásica 50 AC 5

Medidor Ultrassónico ou Contador – 2x11w 22 DC 528

Medidor de Caudal – 15W 15 DC 360

Sistema de Dosagem (Bomba de Dosagem), (injecção de cloro) – funciona em corrente alternada 17 AC 272

4 válvulas motorizadas 400 DC 33,2

Prever uma saída (UPS) para módem (sistema de telegestão) 240 AC 1920TOTAL 1190 3128,86

Tabela 7 - Estimativa dos consumos diários (Sistema de quatro válvulas)

Desta forma, haverá a necessidade de ter um sistema com potência de 0,99kWp (2 válvulas) e 1,19

kWp (4 válvulas), para o qual é necessário 19,5 m^2 de área disponível para a instalação dos painéis.

7.2.1.4 Custos de Investimento

Custos InvestimentoModelo Quantidade Preço (€) Custo TOTALPaineis 8 560 4480Baterias 4 199 796Inversores 2 217,34 434,68Reg. Carga 1 514,06 514,06Cabos 30 79,956 2398,68TOTAL 8623,42-

Tabela 8 - Custos do Projecto (duas válvulas)

Custos InvestimentoModelo Quantidade Preço (€) Custo TOTALPaineis 8 560 4480Baterias 4 199 796Inversores 2 217,34 434,68Reg. Carga 1 514,06 514,06Cabos 30 79,96 2398,68TOTAL 8623,42-

Tabela 9 - Custos do Projecto (quatro válvulas)



8. Implementação do Sistema Híbrido

Figura 25 – Parque Natural do Concelho de Oliveir a de Azeméis (Implementação do Sistema Híbrido)

O presente estudo, solicitado pela ENC, teve como objectivo primordial efectuar uma análise das

condições do Parque Natural do Concelho de Oliveira de Azeméis, tendo em vista a electrificação do

local. Para o dimensionamento do sistema híbrido foram levados em consideração factores diversos,

tais como os consumos previstos e requisitos de fiabilidade, recurso solar do local, recurso hídrico e a

tecnologia de configuração do sistema.

Com base nos dados recolhidos foi efectuado o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico e de

um sistema hídrico com vista ao abastecimento eléctrico a um moinho situado no Parque e ainda à

electrificação da iluminação exterior.

A adopção por um sistema híbrido, insere-se numa politica estratégica de desenvolvimento sustentável,

tendo como principais objectivos a adopção de uma solução viável do ponto de vista económico, bem

como também uma solução do ponto de vista social, levando à preservação do ecossistema envolvente.

8.1 Descrição do Sistema Fotovoltaico

O sistema como foi atrás referido será constituído por um sistema fotovoltaico e por uma micro hídrica.

Espera-se que o sistema apresente complementaridade, ou seja, no verão o caudal poderá ser inferior

ao caudal ecológico impossibilitando a micro hídrica de produzir energia, neste caso, o solar fotovoltaico



permite alimentar as cargas, tornando-o fiável. E no Inverno existe um problema semelhante, quando se

verifica a existência de uma caudal superior ao caudal máximo para o qual a turbina foi implementada,

assiste-se ao afogamento da micro-turbina e consequente impossibilidade de produção de energia.

No caso de existir energia produzida em excesso, nomeadamente no Inverno, poderá ser aproveitada

para aquecimento de águas sanitárias e aquecimento do espaço de bar, em ultimo caso, quando se

verificar a existência de energia excedente esta será dissipada através de uma resistência que estará

instalada no rio.

8.1.2 Dimensionamento do sistema fotovoltaico

8.1.2.1 Caracterização do recurso solar local e co nsumos previstos Considerando a radiação solar local, nomeadamente a radiação média diária no mês mais desfavorável


componentes do sistema com vista ao fornecimento de energia necessária num ciclo de consumo.

Mês Ta (ºC) H (Wh/m2/d) HPS (h) E (W/m2)Janeiro 10,70 3232 3,23 340,37

Fevereiro 11,90 3633 3,63 345,90Março 14,50 5215 5,22 434,63Abril 14,70 5217 5,22 401,23Maio 16,80 5842 5,84 402,97Junho 19,90 6338 6,34 422,50Julho 21,40 6348 6,35 437,72

Agosto 21,90 6547 6,55 484,96Setembro 20,10 5734 5,73 478,72Outubro 17,40 4522 4,52 411,07

Novembro 13,40 3194 3,19 336,16Dezembro 11,20 2577 2,58 286,28

Características do local

Tabela 10 - Características do local (recurso solar )

8.1.3 Estimativa de consumos De forma a dimensionar correctamente o sistema solar fotovoltaico, foram estimados os seguintes

consumos diários que serão alimentados pelo sistema fotovoltaico, como se pode visualizar na tabela

seguinte.

Sistemas a alimentar Potencia (W) AC/DC Energia consum ida (w.h)Iluminação interior 312 AC 936Iluminação exterior 140 AC 420Equipamento de bar 350 AC 2800Equipamento auxiliar (referência portatil)90 AC 450TOTAL 892 4606

Tabela 11 - Estimativa dos consumos diários



Desta forma, haverá a necessidade de ter um sistema com potência de 892 kWp . No entanto, existe

uma restrição em relação ao espaço existente para a colocação dos painéis fotovoltaicos não se

podendo exceder 20m2. Para isso fez-se um estudo para determinar a tecnologia que se adequava ao

espaço existente escolhendo-se os painéis amorfos, em relação aos painéis policristalinos que embora

tivessem um custo superior, a sua área de instalação era menor.

8.800,00 €

9.000,00 €

9.200,00 €

9.400,00 €

9.600,00 €

9.800,00 €

10.000,00 €

10.200,00 €

10.400,00 €

Parque Santa Maria da Feira - Painel Policristalino Parque Santa Maria da Feira - Painel Amorfo

Comparação financeira das diferentes soluções

Figura 26 - Sistemas Híbridos, custo das diferente s tecnologias

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Policristalino Amorfo

m^2

Figura 27 - Dimensionamento do Híbrido, área utili zada

O equipamento escolhido, teve em consideração a tensão nominal do sistema fotovoltaico que foi de

24V.

Apresentamos as seguintes tabelas com as soluções encontradas. Procuramos reduzir as unidades de

cada componente, para reduzir os custos totais da implementação do projecto.



ModeloCaracterísticas de cada bateria Power Sol 12V - 256AhCapacidade (W.h) 3072 CProfundidade máxima de descarga 0,70 PdmaxEficiência 0,90 η

Tensão (V) 12 Vbat Tabela 12 - Características da bateria escolhida

Modelo

Características do regulador Regulador SB 6024 HL 12/24 - MPPTCorrente de entrada maxima (A) 60Tensão (V) 24

Tabela 13 - Características do regulador de carga e scolhido

Modelo

Características do inversor Xantrex - Série TRACE DR 1524ETensão de entrada (Vdc) 24Tensão de saida (V) 230Potência nominal (W) 1500Peso (Kg) 18Dimensões (m) 0,546*0,184*0,216

Tabela 14 - Características do inversor escolhido

Os painéis foram escolhidos de modo a garantir o fornecimento da energia necessária para o pior mês,

sendo para esta situação o mês de Dezembro. Para tal calculámos a energia diária produzida pelo

painel. Para este cálculo foram necessários os valores (calculados) das Horas de Pico de Sol (HPS), a

Corrente e Tensão Máximas do Painel.

Uni-solar ES-124Temperatura nominal de funcionamento de uma celula NOCT 47 (ºC)Potência máxima a 25ºC Pmax(25ºC) 124 (W)Corrente máxima a 25ºC Imax(25ºC) 4,10 (A)Tensão máxima a 25 Vmax(25ºC) 30 (V)Coeficiente de temperatura da tensão β 0,003809524 (%/ºC)Coeficiente de temperatura da corrente α 0,001 (%/ºC)Coeficiente de temperatura da potência T 0,002096774 (%/ºC)Largura 0,79 (m)Comprimento 2,46 (m)Área 1,95 (m2)

Custo unitário por painel 558 (€)Tensão Nominal 24 V

Características de cada painel

Tabela 15 - Características dos painéis fotovoltaic os

Cabos usados nas diferentes zonas do circuito

Os cabos foram escolhidos de modo a respeitar os critérios de quedas de tensão máximas admissíveis

para as diferentes zonas do circuito, e corrente máxima que atravessará essa zona.



