Síntese do capítulo e proposição do modelo conceitual

O presente capítulo discutiu, em sete tópicos, os principais temas fundamentais à compreensão do que é necessário para implementação de sistemas híbridos eólico- fotovoltaicos no contexto da geração distribuída.

A priori, no primeiro tópico, foi esclarecido o assunto referente à geração

distribuída no contexto da Resolução Normativa 482/2012, na qual são definidos os conceitos de mircrogeração e minigeração distribuída, bem como o de compensação de energia (net

metering). Este último pode ser entendido como uma das vantagens da geração distribuída, no

entanto, foram elencadas várias outras, assim como as desvantagens.

Já no segundo tópico, foi explanado o tema das energias renováveis, qual a justificativa para exploração desses recursos alternativos, o que são, e quais os principais tipos de fontes utilizadas ao redor do mundo.

Por sua vez, o terceiro tópico adentrou no tema da energia solar, abordando seu conceito, importância para a matriz energética mundial e para o meio ambiente, o potencial solar brasileiro e os seus tipos (térmica e fotovoltaica). Em seguida, abordou-se o sistema solar fotovoltaico, um dos focos desse trabalho, na medida em que foram descritos os

principais componentes, as características e possíveis configurações para esse sistema (isolado ou interligado à rede). Depois são detalhados os principais tipos de células fotovoltaicas, que são os componentes ligados diretamente à conversão de energia solar em elétrica, em três gerações baseadas no material das células, sendo a primeira geração a do silício policristalino e monocristalino, a segunda do telureto de cádmio, disseleteno de cobre índio gálio e silício amorfo, e a terceira da nanotecnologia que está sendo estudada para o futuro. Após são apresentados os principais procedimentos de instalação de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída, baseados nos estudos acadêmicos de Signorini et al (2014) e Cooper e Martins Jr (2013) e estudos não acadêmicos de GREENPEACE (2013), ANEEL (2014) e AMERICADOSOL (2015). Por fim foram elencadas as principais vantagens e desvantagens.

O quarto tópico discorreu acerca do tema energia eólica, na medida em que expôs as principais características desse recurso renovável, sua origem, um pouco do histórico e evolução das tecnologias, o contexto que justificou a sua exploração ao redor do mundo e no Brasil, bem como apresentou o panorama brasileiro quanto à capacidade instalada atual (cerca de 8,91 GW), a sua representatividade na matriz energética nacional (6,3%), o seu potencial total (estimado em 143,5 GW e pelos mais otimistas em 350 GW), e os principais componentes envolvidos na geração de eletricidade. Em seguida foram detalhados os tipos e tamanhos de aerogeradores e as possíveis configurações do sistema (isolado e interligado à rede elétrica convencional). Depois foram abordados os procedimentos para instalação de sistemas eólicos, baseados nos estudos acadêmicos de Pinho (2008a), Lopes (2009) e Gouveia (2013) e em estudos não acadêmicos de Rosas e Estanqueiro (2002), CERNE (2014) e IDEAL (2015), no contexto da geração distribuída. Por último foram citadas as vantagens, desvantagens e aplicações desses sistemas.

No quinto tópico se tratou de sistemas híbridos, seus principais conceitos, definições, a evolução da utilização desses sistemas (antes se utilizava mais a combinação eólica-diesel e hoje a tendência é eólica-fotovoltaica), as possíveis configurações (isolado ou interligado à rede elétrica), os principais tipos e suas principais vantagens, dentre as quais se destaca a complementaridade entre os recursos combinados. Também foram descritos os procedimentos de instalação de sistemas eólico-fotovoltaicos, foco dessa dissertação, baseado no estudo de Pinho (2008b).

Já no sexto tópico foram apresentados os conceitos de modelo, modelagem e simulação, a importância da utilização de softwares para simulação (agilidade confiabilidade nas análises) e os tipos existentes no mercado especializado em sistemas híbridos. Por fim

justificou-se a utilização do software HOMER, que faz análise de viabilidade técnica e econômica, é gratuito e segundo pesquisas, o mais utilizado pelos pesquisadores.

Por sua vez, o sétimo tópico descreve as principais técnicas de análise de viabilidade econômica de qualquer investimento (Valor Presente Líquido - VPL, Payback e a Taxa Interna de Retorno - TIR), que são indicadores calculados pelo HOMER, entretanto, suas interpretações e conceitos são vistos neste tópico.

As contribuições da revisão bibliográfica, contidas no Capítulo 3, podem ser evidenciadas pelo terceiro tópico, que permitiu reconhecer e determinar o tipo de célula fotovoltaica com melhor custo benefício para ser implementada no estudo de caso dessa dissertação, que é a de silício policristalino, e principalmente para reconhecer detalhes de procedimentos para instalação de sistemas fotovoltaicos no contexto da geração distribuída, que serão úteis para elaboração do modelo a que essa pesquisa se propõe. Já o no quarto tópico pôde-se identificar as características dos aerogeradores e os procedimentos para suas instalações no contexto da geração distribuída, que serão úteis ao modelo a ser elaborado. A mesma importância é dada aos tópicos cinco e seis, sendo o último essencial para determinação do software a ser utilizado.

