UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO
GRANDE DO SUL - UNIJUÍ
GIOVANI JOSÉ GONCHOROVSKI
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E FINANCEIRA PARA
IMPLANTAÇÃO DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM
EDIFICAÇÃO COMERCIAL, COM SISTEMA CONECTADO À REDE
DE DISTRIBUIÇÃO
Santa Rosa, RS 2016
GIOVANI JOSÉ GONCHOROVSKI
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E FINANCEIRA PARA
IMPLANTAÇÃO DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM
EDIFICAÇÃO COMERCIAL, COM SISTEMA CONECTADO À REDE
DE DISTRIBUIÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Elétrica apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Me. Mauro Fonseca Rodrigues
Santa Rosa - RS 2016
GIOVANI JOSÉ GONCHOROVSKI
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E FINANCEIRA PARA
IMPLANTAÇÃO DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA EM
EDIFICAÇÃO COMERCIAL, COM SISTEMA CONECTADO À REDE
DE DISTRIBUIÇÃO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de BACHAREL EM ENGENHARIA ELÉTRICA e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelos membros da banca examinadora.
Santa Rosa, 04 de Julho de 2016.
Prof. Mauro Fonseca Rodrigues Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria - Orientador Profª. Taciana Paula Enderle Coordenadora do Curso de Engenharia Elétrica/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA Prof. Mauro Fonseca Rodrigues (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
Profª. Taciana Paula Enderle (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
DEDICATÓRIA
A Deus que é a luz inspiradora, à minha família que sempre esteve me apoiando, e a todas aquelas pessoas que estiveram do meu lado me incentivando e acreditando nos meus sonhos.
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar, agradecer a DEUS, por iluminar o meu caminho e cada oportunidade disponibilizada na minha vida, que fez tornar realidade o meu sonho.
À minha família que meu deu forças e me apoiou durante todo o curso em momentos de compreensão, em especial a minha filha Giovanna Gabrielli pelo carinho e paciência com minhas ausências.
Ao meu Professor Orientador Me. Mauro Fonseca Rodrigues, pelas suas recomendações, sugestões e a dedicação ao trabalho, auxiliando da melhor forma possível.
Aos meus colegas de trabalho e aos colegas de estudo que sempre auxiliaram para fazer parte desta conquista.
Ao curso de Engenharia Elétrica da Unijuí através de sua Coordenação, agradecer a todos os professores pelo conhecimento proporcionado.
As pessoas especiais que se fizeram presentes durante a minha caminhada.
A empresa CERTHIL de forma direta por todo incentivo e apoio disponibilizado durante o período da realização do curso de engenharia elétrica.
“Insanidade é continuar fazendo sempre a mesma coisa e esperar resultados diferentes”.
RESUMO
Este Trabalho de Conclusão de Curso tem por objetivo apresentar a estudo da Resolução Normativa nº 687/2015 que está em vigência a partir de 01 de março de 2016, onde a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) fez aprimoramentos na Resolução Normativa nº 482/2012, onde criou o sistema de compensação de energia elétrica. No presente trabalho de conclusão de curso é realizada a aplicação da resolução para a utilização de um sistema de geração de energia elétrica através da utilização da luz solar, tecnicamente difundida como geração de energia através de painéis solares fotovoltaicos, onde será executado um estudo de caso para uma edificação comercial localizada na cidade de Três de Maio – RS, com o sistema de geração conectado à rede de distribuição. Com esta norma permitiu-se que o consumidor instale pequenos geradores em sua unidade consumidora e realize a troca da energia gerada no seu sistema com o sistema da distribuidora local, com o objetivo de redução do valor da fatura de energia elétrica.. Este trabalho buscou aproximar de forma clara e objetiva a dedução das diretrizes da normativa para além de aplicar em um projeto fotovoltaico, mas também dar suporte técnico em todas as questões relacionadas a engenharia de geração distribuída servindo de base de documentação para que eu possa utilizar como experiência na regulação da comercialização, geração e distribuição de energia elétrica, quando analisar solicitações de conexão ao sistema de distribuição da cooperativa, independente do modelo de geração.