Dimensionamento da secção dos condutores entre os v arios pontos Quedas de Tensão (secção) Corrente maxima admitida (A)Secção (cabo VAV) Preço (m) Custo Total CablagemSecção dos condutores entre paineis-regulador (mm2) 0,42 28,70 VV 10mm 2,11 € 21,10 € Secção dos condutores entre reguladores-baterias (mm2) 1,11 28,70 VV 10mm 2,11 € 21,10 € Secção dos condutores entre inversores-carga (mm2) 0,01 3,88 VV 10mm 3,78 € 37,76 €

Tabela 16 - Características dos cabos usados nas di ferentes zonas do circuito

8.1.4 Custos de investimento

O equipamento atrás referido (sistema fotovoltaico) apresenta no mercado o seguinte custo:

Custos InvestimentosModelo Quantidade Preço (€) Custo TOTALPaineis 14 372,00 € 5.208,00 € Baterias 6 169,00 € 1.014,00 € Inversores 1 856,00 € 856,00 € Reg. Carga 2 514,06 € 1.028,12 € Estrutura de Apoio 0,6€/Wp 200,00 € Instalação 1.000,00 € Cabos 30 79,95 € TOTAL 9.386,07 € -

Tabela 17 - Custo do sistema fotovoltaico

8.2 Implementação da Micro Hídrica

Pretende-se realizar o anteprojecto de uma micro hídrica, o aproveitamento será de baixa queda e o

equipamento encastrado na margem do rio, junto a um moinho. Para tal foi fornecido um conjunto de

dados tais como: a altura de queda 2.5m, rendimento do gerador-turbina, bem como um estudo

hidrológico (conjunto de valores relativos aos caudais mensais, ao longo de vários anos, formando um

histórico).

Para um bom desempenho desta tecnologia é favorável :

· Forte caudal e/ou elevada queda.

· Caudal turbinável baixo face ao caudal do rio (garantia de caudal em anos secos).

São desfavoráveis:

· Caudais de cheias muito elevados.

· Caudais ecológicos elevados.

· Águas com sólidos (areias, etc.).

· Geologia do terreno difícil.

· Zona de elevada sensibilidade ambiental

A localização da Micro Hídrica e a característica da turbina a escolher depende de vários factores de

entre os quais se destaca:

· Recursos Hidrológicos - Caudais médios mensais disponíveis para a produção de energia.

· Restrições Geográficas - Nestas infra-estruturas tem-se especial atenção à ocupação do espaço, e à

existência de zonas protegidas.



8.2.1 Análise do Recurso Hidrográfico - Curva de c audais classificados e caudal modular

Primeiramente faremos uma análise do recurso hidrográfico do local e de seguida a determinação da

curva de caudais classificados.

O objectivo desta análise é o estudo da viabilidade do aproveitamento hidroeléctrico e a obtenção da

curva de caudais classificados, esta curva é obtida por observações feitas ao longo de vários anos, no

nosso caso de estudo, dispõe-se de medidas de caudais médios mensais desde 1981 até 2005, ou

seja, durante um período de 24 anos.

Posteriormente calculou-se o caudal ecológico reservado para o local, estabeleceu-se para o nosso

caso, 10% do caudal modular: Qeco = 0,23 m3/s. De modo a obter os caudais verdadeiramente

disponíveis para a produção de energia, subtraiu-se à tabela de caudais cronológicos o valor do caudal

ecológico e colocou-se a zero os valores de caudal que se apresentavam negativos (estes valores não

poderiam ser considerados para produção de energia).

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

"1981/1 982"

"1982/1 983"

"1983 /1984"

"1984 /1 985"

"1985 /1 986"

"1986 /1 987"

"1987 /1 988"

"1988/1 989"

"1989/1 990"

"1990 /1991"

"1991 /1 992"

"1992 /1 993"

"1993 /1 994"

"1994 /1 995"

"1995/1 996"

"1996 /1997"

"1997 /1998"

"1998 /1 999"

"1999 /2 000"

"2000 /2 001"

"2001 /2 002"

"2002/2 003"

"2003 /2004"

"2004 /2005"

Méd

ia A

nual

(m

3/s)

Caudais médios mensais disponíveis para a Produção deEnergia

Figura 28 - Caudais médios mensais disponíveis par a a Produção de Energia



Na determinação da curva de caudais classificados tivemos em atenção vários passos entre os quais se

destacam:

Determinação da frequência – verificou-se o número de meses ao longo destes anos (durante um

período de 24 anos) com um caudal compreendido entre dois valores (neste caso utilizaram-se

intervalos de amplitude igual a 0,1m3/s).

Houveram intervalos onde existiu predominância de resultados entre os intervalos 0-0.1 m3/s e 0,1-0,2

m3/s ocorreram 42 meses e 14 meses respectivamente.

Utilizando a função FREQUENCY foi possível calcular esta frequência.

Determinação da frequência acumulada – demonstra a quantidade de meses em que o caudal foi

igual ou superior a um determinado valor, como é óbvio a frequência acumulada do caudal 0 m3/s

corresponde a 288 meses. Para se obter a frequência acumulada do caudal 0,1 m3/s é necessário

subtrair a frequência acumulada anterior, ou seja, o número de caudais que se encontra no intervalo [0

– 0,1] m3/s. Por este processo calcula-se as frequências acumuladas correspondestes aos vários

caudais considerados.

Em percentagem calculou-se da seguinte forma:

100288

% ×= facumfacum

8.2.2 Determinação da Função que Aproxima a Curva de Caudais Classificados

A função que aproxima a curva de caudais classificados é da forma:

2121

bt

bt

calc eaeaQ−−

×+×=

Inicialmente atribuíram-se arbitrariamente valores a a1, a2, b1 e b2, depois os parâmetros foram obtidos pelo Solver e minimizam o quadrado da diferença entre o caudal medido e o caudal calculado (objectivo é aproximar o mais possível a função Qcalc dos valores Qr).

2)( calcr QQerro −=

Utiliza-se uma soma de duas exponenciais para se obter uma aproximação mais correcta quer para valores altos quer para valores baixos de t. O valor mínimo obtido para o erro foi de 5.17, e a função que melhor aproxima a curva dos caudais classificados é:

032,0

31,0

78,225,7t

t

calc eeQ−

−

×+×=



Esta curva é representada no gráfico seguinte:

Curva de caudais classificados

0

2

4

6

8

10

12

-20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Qmed

Qcalc

Figura 29 – Curva de caudais classificados

8.2.3 Estrutura do sistema

A Micro Hídrica é comercializada como um “bloco”, ou seja é constituída por:

• Um gerador turbina

• Um controlador electrónico (“transformador”)

• Rolamento mais baixo de reposição

Foi necessário um canal de condução que leve o caudal necessário à turbina, outro canal que leve à

restituição da água e o cabo eléctrico que faz a ligação do gerador à carga (iluminação pública).



Figura 30 – Turbina Banki - Mitchell

Legenda: A- alternador/gerador B- turbina Banki - Mitchell C- canal de recepção do caudal D- canal de restituição da agua E- queda de água Sistema de instalação

1. Conectar o caudal de recepção do caudal a um tubo de restituição da água.

2. A altura da água no canal deve ter pelo menos 40cm, (se for demasiado elevada “abre-se a porta de

fluxo”).

3. Instalar a turbina verticalmente de forma a esta não ter “vibrações” no seu funcionamento.

4. Esta turbina estará ligada à terra (factor de segurança), diminuindo o risco de choques.

5. O controlador de carga electrónico tem como função eliminar excesso de voltagem (>220V), que possa

aparecer aos terminais da carga. Este controlador tem que ser colocado num local seguro conectado

com o cabo que liga a turbina. Toda a potência em excesso será dissipada através de uma resistência

colocada no leito do rio.



Figura 31 - Controlador de carga electrónico

O gerador tem um motor de indução trifásico mas está modificado para produzir potência monofásica,

esta conversão tem lugar dentro da caixa de controlo.

Figura 32 - Caixa de controlo

8.2.4 Caudal instalado

Considerou-se que o caudal mínimo turbinável é 25% do caudal nominal e o caudal máximo é 125%

caudal nominal.

• Caudal instalado (Qi (m3/s)): designado também por caudal máximo turbinável, é o caudal garantido

durante 20% a 30% do ano. Este caudal é usado para dimensionar o equipamento.

Qi= 0,29 m3/s

• Qmin é 25% do caudal instalado e o Qmax é 125% do caudal instalado.

