Com a recente questão energética no Brasil surge a necessidade de analisar novas formas de geração de energia que sejam viáveis para satisfazer a demanda recente de forma renovável. Neste projeto é analisada a viabilidade econômica de instalação de painéis fotovoltaicos em uma residência de médio porte, na cidade de Caratinga, estado de Minas Gerais, como forma de comprovar a viabilidade do investimento.
IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA
OBJETIVO
ESTRUTURA DA MONOGRAFIA
RADIAÇÃO SOLAR
EFEITO FOTOVOLTAICO
Deve haver então um estímulo de energia suficiente, neste caso um fóton solar, para que o elétron se desloque da camada de valência para a camada de condução, criando um ‘buraco’ que funciona como uma carga positiva, criando corrente elétrica (CASTRO, 2012 ) ). Porém, em seu estado mais puro, o silício não seria capaz de criar corrente elétrica, não sem a geração de um campo elétrico, pois seus elétrons se recombinariam para se estabilizar no caso de um elétron passar da camada de valência para passar pela camada de condução. . É necessário, portanto, dopar o silício, introduzir elementos estranhos para alterar suas propriedades elétricas, criar camadas do tipo p e camadas do tipo n, pelos dopantes mais comuns boro e fósforo, respectivamente usados para fazer os mencionados para criar camadas (CASTRO, 2012 ).
Um cristal dopado é chamado de semicondutor, e na região da junção p-n, onde os materiais se encontram, forma-se o campo elétrico que separa os elétrons excitados por fótons, que são acelerados para um terminal negativo, e os 'buracos' são acelerados para um terminal positivo. Desta forma, ao conectar os terminais a um circuito fechado externamente por uma carga, haverá uma corrente elétrica unidirecional.
TECNOLOGIAS FOTOVOLTAICAS
PRIMEIRA GERAÇÃO
A tecnologia fotovoltaica convencional de primeira geração consiste em células de silício cristalino e domina o mercado global com aproximadamente 87%. Na fase inicial de produção é necessário extrair o cristal de dióxido de silício, que é desoxidado, purificado e solidificado, e atingir uma pureza de 99%, o que ainda não é suficiente para que esse silício seja utilizado em um sistema fotovoltaico, pois para para isso, o grau de pureza deve ser de 99,9999%. De todos os tipos de células fotovoltaicas à base de silício, as células monocristalinas oferecem a maior eficiência, podendo chegar a 18% (SILVA, 2008).
Silício policristalino – embora o processo de purificação seja semelhante ao do silício monocristalino, o processo de produção é menos rigoroso e mais barato. Fitas de Silício – Processo em que o silício é derretido e trefilado, criando uma fita que corresponde a um movimento de 3% do mercado. Iluminado na Figura 6, este é outro tipo de processo que reduz o custo de fabricação de células de silício, tudo através de uma técnica segura, confiável, estável e eficiente, sem desperdício causado pelo corte de blocos sólidos de silício do que outras técnicas mais tradicionais. (CASTRO, 2012).
SEGUNDA GERAÇÃO
Nesta nova tecnologia, os materiais mais utilizados são o Telureto de Cádmio, correspondente a 8% do mercado, o silício amorfo, correspondente a 5% do mercado, e o Diseleneto de Cobre-Índio-Gálio, correspondente a menos de 1% do mercado. Com todas essas novidades dessa tecnologia, os filmes finos tiveram um aumento de circulação no mercado nos últimos anos, mas ainda não se sabe se atingirão os 85% de participação de mercado detida pelo silício cristalino de 1ª geração (CASTRO, 2012). Telureto de Cádmio - É o tipo de tecnologia de 2ª geração mais difundido, com rendimentos de até 11%, mas ainda está em processo de desenvolvimento devido a pesquisas sobre a toxicidade do cádmio, que o tornaria ambientalmente inviável, e à disponibilidade de telúrio , que é um material raro e dificulta a produção em larga escala (CASTRO, 2012).
Silício amorfo - não possuindo estrutura cristalina, seus defeitos estruturais são minimizados através de um processo denominado hidrogenação, onde uma certa quantidade de hidrogênio é adicionada ao silício e esses átomos são combinados quimicamente, reduzindo efeitos negativos e defeitos estruturais. Disseleneto de cobre-índio-gálio - é atualmente a mais eficiente das tecnologias de película fina, pois representa 11-13%, não contém componentes tóxicos e não se degrada facilmente.
TERCEIRA GERAÇÃO
Nanoantenas – Embora ainda em processo de pesquisa, é uma tecnologia que promete revolucionar o processo de captação de energia solar. Utilizando “antenas” para captar a energia solar durante o dia e a radiação da Terra à noite, o desenvolvimento da nanotecnologia foi necessário para o seu desenvolvimento.
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
MÓDULOS E PAINÉIS
Devido ao fato de uma única célula não poder cumprir sua função (máximo 2 W), é necessária a formação de módulos e painéis. Um módulo nada mais é do que um conjunto de células que se conectam em série ou paralelo para poder atingir a tensão e potência desejadas, da mesma forma que os painéis são constituídos por um conjunto de módulos com a mesma finalidade.
INVERSOR
Cada detalhe do projeto será determinado levando em consideração todas as características locais e seu favorecimento ao sistema fotovoltaico.