Um dos principais resultados dessa dissertação foi a elaboração do modelo conceitual (Figura 3.35) para instalação de sistemas híbridos de geração distribuída utilizando

O Modelo Conceitual demonstrado na Figura 3.35 foi baseado na revisão de literatura desenvolvida no Capítulo 3, utilizando como principais referências a Signorini et al. (2010), Cooper e Martins Jr (2013), GREENPEACE (2013), AMERICADOSOL (2015),

2 3 4 Sim Seleção do local - Justificativa

- Disponibilidade recurso (sol e vento)

- Condições do local de instalação (terreno, cobertura, etc) - Capacidade de interligação à rede elétrica

- Ausência de obstáculos e impedimentos Caracterização do

local

- Perfil do consumo - Carga demandada - Sazonalidade da demanda - Tarifas e peculiaridades do local

Estudo dos recursos

Eólico

- Atlas do potencial eólico - Estações meteorológicas - Medições locais (anemômetro)

Solar

- Atlas solarimétrico - Estações meteorológicas - Programa SunData - Simulador solar

- Medições locais (piranômetro) Balanço

Energético -Definição da Participação dos recursos Dimensionamento

do sistema

- Módulos fotovoltaicos (quantidade, potência, marca, etc); - Aerogerador (quantidade, potência, marca, etc);

- Inversor (quantidade, potência, marca, etc); - Medidor bidirecional; - Equipamentos de proteção - Configuração do sistema Análise de viabilidade (Simulação) - Softwares: HOMER RETscreen HYBRID2

Viável? Analisar viabilidade

de cenários futuros Viável?

Decisão de não implementar o sistema Decisão de implementar o sistema Não Não Sim 5 6 7 1

Figura 403.35 - Modelo conceitual do procedimento para implementação de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de geração distribuída utilizando software para simulação.

Pinho (2008a), Pinho (2008b), Lopes (2009), Gouveia (2013), Rosas e Estanqueiro (2003), CERNE (2014) e IDEAL (2015), cujos estudos focam em procedimentos para instalações sejam de sistemas eólicos, fotovoltaicos ou híbridos eólico-fotovoltaicos.

O primeiro passo do modelo consiste em selecionar o local com base em uma justificativa; na disponibilidade qualitativa de recurso (eólico e fotovoltaico); nas condições do local de instalação do sistema (se o terreno suporta, se a cobertura da edificação está íntegra, etc); na verificação da capacidade de interligação do sistema à rede elétrica da distribuidora de energia, já que a meta é a compensação de energia; e da identificação de obstáculos e impedimentos à produção de energia, como edificações perto do aerogerador, sombras de prédios sobre a cobertura onde serão instalados os módulos fotovoltaicos.

O segundo passo diz respeito à caracterização do local selecionado para implementação do sistema híbrido. Para isso deve-se verificar o perfil de consumo do local, sazonalidade da demanda, a carga consumida ao longo de um ano, tarifas e peculiaridades do local.

Já o terceiro passo compreende o estudo dos recursos solar e eólico. Para avaliação do recurso eólico existem algumas ferramentas como Atlas do potencial eólico da ANEEL, dados das estações meteorológicas que podem ser coletados no site do INMET, e através de medições executadas no local por meio de equipamentos como o anemômetro.

Já avaliação do recurso solar pode se dar por intermédio do Atlas Solarimétrico de 2008 da ANEEL, de dados de estações meteorológicas do site do INMET, pelo programa SunData que identifica dados de irradiação solar para cada coordenada existente em seu banco de dados, também pode ser através do programa simulador da AMERICADOSOL disponível em seu site e por medições realizadas no local de instalação dos módulos fotovoltaicos com equipamentos, por exemplo o piranômetro.

O quarto passo envolve o balanço energético, que ocorre com a definição do projetista, com base na disponibilidade de recursos financeiros e na estratégia da organização, da participação da fonte eólica e da fotovoltaica a fim de compor o sistema.

O quinto passo diz respeito ao dimensionamento do sistema híbrido, isto é, a determinação da quantidade e especificação dos equipamentos (aerogeradores, módulos fotovoltaicos, inversores, medidores, equipamentos de proteção) , layout , direção (se norte, sul, leste ou oeste) e quais ângulos devem ser empregados para suas instalações

Depois, no sexto passo, ocorre a análise de viabilidade por meio de softwares, porém vale salientar que há a possibilidade da simulação ser realizada via modelagem

matemática, porém já foram discutidas e apresentadas as vantagens dos programas computacionais.

Caso a simulação demonstre inviabilidade do sistema dimensionado, deve-se analisar cenários futuros. Para isso, analisar opinião de especialistas e prospectar taxas, custos e tarifas com base na extrapolação de dados atuais. Após, simular os novos dados no software, se ainda persistir a inviabilidade, a decisão deve ser de não implementar o sistema híbrido.

Por outro lado, se tanto após o sexto e sétimo passo, for constatada a viabilidade do sistema, esse estudo deve ser apresentado ao tomador de decisões da organização, pois a decisão de implementação é uma opção factível.