Qmax= 0,36 m3/s e Qmin= 0,07 m3/s



Curva de caudais classificados

-2

0

2

4

6

8

10

12

-200% 0% 200% 400% 600% 800% 1000% 1200%

Qmed

Qcalc

Qturb

Figura 33 - Curva de caudais classificados com a c urva de caudal turbinado

8.2.5 Cálculo da potência instalada e da energia p roduzida

Para determinar a potência instalada, torna-se necessário obter o valor do caudal turbinável, para isso,

deve-se ter em conta que apenas se vai turbinar o caudal que atinge a turbina, ou seja, aquele que

efectivamente vai levar à produção de energia eléctrica.

Se o caudal não se encontrar no intervalo turbinável (o caudal mínimo turbinável é 25% do caudal

nominal e o caudal máximo é 125% caudal nominal (afogamento da micro-turbina)).

Tendo em conta este princípio, calculou-se o caudal turbinável no Excel recorrendo à função IF,

implementando as seguintes condições, o valor do Qturb estar entre Qmin e Qmax e não ser superior a 3

m3/s, no entanto se o valor se encontrar no intervalo entre Qmax e 3 m3/s turbina-se o Qmax.

A eficiência da turbina é variável para cada valor de caudal turbinável.

)579,5/657,25(1881,0

+×−+= QiQe

Eficiencia

No Cálculo da Potência de cada caudal o valor vai depender do caudal turbinável e dos rendimentos

dos diferentes equipamentos (gerador, turbina e transformador) e também da altura útil. Esta potência é

dada pela seguinte formula:

útilturbtransfg hQeficiênciaP ×××××= ηη81,9



No cálculo do tempo (nº de horas durante um ano) em que se irá verificar um determinado caudal

admitindo que a percentagem de vezes que aconteceu em 288 meses é a mesma percentagem de

vezes que vai acontecer num ano.

288meses --------- 8760 horas

Nº meses ---------- tempo horas

8760288

×= ftempo

No Cálculo da Energia Produzida multiplicamos a potência pelo tempo obtendo-se a energia por cada

caudal turbinável.

O somatório de todas as energias dá-nos a energia produzida ao longo de um ano.

∑=caudais

produzida EnergiaE

Energia Total (Kw.h) (Anual) 41109,4Energia Total (Kw.h) (Mensal) 3425,8

Tabela 18 - Energia produzida

Calculou-se ainda a energia produzida em cada mês pela micro hídrica de acordo com o histórico de

dados do referente mês e de acordo com o caudal modular verificado nesse mês (média dos valores

verificados para cada mês). Posteriormente obteve-se a energia média mensal produzida pelo sistema

híbrido.

Obtendo-se as seguintes tabelas:

Energia média produzida por mês (Micro-Hídrica)

Mês Caudal modular Caudais médios mensais disponíveis para a Produção de Energia Epmês (kW.h) Epdia(kW.h)

Janeiro 4,37 3,93 3410,0 110,0Fevereiro 5,20 4,68 4366,3 155,9

Março 4,59 4,13 4394,7 141,8Abril 2,75 2,47 3631,1 121,0Maio 1,98 1,78 1679,5 54,2Junho 1,18 1,06 1995,4 66,5Julho 0,58 0,53 91,1 2,9

Agosto 0,16 0,15 303,0 9,8Setembro 0,49 0,44 33,5 1,1Outubro 1,38 1,24 2196,7 70,9

Novembro 2,06 1,85 2824,2 94,1Dezembro 2,89 2,60 4087,3 131,8

Tabela 19 - Energia média produzida por mês pela Mi cro Hídrica



Energia média produzida por mês (Híbrido)Mês Epmês (kW.h) Epdia(kW.h) Energ_Dissipada

Janeiro 3578,63 115,44 38,83Fevereiro 4526,49 161,66 85,05Março 4698,04 151,55 74,94Abril 3871,06 129,04 52,43Maio 1953,74 63,02 4,42Junho 2317,64 77,25 27,65Julho 458,24 14,78 0,00Agosto 747,58 24,12 0,00Setembro 429,60 14,32 0,00Outubro 2512,60 81,05 4,45Novembro 3005,91 100,20 23,59Dezembro 4209,24 135,78 59,18

Tabela 20 - Energia média produzida por mês pelo Si stema Híbrido

Utilizou-se a potência declarada para dimensionar o equipamento, ou seja, para determinar a potência

da turbina. Para a turbina escolhida a energia produzida por ano é de 41109,4 kWh.

Com o caudal instalado foi possível determinar a potência instalada, sabendo também que o rendimento

da turbina (ηt) e do gerador (ηg) em regime nominal é de 88,1% e 95% respectivamente.

Potência máxima (kW) 6,7Potência instalada (kW) 6,0

Tabela 21 - Potência máxima e potência instalada ob tida

9. Homer

De forma a melhorar a optimização do sistema híbrido e a descobrir as várias opções existentes em

termos de configuração do sistema, utilizou-se o programa HOMER Pro (Hybrid Optimization Model for

Electric Renewable), desenvolvido pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Nota: algumas das opções dadas pelo programa não podem ser implementadas devido a restrições

económicas e ainda, por ser um local ambientalmente protegido.

Este programa permite avaliar rapidamente todo o campo de opções de configuração de sistemas

híbridos, para atender um determinado perfil de carga, o qual deve ser inserido como dado de entrada.

Outros dados de entrada, incluem por exemplo, o nível médio de insolação, preços de equipamentos e

O&M e tipos de baterias.

As configurações resultantes, são apresentadas em ordem crescente de custo final da energia gerada

(em €/kWh).

O HOMER Pro, foi desenvolvido com a finalidade de estimar o desempenho de sistemas híbridos e

possui a capacidade de avaliar um grande número de alternativas de configuração, na sua busca pela

opção óptima. Identifica o sistema de menor custo, capaz de suprir o consumo eléctrico (total ou

parcialmente), a partir de uma gama de opções potencialmente viáveis. É capaz, também, de efectuar



análises de sensibilidade, para avaliar o impacto, sobre o sistema, das variações de diversos

parâmetros de entrada, tais como carga, recursos (vento e sol), custo de capital, entre outros.

O programa possui quatro categorias de entrada de dados:

• Perfil do consumo (carga): este tipo de dado, fornece ao programa, qual a carga eléctrica que deve ser

atendida;

• Recursos renováveis disponíveis: dados relativos à insolação, índice de claridade e dados

hidrográficos, disponíveis na região;

• Componentes do sistema: dados relacionados com tipos de equipamentos a serem utilizados, suas

principais características técnicas e custos;

• Optimização: identificação das combinações possíveis dos equipamentos, que vão ser utilizados no

espaço de busca, no processo de optimização do programa e determinação das condições

operacionais.

9.1 Escolha dos Componentes do Sistema

Abrimos a livraria a fim de dispormos dos equipamentos e elementos necessários à composição do

Sistema Híbrido.

Figura 34 - Conjunto dos equipamentos e elementos escolhidos (Carga, Conversor/Inversor, Banco de Bat erias, Painéis Fotovoltaicos,

Micro-Hídrica)

Posteriormente foram inseridos os dados sobre o perfil da carga (os diagramas de carga mensais).

Neste programa, temos acesso a várias informações, mais detalhadas, sobre aspectos relativos aos

consumos, verifica-se que o consumo médio anual diário vai ser de 544 kWh por dia, com um valor



máximo de 110 kW (ponta anual). Foi introduzido, no programa, o diagrama de cargas mensal, com

ponta média de 72 kW. No entanto, no HOMER aparece uma ponta de 110 kW, devido à modelização

de um “ruído branco”, neste caso de “Daily – 10%” e “ Hourly – 10%”.

Figura 35 - Dados do Perfil de Consumo

Figura 36 - Histograma da Potência Consumida

Em relação aos recursos disponíveis, foi introduzido o histograma de radiação média mensal e os dados

hidrológicos referentes a cada mês.



Figura 37 – Dados Relativos aos Recursos disponíve is (sol e água)

Inseriu-se os diversos dados (características) relativos ao conversor / inversor e às baterias.

Foram inseridos custos de capital (€/kW), custos de substituição (€/kW), custos de operação e

manutenção (€/ano), tempo de vida útil (anos), capacidade de inversão e eficiência do inversor (%).

Todos estes custos foram calculados com base, em pesquisas feitas em vários relatórios técnicos.

