Para se transformar os SFI’s, similar ao apresentado na FIGURA 12, em um SFCR, será necessário:
a) A retirada dos módulos fotovoltaicos, baterias e os controladores de carga dos postes de iluminação, mantendo as luminárias em suas atuais posições.
FIGURA 12 – SFI DO SETOR PALOTINA DA UFPR.
FONTE: O autor (2016).
b) Para que as luminárias continuem funcionando adequadamente, será necessária a inclusão de fontes de chaveamento eletrônico CA/CC em 127 V para corrente contínua 12 V e fp ≥ 0,92. Isto ocorre, porque a concessionária que passará a energizar todo o Setor Palotina, dispõe de tensão de 127 V, incompatível com a tensão de 12 V das luminárias.
c) Será necessária a instalação de uma rede de cabos elétricos, devidamente dimensionados, para a alimentação de cada luminária. Estas deverão ser conectadas a um quadro de disjuntores, desde que o mesmo suporte a carga necessária, assim como possua espaço físico para instalação do disjuntor de proteção;
As placas fotovoltaicas serão instaladas sobre a cobertura de um prédio didático da UFPR, conforme ilustra a FIGURA 13, pois mesmo em uma região com recurso solar uniforme, a escolha de um correto local para fixação dos painéis fotovoltaicos é determinante para o seu desempenho.
Pinho e Galdino (2014) afirmam que um local para instalação do SFV deve possuir integração com os elementos arquitetônicos e sem a presença de elementos de sombreamento ou superfícies reflexivas próximas as placas, pois estas podem afetar a eficiência do SFV. Portanto, é indicada a instalação dos painéis em superfícies livres, sem sombreamento e com boa circulação de ar.
FIGURA 13 – SFCR ILUSTRAÇÃO.
FONTE: Neosolar (2016).
A instalação dos módulos fotovoltaicos deverá ser direcionada ao norte geográfico, pois o local deste estudo de caso situa-se no hemisfério sul. O norte geográfico pode ser definido a partir do norte magnético através de uma bússola e/ou GPS.
O Setor Palotina da UFPR está localizado a uma latitude de 24º 17’39,56” S, o melhor ângulo para instalação de módulos fotovoltaicos mede 29º, a partir do nível do solo, como informa a TABELA 02.
TABELA 02 – MELHOR ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DO MÓDULO.
LATITUDE LOCAL ÂNGULO RECOMENDADO
0º a 10º α=10º
11º a 20º α= latitude local
21º a 30º α= latitude local + 5º
31º a 40º α= latitude local +10º
41º ou mais α= latitude local +15º FONTE: VILLALVA E GAZOLI, (2012).
Para a instalação dos equipamentos fotovoltaicos, serão necessários suportes metálicos, ilustrados na FIGURA 14. Estes servirão para fixação dos módulos sobre a cobertura, garantindo o posicionamento e inclinação adequada para um melhor aproveitamento da radiação solar.
FIGURA 14 – SUPORTE DE ALUMÍNIO PARA MÓDULOS FOTOVOLTAICOS.
FONTE: O autor (2017).
d) Para conectar o sistema existente à rede da concessionária, o projeto de alteração deverá atender simultaneamente, as Normas Técnicas da Copel NTC 905200 e NTC 903100. O diagrama unifilar da entrada de serviço da unidade consumidora deverá ter, no mínimo, as proteções ilustradas na FIGURA 15 e descritas no QUADRO 02, pois a unidade é atendida em tensão primária de distribuição (13,8 kV).
A contratação do projeto para aprovação junto à concessionária deverá conter:
Estudo de curto circuito e de coordenação;
Estudo de ilhamento;
Estudos para viabilizar os ajustes para a faixa de potência a qual se enquadra a central geradora;
Tabela resumo com os ajustes aos sistemas de proteção exigidos;
A.R.T. - Anotação de Responsabilidade Técnica, emitida por Engenheiro Eletricista;
FIGURA 15 – DIAGRAMA UNIFILAR DE INSTALAÇÃO - NTC 905200.
FONTE: Copel (2016).