EXPOSIÇÃO DO CASO-EXEMPLO
Num sistema doméstico, como o mencionado no caso exemplo, as variações são insignificantes em relação ao consumo médio, o que geralmente facilita os cálculos de viabilidade económica. O exemplo que será utilizado a seguir é de uma residência, uma casa, localizada no bairro do Limoeiro, na cidade de Caratinga, estado de Minas Gerais, coordenadas geográficas na latitude 19.798514oS e longitude 42.144537oE, a imagem de satélite do local é apresentado na Figura 9. Aqui também aparece o consumo médio de energia eléctrica do agregado familiar mês a mês, ao longo do período de 12 meses, explicado na Tabela 1 o mês em questão, a quantidade de energia consumida em KWh/mês, o preço do tarifa em determinado momento e o preço final pago à concessionária de energia elétrica.
Basicamente, o consumo é baseado na iluminação, no uso de eletrodomésticos em geral, como máquinas de lavar, ferros, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, entre outros, e de aparelhos eletrônicos, como celulares, tablets, televisores e outros dispositivos de uso comum. . Vale ressaltar também que o pico de consumo de energia elétrica ocorre à noite, pois é o período em que toda a família está reunida em casa, apesar de haver uma pequena utilização durante o dia. Portanto, é também de extrema importância ressaltar que o telhado da casa, onde serão montados os painéis solares, está livre de perturbações, ou seja, não há projeção de sombra de outros edifícios e residências durante o período em que a produção de energia realmente acontece. da radiação solar, pelo que serão colocados num local com óptima produção de energia.
MEDIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR
POSICIONAMENTO DOS PAINÉIS SOLARES
DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA
PAINEL SOLAR
INVERSOR
GERAÇÃO FOTOVOLTAICA ESPERADA
PROJETO E DIMENSÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO 34 Mês 29. Geração total mensal Geração total mensal (TAB) Consumo total mensal.
REQUISITOS PARA CONEXÃO AO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO
A solicitação de vistoria é feita após a conclusão das obras necessárias à instalação do microgerador, devendo ser realizada no prazo de 120 dias a contar da emissão do parecer de acesso pela CEMIG. Então a fiscalização será realizada no prazo de até 7 dias, caso sejam constatados problemas pendentes, no prazo de até 5 dias será enviada uma lista ao usuário para que os problemas pendentes sejam solucionados, caso haja sem pendências, após o prazo de 7 dias da vistoria será dada autorização para instalação do microgerador. Para a realização de um estudo de viabilidade económica é necessária a utilização da tarifa aplicada pela concessionária local de energia.
Durante este estudo de viabilidade foram consideradas algumas informações, entre elas o reajuste da tarifa de energia elétrica, que é reajustado com base no índice IRT (Reajuste Tarifário Anual) e depende do IGPM (Índice Global de Preços de Mercado), portanto é possível estimar seu preço, que no estudo considerou um reajuste de 5% ao ano. Também para este efeito foi considerada a diminuição da produção de energia da central solar em 0,8% ao ano. A Tabela 7 apresenta os custos totais com equipamentos e instalação do sistema solar, sendo que a partir destes valores será possível posteriormente calcular o retorno económico da microprodução de energia.
PAYBACK
Este capítulo apresenta todos os indicadores utilizados no estudo de viabilidade, bem como os cálculos dessas variáveis, realizados especificamente para o estudo de caso, que mostram a viabilidade do projeto. Neste estudo serão utilizados os seguintes indicadores econômicos para análise do projeto: Payback, VPL (Valor Presente Líquido) e TIR (Taxa Interna de Retorno), que foram escolhidos para que juntos forneçam um resultado mais claro quanto à viabilidade econômica do projeto., uma vez que cada um deles possui separadamente pontos fortes e fracos, e juntos complementam as informações um do outro. Por outro lado, é amplamente utilizado porque tem as vantagens de ser de fácil estudo e compreensão e permitir estudos de viabilidade rápidos (CAVALCANTE, 2016).
Na fórmula, n refere-se ao número de anos, Iose refere-se ao investimento inicial, R refere-se ao valor atual e FCn refere-se ao fluxo de caixa do ano de referência (Rn). A Tabela 8 apresenta o período de payback referente ao projeto, considerando apenas o valor nominal, e o gráfico, apresentado na Figura 14, mostra a variação do fluxo de caixa ao longo dos anos. Quando analisamos os dados, ignorando o ajuste monetário ao longo dos anos, o cálculo do período de retorno mostrou que o investimento inicial seria reconstituído pelo proprietário em 15 anos, e portanto nos próximos 10 anos só haveria ‘lucro’, onde estimamos que a vida útil do painel seria de 25 anos.
VALOR PRESENTE LÍQUIDO
TAXA INTERNA DE RETORNO
Conforme mostram os cálculos e análises aplicados durante o desenvolvimento deste projeto, a instalação do sistema fotovoltaico para geração de energia mostrou-se viável. A relação entre a vida útil do sistema fotovoltaico e o investimento do proprietário foi favorável, destacando que o proprietário geralmente teria dez anos para usufruir da energia elétrica gerada pelo sistema, sem qualquer tipo de custo extra. Levando em consideração a pesquisa, pode-se supor que assim como o proprietário do imóvel usado demonstrou interesse no projeto, outras pessoas poderão se interessar pela instalação do gerador de microeletricidade.
Portanto, maiores incentivos do estado para os interessados em tais projetos poderiam desenvolver significativamente o mercado para esta tecnologia de produção de energia limpa, uma vez que o próprio país já possui características favoráveis para isso. Portanto, espera-se, nos próximos anos, o desenvolvimento desta tecnologia, que, além de possibilitar a diversificação da matriz energética, também traria o desenvolvimento da indústria, gerando empregos e renda. NIEDZIALKOSKI, Rosana. Desempenho de painéis solares mono e policristalinos em sistema de bombeamento de água.