Em sistemas híbridos as poucas opções que temos para tipo de baterias resumem-se a níquel-cádmio

(Ni-Cd) e chumbo-ácido. Actualmente as baterias de chumbo-ácido são as mais comuns nos sistemas

híbridos e são também as que dominam o mercado, visto que apresentam as seguintes vantagens em

relação aos tipos existentes:

� A percentagem de autodescarga é das mais baixas (5%/mês contra por exemplo 20%/mês da Ni-Cd);

� Necessita de pouca manutenção (3 a 6 meses contra 30 a 50 dias da Ni-Cd);

� Capacidade para descargas rápidas, permitem correntes de descarga mais elevadas;

� Eficiência elevada (80%-85% contra 65% da Ni-Cd);

� São de fácil fabrico e apresentam um custo de investimento inicial para a mesma energia cerca de 4 a

5 vezes inferior, esta é a principal razão do domínio do mercado pelas baterias de chumbo ácido;

De seguida são apresentados os parâmetros básicos de uma bateria:

Capacidade de Corrente (Ah): É um valor especificado pelo fabricante de acordo com o regime de

descarga adoptado, normalmente os regimes de descarga são 20h ou 100h. É o valor máximo de

corrente fornecido num dado intervalo de tempo.

Capacidade Energética (Wh): É o produto entre a capacidade de corrente e a tensão nominal da

bateria, sendo a quantidade de energia armazenada pelo equipamento. Se tivermos uma bateria com

capacidade 200 Ah e com uma tensão nominal de 12 V, a quantidade de energia que pode ser

acumulada é dada por: 12 V x 200 Ah = 2,4 kWh.

Profundidade de Descarga (%): Permite medir o quanto a bateria está descarregada. A cada tipo de

bateria está associado um valor de profundidade de descarga máximo (PDmax), este relaciona as

capacidades energética e útil.



9.2 Modelo de Optimização – HOMER

De seguida fez-se a optimização do sistema híbrido resultando as várias opções possíveis (quer em

termos técnicos e económicos). É de salientar que este sistema híbrido a ser implementado em Oliveira

de Azeméis está sujeito algumas restrições, visto ser um local protegido ambientalmente (não será

possível a colocação de um sistema diesel).

No programa inseriu-se os possíveis valores dos componentes do sistema híbrido, tais como, a potência

do conversor/inversor, a capacidade das baterias, as características técnicas da micro hídrica e dos

painéis fotovoltaicos.

Todas as configurações possíveis com os componentes da tabela da figura ??? são testadas e, quando

tecnicamente viáveis, são avaliados os seus custos, de modo a obter a configuração óptima do sistema

híbrido.

Figura 38 - Tabela de Lançamento dos resultados da Optimização

9.3 Análise de Sensibilidades e Resultados

A análise económica, realiza-se a partir dos gráficos do sistema óptimo obtido. Estes gráficos indicam

qual é o sistema mais económico de entre todos os possíveis.

Temos de ter em atenção que ao longo do tempo os valores inseridos - custos de capital, custos de

substituição, custos de operação e manutenção, sofrem várias alterações devido a factores exteriores

ao sistema dimensionado.

O HOMER permite especificar valores discretos para cada uma das variáveis. Desta forma, podemos

restringir o espaço de pesquisa de soluções, fazendo uma análise de sensibilidade restrita, aos

aspectos que nos interessam.

Tendo sido considerado um caudal médio de 0,219 m3/s, vamos fazê-lo variar entre os 0,27 e os 0,15

m3/s.



A configuração mais adequada é o sistema Fotovoltaico / Micro Hídrica com um bloco de cinquenta

baterias. O custo de geração da electricidade estimado, ocorre entre 1206 e os 1376 €/ ano.

Figura 39 - Custo de geração por equipamento do si stema

Como se pode verificar no seguinte gráfico existe excesso de produção nalguns meses devido à

“predominância” da Micro Hídrica, para se obter um sistema extremamente fiável teria que se optar por

um grande número de baterias ou então pela adopção de um sistema Diesel com baterias ou sem

baterias. No entanto é de salientar que face à instabilidade do preço do Diesel é aconselhado o sistema

Diesel com baterias.

Figura 40 - Energia Produzida nos diversos meses

9.4 Conclusões Homer

Neste trabalho, foi estudado um sistema de produção, isolado híbrido para a alimentação de um Parque

Natural situado em Oliveira de Azeméis. Neste âmbito foram estudados os consumos, a localização da

produção, avaliação do recurso energético.

O consumo anual previsto, (no estudo realizado), vai ser de 544 kWh por dia, com um valor máximo de

110 kW (ponta anual). Foi introduzido, no programa, o diagrama de cargas mensal, com ponta média de

72 kW. No entanto, no HOMER aparece uma ponta de 110 kW, devido à modelização de um “ruído

branco”, neste caso de “Daily – 10%” e “ Hourly – 10%”.



Os resultados obtidos, ao longo deste estudo, demonstraram que a melhor configuração para o sistema

híbrido é constituída por: uma micro hídrica a produzir em média 55,3 kW/h, um sistema fotovoltaico a

produzir em média 4,6 kW/h, um “banco” de 50 baterias e um inversor de 1,5kW.

Obtivemos, um custo de geração da electricidade de 1376€/ano. Concluímos, assim, que o sistema

híbrido descrito no parágrafo anterior é a solução mais económica e viável a ser aplicada ao caso em

estudo, tendo em conta requisitos económicos e de fiabilidade.

O sistema híbrido com um gerador diesel iria ser uma opção bastante interessante caso não fosse

inviável, esse gerador iria reduzir a percentagem de energia reprimida. É também de ter em conta que a

possível adopção do sistema diesel iria acarretar o previsível aumento do preço dos combustíveis e sua

extinção a médio prazo, não excluindo o desrespeito pelo ambiente.

10. Iluminação Publica Fotovoltaica

Foram adjudicados à ENC diversos projectos que contemplam a integração de iluminação Pública

Fotovoltaica, verificando-se que esta tem grande importância na iluminação de zonas envolventes e

pedonais

A ENC resolveu então iniciar um estudo técnico e económico sobre a iluminação pública, pretendendo-

se conhecer as características da iluminação pública convencional e da iluminação pública recorrendo à

energia fotovoltaica.

10.1 Introdução

A iluminação pública apresenta hoje um papel preponderante na qualidade de vida das populações.

Desempenha um papel de fundamental importância para o desenvolvimento social e económico das

populações, nomeadamente na segurança pública dos centros urbanos (prevenção e diminuição da

criminalidade),e no que se refere ao tráfego de veículos e de pedestres. Valoriza também o património

urbano, embeleza o bem público e propicia a utilização nocturna de espaços de actividades de lazer,

comercio, cultura.

Devido ao elevado custo da energia, económico e ambiental, é necessário encontrar novas formas de

iluminação pública que por um lado desempenhem as necessidades da sociedade, por outro que

apresentem uma elevada eficiência energética.

Existe a possibilidade de utilizar reguladores de fluxo, que tem a função de a uma determinada hora

reduzir o fluxo luminoso para cerca de 50% e assim evitar o gasto desnecessário de energia.

Outra das formas de suprir estes requisitos é através da instalação de candeeiros de iluminação pública

que tenham já incorporados painéis fotovoltaicos, bateria e regulador de carga para serem autónomos e

não precisarem de consumir energia eléctrica a rede.



Iremos fazer um estudo para demonstrar a funcionalidade e viabilidade dos candeeiros que utilizam a

tecnologia fotovoltaica, tanto do ponto de vista económico como prático.

10.2 Desenvolvimento

Como podemos ver no seguinte gráfico que se segue a percentagem de energia consumida pela iluminação

pública em 2004 foi cerca de 3% do consumo total de energia em Portugal.

Doméstico Normais

Dom. Nor. Peq. Consumidores

Não Doméstico

Iluminação Int. Ed. Estado

Aquecimento c/ Contador Pp

Indústria (Normal)

Indústria (Sazonal)

Tracção

Agricultura (Normal)

Agricultura (Sazonal)

Iluminação Vias Públicas

Figura 41 - Dados da energia consumida em 2004

Doméstico Normais 27,32453%Dom. Nor. Peq. Consumidores 0,00003%Não Doméstico 21,92922%Iluminação Int. Ed. Estado 5,27355%Aquecimento c/ Contador Pp 0,02122%Indústria (Normal) 39,35578%Indústria (Sazonal) 0,02175%Tracção 1,02006%Agricultura (Normal) 2,15527%Agricultura (Sazonal) 0,00137%Iluminação Vias Públicas 2,89722%

Tabela 22 - Gastos de energia dos diferentes sector es

Na tabela anterior é curioso verificar que os gastos com equipamentos de tracção, por exemplo metro,

comboio e o eléctrico consomem quase menos 2% de energia do que a iluminação pública.