QUADRO 02 – RELÉS DE PROTEÇÃO.
Equipamento ANSI n.º 25 Equipamento ANSI nº 27 Equipamento ANSI nº 50 Relé de verificação de
sincronismo: equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar o sincronismo entre duas fontes de energia verifica os níveis de tensão, ângulos de fase e frequência. Atua na proteção evitando o paralelismo de fontes geradoras em níveis de sincronismo medidos fora dos padrões pré-definidos.
Relé de subtensão:
equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar os níveis de tensão da rede. Atua na proteção quando a tensão de entrada é inferior a um valor pré-determinado.
Relé de sobrecorrente instantâneo: equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar os níveis dascorrentes de linha. Atua na proteção instantaneamente quando os níveis das correntes de linha são superiores a um valor pré-determinado.
Equipamento ANSI nº 50 N Equipamento ANSI nº 51 Equipamento ANSI nº 51N Relé de sobrecorrente de
neutro instantâneo:
equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar os níveis da corrente no Neutro. Atua na proteção instantaneamente quando o nível da corrente de neutro ultrapassar a um valor pré-determinado.
Relé de sobrecorrente temporizado: equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar os níveis das correntes de linha. Atua na proteção quando os níveis das correntes de linha são superiores a um valor pré-determinado por um período de tempo pré-ajustado. corrente do neutro ultrapassar a um valor pré-determinado por um período de tempo pré-ajustado.
Equipamento ANSI nº 51G Equipamento ANSI nº 59 Equipamento ANSI nº 81 Relé de sobrecorrente
temporizado de sensor de terra (GS): equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar o nível da corrente no sistema de aterramento. Atua na proteção quando o nível da corrente no condutor de terra ultrapassar a um valor pré-determinado por um período de tempo pré-ajustado.
Relé de sobretensão:
equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar os níveis de tensão da rede. Atua na proteção quando a tensão de entrada é superior a um valor pré-determinado.
Relé de sub / sobre frequência:
equipamento eletroeletrônico capaz de monitorar a frequência das tensões da rede. Atua na proteção quando as frequências lidas estiverem fora dos limites pré-estabelecidos.
Equipamento ANSI nº 86 Equipamento antiilhamento Relé auxiliar de bloqueio: que a fonte geradora distribuída (paralela) assuma as cargas conectadas a ela em caso de falha da rede da concessionária.
FONTE: INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMITION’S (2016).
Após a instalação dos módulos fotovoltaicos sobre a cobertura, os mesmos serão interligados em barramento único, com as devidas proteções dos circuitos individuais e proteção geral, de maneira a conduzir a energia produzida para a
própria instituição e, se for o caso, o excedente à rede de distribuição da concessionária.
Será necessária a aquisição e instalação de um quadro elétrico de proteção em corrente contínua, similar à apresentada na FIGURA 16. Este deverá ser composto por um conjunto de dispositivos aptos a intervir contra distúrbios elétricos, que ocasionalmente, podem ocorrer entre as séries de módulos fotovoltaicos e o inversor. Os dispositivos que compõem o quadro de proteção são: base porta fusível, fusíveis, DPS (dispositivos de proteção contra surtos) e chave seccionadora em corrente contínua.
FIGURA 16 – QUADRO DE PROTEÇÃO EM CORRENTE CONTÍNUA.
FONTE: Sices Brasil (2016).
Para o processo de transformação de energia de CC/CA, em conformidade com o exigido pela Copel (2007), deverão ser utilizados inversores de frequência que atendam as normas nacionais ABNT NBR 16149, ABNT NBR 16150 e ABNT NBR IEC 62116, assim como, as normas europeias IEC 61727:2004-12 e IEC 62116:2014, ou a norma norte americana IEEE 1457, como o modelo apresentado na FIGURA 17.
FIGURA 17 – MODELO DE INVERSOR DE FREQUÊNCIA.
FONTE: ABB (2016).
e) Além dos componentes já citados, outros equipamentos e materiais serão necessários, como dispositivos de proteção em CC e em CA, eletrodutos, cabos, aterramento e acessórios para conexões elétricas.