No ano de 2004 a iluminação pública foi responsável pelo consumo da energia de 1.318.195.352 kWh.

Se tivermos em conta que esta factura eléctrica é paga pelas autarquias locais, é fácil verificar que o



custo da iluminação pública apresenta um peso bastante significativo no orçamento das autarquias

locais.

Além do factor económico, é essencial considerar que ao iluminar vias publicas através de energia

renováveis, não serão emitidas GEE´s (Gases Efeito Estufa) e consequentemente Portugal estará a

fazer um esforço para convergir no sentido do protocolo de Kyoto, que Portugal assinou em 1997.

Ao estudar, postes de iluminação fotovoltaicos e as suas características e comparar com os postes de

iluminação pública usuais. Certamente será sempre necessário avaliar o custo de investimento das

duas soluções e comparar a sua viabilidade técnica.

10.3 Disposição da iluminação publica

Para se efectuar o cálculo de uma instalação de iluminação pública é necessário ter o conhecimento

dos dados relativos às vias e os valores das grandezas fotométricas consideradas para as classes das

vias em estudo.

Na publicação CIE – 115 de 1995, as vias são classificadas de acordo com o tipo de circulação nela

existente, de forma a associar à sua natureza o tipo de iluminação que será adoptada.

Para cada classe de vias, existem valores recomendados para um conjunto de grandezas fotométricas,

tais como os coeficientes de uniformidade, limites de encandeamento e níveis de iluminância.

Segundo CIE – 115 de 1995, as vias podem ser classificadas segundo os seguintes tipos:

Situação Natureza da Via Pública Tipos de iluminação

recomendados

Zonas Rurais � Auto-estradas e acessos

� Estrada principal

� Estrada Secundaria

I

I

IV

Penetração ou

Rotundas

� Estrada de penetração

numa localidade

� Rua de penetração numa

localidade

� Rotundas

I, II

II

I, II

Localidades � Ruas principais

� Ruas comerciais

� Ruas secundárias

II

II

III



� Arruamentos, áreas

residenciais…

IV, V

Tabela 23 - Valores das grandezas fotométricas cons ideradas para as classes das vias em estudo

O quadro seguinte dá-nos o nível de iluminância e de luminância recomendado para os diferentes tipos

de vias.

Iluminância Média (Lux) Tipo de

iluminação

Luminância Média

(cd/m2)

Pavimento Seco

Pavimento Claro Pavimento

Escuro

I 2 a 2,5 14 a 35 24 a 67

II 2 a 4 12 a 56 22 a 108

III - 10 a 30 10 a 30

IV - 5 a 10 5 a 10

V - 1 1

Tabela 24 - Nível de iluminância e de luminância re comendado para os diferentes tipos de vias

A partir destas tabelas é possível fazer o dimensionamento do número e da colocação das iluminárias,

para o dimensionamento é possível utilizar o software INDALWIN 5.2.

Dependendo da zona que se pretende instalar iluminação pública, no caso de um espaço pedonal e de

jardim deve-se procurar garantir uma iluminância mínima de 5 lux. Não será possível utilizar nestas

situações o software atrás referido uma vez que este se destina a simulações de via e não de jardim.

A disposição das armaduras, no que diz respeito á iluminação de redes viárias, apresenta vários

aspectos importantes e várias disposições possíveis, nomeadamente:

• Disposição unilateral – È difícil obter uma boa uniformidade transversal.

• Disposição bilateral alternada – Esta disposição é aconselhada fora das localidades porque evita uma

alternância de manchas claras e escuras na estrada, além de permitir uma boa orientação visual.

• Disposição bilateral oposta – recomendada para as localidades porque as fachadas e os passeios são

melhor iluminados por este sistema.

Existem também outras disposições possíveis que no entanto não são muito usuais.

• Disposição Axial – È geralmente realizada através da suspensão das armaduras por meio de cabos de

aço.



• Posição Central com braço duplo – As armaduras são colocadas por cima do canteiro central. Pode

ser considerada uma disposição unilateral para cada via.

• Combinação de braço duplo e disposição bilateral oposta – Combinação de braços duplos no canteiro

central com uma disposição bilateral oposta. Pode ser considerada como uma disposição alternada

para cada via.

10.4 Dimensionamento da Iluminação Pública Convenc ional

A iluminação pública convencional apresenta um custo de equipamento mais baixo, no entanto tem a

necessidade de utilizar outros recursos, nomeadamente a construção de uma linha para alimentação

dos diferentes postes.

A elaboração desta linha é feita utilizando normalmente os cabos VV, VAV ou LSVAV, 06/1 kV, e as

secções normalmente nestas linhas são de 4*10mm2 ou 4*16mm2.

Ao custo do cabo há ainda acrescentar o custo da mão-de-obra para a instalação das linhas

nomeadamente para abrir as valas e instalação do cabo. È importante referir também que além da mão-

de-obra o cabo do tipo VV necessita da instalação adicional de um tubo de PVC para a instalação do

cabo.

Como a rede de iluminação pública é monofásica, as armaduras serão distribuídas uniformemente

(sempre que possível) de maneira a que as três fases do cabo de alimentação se encontrem

equilibradas.

10.5 Constituição da Iluminação Pública Fotovoltai ca

A iluminação pública fotovoltaica apresentará uma mais valia devido ao facto de poder ser instalada

sem ser necessário recorrer à electrificação, assim quanto mais o material fotovoltaico apresentar

preços competitivos mais a iluminação publica se torna viável, uma vez que esta dispensa muitos dos

requisitos técnicos que a iluminação pública convencional tem de cumprir. Apresenta também a seu

favor o facto de não apresentar custos económicos relativamente à instalação eléctrica que é

necessário na iluminação pública convencional.

Em termos de factura energética, o que se pode poupar com a iluminação solar fotovoltaica ao fim do

ano por candeeiro e de acordo com a potência do mesmo é o seguinte:



Hora 60 70 80 90 100 150 2004 6,63 € 7,73 € 8,84 € 9,94 € 11,04 € 16,57 € 22,09 € 5 8,28 € 9,66 € 11,04 € 12,43 € 13,81 € 20,71 € 27,61 € 6 9,94 € 11,60 € 13,25 € 14,91 € 16,57 € 24,85 € 33,13 € 7 11,60 € 13,53 € 15,46 € 17,40 € 19,33 € 28,99 € 38,66 € 8 13,25 € 15,46 € 17,67 € 19,88 € 22,09 € 33,13 € 44,18 € 9 53,02 € 61,85 € 70,69 € 79,52 € 88,36 € 132,54 € 176,72 € 10 66,27 € 77,31 € 88,36 € 99,40 € 110,45 € 165,67 € 220,90 €

Potência

Tabela 25 - Valor poupado utilizando iluminação sol ar fotovoltaica ao fim do ano por candeeiro e de ac ordo com a potência do mesmo (

Horas Vs Potência)

Desde já importa referir que existe a necessidade de distinguir dois tipos diferentes de iluminação

pública, devido ao facto desta iluminação pública dizer respeito à iluminação da rede viária é necessário

garantir valores de luminosidade e distâncias visíveis pelos automobilistas, que são necessárias

respeitar porque se encontram regulamentadas. Quando a iluminação pública disser respeito a espaços

pedonais e de jardim, como não existe regulamentação técnica, o bom senso será imperativo na

escolha da luminosidade necessária no local.

Os elementos constituintes do sistema serão os elementos constituintes de qualquer sistema

fotovoltaico convencional:

� Painel Fotovoltaico

� Baterias

� Regulador de carga

� Inversor, normalmente não se utiliza em instalações deste tipo.

A utilização do inversor só será necessária caso a iluminação se efectue em AC, corrente alternada,

caso contrario poderá ser dispensado do sistema. Normalmente este elemento é dispensado, uma vez

que se consegue reduzir as perdas, dispensado este elemento.

10.5.1 Painel Fotovoltaico

O painel fotovoltaico será acoplado através de um suporte metálico na parte superior do poste, ficando

o resto dos componentes inseridos no interior do respectivo poste metálico, ou numa caixa situada junto

ao poste no solo, esta caixa será sempre subterrânea. O painel fotovoltaico utilizado neste sistema será

do tipo poli – cristalino, uma vez que existem evidentes problemas de espaço.



O sistema fotovoltaico apresentará a concepção usual, isto é, o painel será ligado através de cabos ao

regulador de carga, este estará ligado as baterias e a carga (luminária). A ligação á luminária passará

por uma reactância de potência adequada para o correcto funcionamento da lâmpada de baixa pressão

de sódio.

Figura 42 - Descrição do sistema de iluminação púb lica fotovoltaico

10.5.2 Regulador de carga

O regulador de carga terá a função de controlar o fluxo de energia entre o gerador e a carga. Deverá

proteger a bateria contra sobrecargas (solares) e descargas profundas (utilizador) e assegurar a

monitorização e segurança da instalação. Este regulador tem a função automática de comutar o estado

da lâmpada ligado/desligado aquando do cair da noite, utilizando como sensor o próprio painel

fotovoltaico, dispensado assim o uso de um relógio automático.

O regulador terá acoplado um regulador de intensidade (regulador de fluxo) luminosa que terá a função

de gerir de forma adequada a energia armazenada.

Quando se verificarem situações de mau tempo prolongado o regulador diminuirá automaticamente a

intensidade luminosa de acordo com o estado da bateria. Este regulador apresenta também a função de

precaver a existência de energia para a respectiva iluminação nas horas de maior tráfego rodoviário.

O regulador de fluxo permite-nos fixar a intensidade da iluminação, por exemplo comutando a partir de

uma dada hora da noite a intensidade luminosa para cerca de 50% poupando assim energia.

10.5.3 Baterias

As baterias utilizadas, serão baterias comuns que terão como função o armazenamento de energia

durante o dia, período em que se assiste a uma maior radiação e a consequente produção de energia,

esta é armazenada nas baterias para posterior utilização durante a noite.



10.5.4 Lâmpadas

O mais comum será a utilização de luminárias que utilizam lâmpadas do tipo SOX, lâmpadas de sódio

de baixa pressão. Estas lâmpadas apresentam uma potência bastante baixa.

Obtendo-se assim uma grande quantidade de lumen por watt. No nosso caso específico, que

dimensionamos o sistema para lâmpadas de 26 w e 36 w, a quantidade de lumen por watt será de 135

e 165 respectivamente.

Estas lâmpadas apesar de apresentarem um espectro quase monocromático (luz amarela) e

consequentemente uma baixa restituição de cores, surgem como uma opção extremamente vantajosa.

Numa época em que já mergulhamos, de forma óbvia, numa emergente crise energética, estas

lâmpadas além de possuírem um longo período de vida útil, são dotadas de altíssimo rendimento

luminoso. Podem ser utilizadas em iluminação de vias públicas, logradouros e espaços públicos em

geral, desde que o local onde se vão instalar não apresente como factor primordial a restituição de

cores.

A altíssima eficiência luminosa, a baixa sensação de ofuscamento e o fluxo praticamente constante ao

longo de sua vida útil, tornam essas lâmpadas uma opção muito atraente.

Tabela 26 - Características das lâmpadas de vapor d e sódio de baixa pressão

9.5.5 Luminárias

A luminária será do tipo convencional desde que esteja adaptada ao casquilho BY22d, isto é, que esteja

convencionada para utilizar lâmpadas do tipo SOX-E.

A partir das tabelas fotométricas que correspondem ao tipo de luminária e de lâmpada utilizada,

podemos dimensionar o número de postes de iluminação que iremos necessitar para um dado local de

acordo com os requisitos técnicos que atrás foram apresentados.



10.5.6 Reactância

Será utilizada uma reactância que ficará instalada entre o regulador de carga e a luminária que

funcionará à tensão DC e que tem como objectivo impulsionar o arranque e o funcionamento da

lâmpada de sódio de baixa pressão, este aparelho apresenta a característica de apresentar uma

elevada frequência de funcionamento, permitindo tirar um maior rendimento da lâmpada de sódio de

baixa pressão.

Dimensionamento da Iluminação Pública Solar

Foi efectuado o dimensionamento de base do sistema para se conhecer o número de painéis e de

baterias que seriam necessários integrar para cada uma das soluções estudadas, tentou-se minimizar o

número de painéis e baterias uma vez que o espaço disponível é muito reduzido.

Foi considerada a radiação média solar local do Porto no mês mais desfavorável, Dezembro, no

entanto, estes candeeiros poderão ser aplicados no país inteiro devido ao facto de a variação da

radiação solar em Portugal continental ser muito baixa, cerca de 5%.

Radiação média por dia no pior mês (Dezembro) (Wh/m2/d) 2.870

nº horas com radiação 1KW/m2 2,87Radiação média no pior mês (W/m2) 344,2777778

Tabela 27 - Características do recurso solar

Dimensionamento da Iluminação Publica Solar utiliza ndo lâmpada Sox-E de 26 w

Definiu-se as especificações necessárias de modo a dimensionar os componentes do sistema com vista

ao fornecimento de energia necessária num ciclo de consumo (1.820 Wh), considerando a radiação

solar atrás definida. Definiu-se que o número de dias que constituem um ciclo de consumo seria de 7

dias e que a autonomia do sistema seria de 5 dias.



Estimativa de consumo

De forma a dimensionar correctamente o sistema solar fotovoltaico, foi estimado o consumo diário do

equipamento solar fotovoltaico, como se pode visualizar na tabela seguinte.

Sistemas a alimentar Potencia (W) Tempo estimado de funcionamento (h) AC/DC Energia consumida (w.h)

Iluminação 26 10 DC 260TOTAL 26 - 0

Tabela 28 - Estimativa do consumo diário

Após o dimensionamento do sistema chegou-se a conclusão que o material necessário para a

implementação deste projecto seria o seguinte:

• Um painel fotovoltaico de 160 w

• Duas baterias de 12 V 100 Ah

• Um regulador de carga (regulador de fluxo)

• Um poste de iluminação metálico

• Um suporte metálico de acoplamento do painel ao poste

• Uma reactância de 26 W

• Uma lâmpada SOX-E de 26 W

• Uma luminária preparada para utilizar lâmpadas SOX

Dimensionamento da Iluminação Publica Solar utiliza ndo lâmpada Sox-E de 36 w

Definiu-se as especificações necessárias de modo a dimensionar os componentes do sistema com vista

ao fornecimento de energia necessária num ciclo de consumo (2.520 Wh), considerando a radiação

solar atrás definida. Definiu-se que o número de dias que constituem um ciclo de consumo seria de 7

dias e que a autonomia do sistema seria de 5 dias.

Estimativa de consumo

De forma a dimensionar correctamente o sistema solar fotovoltaico, foi estimado o consumo diário do

equipamento solar fotovoltaico, como se pode visualizar na tabela seguinte.

Sistemas a alimentar Potencia (W) Tempo estimado de funcionamento (h) AC/DC Energia consumida (w.h)Iluminação 36 10 DC 360

TOTAL 36 - 360 Tabela 29 - Estimativa do consumo diário



Após o dimensionamento do sistema chegou-se a conclusão que o material necessário para a

implementação deste projecto seria o seguinte:

• Dois painéis fotovoltaico de 160 w

• Duas baterias de 12 V 175 Ah

• Um regulador de carga (regulador de fluxo)

• Um poste de iluminação metálico

• Um suporte metálico de acoplamento do painel ao poste

• Uma reactância de 36 W

• Uma lâmpada SOX-E de 36 W

• Uma luminária preparada para utilizar lâmpadas SOX

10.6 Custos de Investimento

Iluminação Publica Solar - lâmpada Sox-E de 26 w

Quantidade Preço (€) Custo TOTALPaineis 1 560,00 € 560,00 € baterias 2 89,00 € 178,00 €

reg. Carga 1 159,00 € 159,00 € Estrutura de Apoio - 200,00 € 200,00 €

cabos - 32,04 € 32,04 € Reactancia 26 W 1 66,00 € 66,00 €

Lampada Sox E 26 W 1 43,53 € 43,53 € Poste Iluminação 1 - 250,00 €

Luminaria 1 - 100,00 €

TOTAL 1.588,57 € Tabela 30 - Custos do Projecto (26W)



10.6 Iluminação Publica Solar - lâmpada Sox-E de 3 6 w

Quantidade Preço (€) Custo TOTAL

Paineis 2 560,00 € 1.120,00 €

baterias 2 199,00 € 398,00 €

reg. Carga 1 159,00 € 159,00 €

Estrutura de Apoio - 200,00 € 200,00 €

cabos - 32,04 € 32,04 €

Reactancia 36 W 1 66,00 € 66,00 €

Lampada Sox E 36 W 1 48,48 € 48,48 €

Poste Iluminação 1 250,00 € 250,00 €

Luminaria 1 100,00 € 100,00 € TOTAL 2.373,52 €

Tabela 31 - Custos do Projecto (36W)

10.7 Análise Financeira

A análise de custos efectuada, trata-se de uma análise de custos efectuada para assimilação dos vários

componentes no sentido de chegar ao produto final, no entanto existem já no mercado várias soluções

de iluminação pública solar. Do ponto de vista económico as soluções de iluminação pública solar já

existentes no mercado serão a melhor opção uma vez que se pretendêssemos assimilar todos os

componentes seria necessário acrescentar ao preço final, o preço da mão-de-obra necessária para

agregar todos os componentes.

10.8 Descrição da ferramenta de excel

Com a informação disponível do mercado fez-se um estudo através da criação de uma folha de Excel

que clarifica as opções a tomar em relação a iluminação publica, isto é, fornece-nos informação quanto

a viabilidade económica da solução fotovoltaica.

Na execução desta folha, foram tidos em conta vários parâmetros, nomeadamente o custo de

construção de uma linha eléctrica subterrânea para à alimentação da iluminação pública, o consumo

médio de uma lâmpada de iluminação pública e o preço do respectivo equipamento de iluminação

convencional. Foi também tido em conta o preço do equipamento de iluminação fotovoltaico.

A ferramenta de Excel encontra-se totalmente automatizada. No entanto esta ferramenta não

dispensará o habitual dimensionamento luminotécnico, verificando se este vai de encontro ao valor

encontrado pela solução no que diz respeito ao espaçamento entre postes.



10.9.1 Funcionamento da ferramenta de Excel

Dados que são necessários introduzir:

• Distância em que se pretende instalar a iluminação pública.

• Espaçamento entre candeeiros

• Tipologia de iluminação

• Tipo de cabo a utilizar na rede subterrânea

• Preço dos candeeiros convencionais a utilizar

• Preço dos candeeiros fotovoltaicos a utilizar

A ferramenta de Excel permite escolher o tipo de disposição e o tipo de cabo da instalação. Retorna os

custos associados à instalação eléctrica, os custos associados à compra do equipamento, convencional

e fotovoltaico e os custos associados à poupança de energia quando se opta pela tecnologia

fotovoltaica.

Por fim, disponibiliza o resultado operacional ao fim de dez anos, permitindo descobrir se ao fim desse

tempo já conseguimos recuperar o investimento inicial dos equipamentos que utilizam a tecnologia

fotovoltaica.

Obteve-se também um gráfico para uma situação experimental, em que são representadas as equações

da variação do custo da iluminação convencional com a distância e a variação do custo da iluminação

fotovoltaica com a distância. Quando existe o cruzamento das duas equações, é a partir da distância

para a qual se torna viável o investimento em iluminação pública fotovoltaica.



Figura 43 - Exemplo da viabilidade económica da iluminação publica fotovoltaica

Com a elaboração deste estudo foi-se adquirindo a noção desta tecnologia ser sem duvida uma

tecnologia bastante eficaz para a iluminação publica, ainda mais, quando se tem a consciência que o

preço da energia eléctrica tende aumentar significativamente nos próximos anos, permite ainda uma fácil

instalação em locais isolados, desde que estes permitam a incidência do sol no painel solar fotovoltaico.

No entanto, no estado actual é possível verificar que com os preços praticados de material fotovoltaico impõe

a esta tecnologia dificuldade em ser considerada altamente rentável.

Espera-se uma progressão bastante positiva nos próximos anos, uma vez, que o mercado fotovoltaico tende

a ficar mais competitivo e consequentemente os preços destes equipamentos também.

10.9.2 Nova tecnologia de Luminárias

Atrás referimos que para este tipo de equipamentos as melhores luminárias seriam aquelas que

utilizassem lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão, no entanto começam a surgir no mercado

novas luminárias que funcionam com Powerled’s, que são led’s que apresentam uma grande

capacidade de iluminação.

Estas luminárias apresentam gastos de energia mais baixos favorecendo assim estes equipamentos. No

entanto a tecnologia dos powerled’s ainda é escassa no mercado sendo a comercialização de

luminárias que utilizam powerled´s quase nula e a luminosidade fornecida pelos powerled’s ainda não é

aceitável para utilizações deste tipo.

- €

5.000,00 €

10.000,00 €

15.000,00 €

20.000,00 €

25.000,00 €

30.000,00 €

35.000,00 €

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

IluminaçãoConvencional

IluminaçãoFotovoltaica



Figura 44 - Nova tecnologia de iluminação – Power Led´s

11. Modelo de Simulação Financeira Criou-se para a ENC um modelo de simulação financeira para analisar a viabilidade económica dos

projectos que contemplam a tecnologia solar fotovoltaica.

Este modelo de simulação permite analisar projectos de investimento que se baseiam na análise de

proveitos e gastos relacionados com o projecto, tem a finalidade de determinar os serviços de débito

anual e de retribuir adequadamente o capital suportado pelos sócios.

Os modelos utilizam alguns métodos para analisar se um projecto é economicamente viável e em que

medida o poderá ser. Os parâmetros que se utilizaram para avaliar o projecto foram:

VAL - que consiste em actualizar o valor presente dos “cash-flows” futuros, que iram ser gerados no

projecto, descontados devidamente a partir de certo tipo de interesses e comparando com o

investimento inicial.

TIR - taxa interna de rentabilidade (taxa de desconto que iguala o VAL a zero)

Período de Retorno - período que demora a recuperar o investimento inicial do projecto por meio dos

“cash flows” gerados pelo projecto

Estes modelos permitem dar uma média mais ou menos ajustada, da rentabilidade que se poderá obter

com o projecto de investimento, antes de colocá-lo em marcha.

Também permite comparar com outros projectos similares e em cada caso realizar ajustamentos que se

considerem oportunos para o tornar mais rentável.



Melhora o processo de tomada de decisões, quando as estas vão ter uma elevada repercussão

financeira, este modelo de simulação financeira permite ajustar os pontos-chave do sistema de

investimento e avaliar múltiplos cenários.

Assim pode-se chegar a decisões óptimas de uma forma rápida e simples.

Figura 45 - Modelo de simulação financeira para pr ojectos fotovoltaicos



Figura 46 - Avaliação do projecto

A partir de uma correcta visualização do gráfico, consegue-se avaliar de forma segura e simples a

viabilidade do projecto, tendo em conta, o valor actual líquido (VAL), ou seja, a diferença entre as

entradas e as saídas de dinheiro, devidamente actualizadas, durante a vida útil do empreendimento. A

partir da taxa interna de rentabilidade que é a taxa de actualização que anula o VAL. E através do

tempo de retorno bruto, um critério de avaliação grosseiro mas de aplicação muito simples – supõe

receitas e encargos iguais todos os anos e não se fazem actualizações.

Tenta-se definir fronteiras genéricas entre os projectos que interessam e os que não interessam, ou seja

faz-se uma avaliação mais eficaz do projecto, tendo em conta os seguintes parâmetros:

• O preço médio a que a energia é paga (€/kWh);

• A vida útil da instalação (nº de anos);

• A duração da construção (nº de anos);

• Os encargos anuais de O&M referidos ao investimento.



12. Conclusões Gerais O estágio na ENC mostrou-se extremamente positivo na consolidação e aprofundamento dos

conhecimentos adquiridos ao longo da nossa formação académica. Permitiu-nos obter uma perspectiva

real da concepção e instalação de sistemas fotovoltaicos, estando a parte económica normalmente num

plano de maior importância relativamente à qualidade técnica e de concepção dos sistemas.

Tivemos a noção que as fontes alternativas de energia são uma necessidade mundial, tendo em vista a

prevista escassez dos combustíveis fósseis, a saturação do potencial das grandes hídricas e o facto de

que cerca de 60% da população do planeta não ter acesso ainda à energia eléctrica convencional.

Para competir com as fontes convencionais de energia, é necessário que o custo da energia gerada

através de uma fonte alternativa seja reduzido a níveis equivalentes aos das fontes convencionais, sem

considerar, a princípio, o benefício social associado.

A produção de energia eléctrica com células fotovoltaicas é uma possibilidade muito atraente, por ser

não-poluente e inesgotável. O volume de trabalhos publicados em congressos internacionais sobre

energia solar e a variedade de equipamentos industrializados apontam para uma consolidação desta

fonte de energia renovável em aplicações diversas, desde a interligação de grandes sistemas

fotovoltaicos e de "casas isoladas" a grandes barramentos eléctricos, assim como o fornecimento de

electricidade a pequenas estações de telecomunicações e a localidades isoladas.

Em termos técnicos, o desenvolvimento de células solares fotovoltaicos pode ser caracterizado por

pequenos e constantes avanços na optimização da eficiência da conversão, associado à tecnologia de

materiais.

No desenvolvimento dos projectos de dimensionamento e implementação de um sistema fotovoltaico

para os Reservatórios de água no Concelho de Oliveira de Azeméis e no dimensionamento e

implementação de um sistema fotovoltaico para o Parque Santa Maria da Feira, apresentados

anteriormente, tivemos de ter particular atenção no dimensionamento das baterias devido à sua

profundidade de descarga tendo em conta a sua vida útil uma vez que as baterias são substituídas em

períodos de aproximadamente 6 em 6 anos.

Ao fazer-se o estudo para a tensão nominal do sistema, verificou-se que as secções tornam-se

insuportáveis (economicamente), para tensões de sistema de 12V.

Com uma tensão de 48 V, a secção dos cabos vê-se reduzida drasticamente, e apesar do aumento no

preço dos painéis, o investimento inicial mantém-se próximo em ambos os casos.

A implementação deste tipo de projectos requer espaço para a colocação dos painéis, temos então que

verificar no seu projecto e concepção qual o espaço existente para definir qual o material a utilizar. Isto

é, para um espaço reduzido serão necessários painéis com elevada eficiência de modo a reduzir o

número destes.



No sistema híbrido além da concepção do sistema tivemos alguma dificuldade na determinação dos

recursos hídricos e solares. Para o estudo do sistema híbrido de

Produção, usou-se o software HOMER, que permite uma análise detalhada de custos, produção

energética, dimensionamento dos componentes do sistema, análise de emissões e análise de

sensibilidade das várias variáveis de recurso energético e de dimensionamento dos componentes do

sistema.

Ao serem adjudicados à ENC diversos projectos que contemplam a integração da iluminação pública

fotovoltaica, foi necessário ter o conhecimento dos dados relativos às vias e os valores das grandezas

fotométricas consideradas para as classes das vias em estudo.

A iluminação pública convencional apresenta um custo de equipamento mais baixo, no entanto tem a

necessidade de utilizar outros recursos, nomeadamente a construção de uma linha para alimentação

dos diferentes postes.

Ao custo do cabo há ainda acrescentar o custo da mão-de-obra para a instalação das linhas

nomeadamente para abrir as valas e instalação do cabo. È importante referir também que além da mão-

de-obra o cabo do tipo VV necessita da instalação adicional de um tubo de PVC para a instalação do

cabo.

Neste tema foi essencialmente abordado diferentes configurações para a iluminação pública fotovoltaica

e também a comparação económica ente a iluminação publica fotovoltaica e a iluminação publica

convencional.

O modelo de simulação financeira para projectos fotovoltaicos, permitem avaliar se o investimento num

determinado projecto tem ou não interesse, assim como escolher o investimento mais atractivo entre

vários projectos propostos.

Tenta-se definir fronteiras genéricas entre os projectos que interessam e os que não interessam, ou seja

faz-se uma avaliação mais eficaz do projecto, tendo em conta os seguintes parâmetros:

• O preço médio a que a energia é paga (€/kWh);

• A vida útil da instalação (nº de anos);

• A duração da construção (nº de anos);

• Os encargos anuais de O&M referidos ao investimento.

A fronteira que se procura pode ser definida a partir da expressão da TIR e de uma análise da margem

bruta da operação, dos resultados líquidos e dos encargos financeiros anuais.



13. Bibliografia [1] Manuel Lopez Gallo, ”Curso de Energía Solar Fotovoltaica”, Formatec Formarción S.L. [2] Rodolfo Dufo López e José Luis Bernal Agustín, “Energía Solar Fotovoltaica”, Universidad de Zaragoza [3] Site da EDP – Tarifário 2006 [4] Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER) www.nrel.gov/homer [5] Site de material fotovoltaico http://www.troquedeenergia.com [6] Site de material fotovoltaico www.clicenergia.com.br [7] Site de material fotovoltaico www.autosil.pt/produtos/prod_bae_e.htm [8] Site de previsão de recurso solar http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/sunraddayframe.php?en&europe [9] Site de previsão de recurso solar http://www.retscreen.net/pt/home.php [10] Site de previsão de recurso solar http://www.pvresources.com/ [10] Energias Renováveis e Produção Descentralizada Rui M.G. Castro, Janeiro de 2004 (edição1) [11] Harrison, 1973 I.W. HARRISSON, “Avaliação de projectos de investimento”, Ed. Mc Graw- Hill do Brasil, 1973 (um volume). [12] Morlat, 1971 G. MORLAT, F. BESSIERE, “Vingt cinq ans d’économie élèctrique”, Ed. Dunod, Paris, 1971 (um volume). [13] Percebois, 1989 J. PERCEBOIS, “Economie de l’Enèrgie”, Ed. Economica, Paris, 1989 (um volume). [14] Swift-Hook, 1987 D.T. SWIFT-HOOK, “Introduction - WECS economics”, in “Principles of Wind Energy Conversion - 1”, Imperial College, Londres, 1987.

http://www.nrel.gov/homer

http://www.troquedeenergia.com/

http://www.clicenergia.com.br/

http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/sunraddayframe.php?en&europe

http://www.retscreen.net/pt/home.php



14. Anexos

Base de dados para material fotovoltaico

ENC – Serviços de energia para um futuro sustentável

Manual do Utilizador

Versão 1.0 Julho 2006



Informações Gerais

A aplicação apresentada é uma base de dados sobre material fotovolatico totalmente funcional. Foi concebida para proporcionar a conveniência a todos aqueles que trabalham com este tipo de materiais. Reúne numa única aplicação toda a informação sobre as características dos materiais que existem actualmente bem como respectivos preços. A base de dados é facilmente adaptável à inclusão de novos produtos ou alteração dos mesmos. Durante a sua elaboração foi tida em consideração:

� A facilidade de utilização; � Pesquisa segundo vários critérios; � Reunião e apresentação de toda a informação relevante sobre cada produto.

Modo de utilização

A figura seguinte apresenta a página inicial da aplicação:

Recorrendo a este menu, o utilizador pode pesquisar sobre um dos tipos de produtos existentes: Painéis fotovoltaicos, Reguladores de carga, Inversores e Baterias. Vejamos o exemplo dos Reguladores de Carga. Nos restantes casos o modo de funcionamento é idêntico, mudando apenas os critérios de pesquisa e características do produto. Carregando no botão respectivo aparecerá a seguinte janela:



Elementos da base de dados:

� Campos para pesquisa posicionados sempre no canto superior esquerdo adaptados a cada produto. Neste caso, como os Reguladores de carga são caracterizados pela Corrente máxima que permitem, a tensão que suportam e podem ser ou não mmpt. Estes são os seus critérios de pesquisa.

� Botão Pesquisar - por default aparecem todos os resultados. � Botão Sair - permite sair da aplicação. � Botão Página Inicial - permite voltar ao menu anterior. � Tabela com todos os reguladores de carga existentes sempre posicionada no canto superior

direito. � Tabela onde são apresentados os resultados da pesquisa sempre na parte inferior da janela

Como pesquisar segundo critérios 1. Inserir os valores desejados nas caixas de textos de cada critério ou procura-los na lista fornecida

pela drop-drow-box (caso dos critérios: mmpt e tensão do sistema). 2. Carregar no botão Pesquisar 3. Os resultados são apresentados sob a forma tabular na parte inferior da janela.

Para os restantes tipos de produtos as funcionalidades são as mesmas, bem como o modo de funcionamento.

Requisitos do sistema

� Windows (qualquer versão) � Microsoft Office

Documents

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTOpaginas.fe.up.pt/~ee01075/RelatoriodeEstagio.pdf · FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Aplicações não convencionais