ABSTRACT
This paper completion course has the objective to present an analysis of Normative Resolution No. 687/2015 what it is in effect from march 01, 2016, where the National Electric Energy Agency (ANEEL) enhancements made in Normative Resolution No. 482 / 2012, where it was created electric power compensation system. In the present completion of course work and made resolution of application for the use of one electric power generation system with the sunlight, technically it was widespread how power generation through photovoltaic solar panels, where it is, made one case study. A building commercial located in the city of Três de Maio - RS, with the system of connected generation to the distribution network. With this standard being allowed it is what the consumer installs, small generators in your consumer unit and carry out a generated energy exchange not in your system with the local distribution system with the reduction objective of the its value of electricity bill. This work had the objective to make clearly and objectively the deduction of normative guidelines beyond applying in a photovoltaic project, but also to a technical support on all the issues. This generation engineering distributed serving base using a documentation for what I experience in regulation of marketing, generation and distribution of electricity, when analyzing connection requests to the cooperative distribution system, independently of the generation model.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1- Terra vista a noite do espaço (montagem para uma foto) ... 19
Figura 1.2- Mapa da irradiação solar mundial ... 20
Figura 2.1- Sistema Interligado Nacional (SIN) ... 27
Figura 2.2- Aproveitamento da Cogeração ... 30
Figura 2.3- Sistema de Compensação de Energia Elétrica ... 33
Figura 2.4- Compensação do crédito de energia ativa excedente ... 35
Figura 2.5- Fluxo do processo de Certificação Instaladores FV – 4 fases ... 39
Figura 2.6- Procedimentos e etapas de acesso. ... 48
Figura 2.7- Medidor bidirecional. ... 49
Figura 2.8- Radiação solar global diária – média típica (Wh/m².dia) ... 51
Figura 2.9- Potencial Técnico de geração fotovoltaica em telhados residências por Unidade da Federação (GWh/dia). ... 52
Figura 2.10- Diferentes posições do sol em relação às estações do ano. ... 53
Figura 2.11- Ângulo azimutal α e inclinação β de uma superfície receptora. ... 54
Figura 2.12- Inclinação β do painel fotovoltaico. ... 54
Figura 2.13- Sistema conectado. ... 56
Figura 2.14- Módulos ligados em série. ... 58
Figura 2.15- Símbolo de um módulo fotovoltaico. ... 58
Figura 2.16- Configurações das células. ... 59
Figura 2.17- Inversor Grid-Tie Fronius Symo. ... 60
Figura 3.1- Vista Norte do Pavilhão Comercial que será feito o estudo. ... 62
Figura 3.2- Vista Sul do Pavilhão Comercial que será feito o estudo. ... 62
Figura 3.3- Corte do Telhado do prédio em estudo. ... 63
Figura 3.4- Latitude e longitude. ... 64
Figura 3.5- Ângulo azimutal. ... 65
Figura 3.6- Ângulo de posicionamento dos módulos. ... 66
Figura 3.7- Software RADIASOL 2. ... 67
Figura 3.8- Radiação solar média diária (kWh/m2.dia). ... 68
Figura 3.9- Curva de carga de consumo energia elétrica. ... 69
Figura 3.10- Disposição da instalação dos módulos fotovoltaicos. ... 73
Figura 3.11- Esquema de ligação dos módulos fotovoltaicos parte 1. ... 74
Figura 3.13- Vista superior do telhado. ... 79
Figura 3.14- Frequência e sombreamento nos módulos durante o ano. ... 79
Figura 4.1- Dados para Cadastro site de projetos da RGE ... 81
Figura 5.1- Fatura de energia do prédio. ... 86
Figura 5.2- Cenário 1: Payback Simples. ... 90
Figura 5.3- Cenário 2: Payback Descontado. ... 92
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1- Níveis de tensão considerados para conexão de centrais geradoras... 42
Quadro 2.2- Proteções mínimas em função da potência instalada. ... 43
Quadro 2.3- Etapas do processo de solicitação de acesso. ... 47
Quadro 3.1- Irradiação solar na cidade de São Luiz Gonzaga. ... 66
Quadro 3.2- Especificações técnicas do módulo da SunEdison. ... 71
Quadro 4.1- Detalhamento dos componentes do sistema de geração fotovoltaica ... 84
Quadro 5.1- Primeiro Cenário Payback Simples ... 90
Quadro 5.2- Segundo Cenário - Resultados com o PBD. ... 91
Quadro 5.3- Terceiro Cenário simulado. ... 93
Quadro 5.4- Resultado para o VPL. ... 95
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1- Especificações técnicas do inversor da FRONIUS Symo 20.0-3M. ... 77
Tabela 5.1- Remuneração dos depósitos de poupança 07/2015 à 07/2016. ... 87
Tabela 5.2- Métodos para avaliação e análise de investimentos. ... 87
Tabela 5.3- Economia anual estimada do sistema proposto. ... 88
Tabela 5.4- Reajuste anual da RGE. ... 88
LISTA DE SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica ART Anotação de Responsabilidade Técnica
BT Baixa Tensão
CONFEA Conselho Federal de Engenharia e Agronomia CPFL Companhia Paulista de Força e Luz
CTP Condições Padrões de Teste
CREA Conselho Regional de Engenharia e Agronomia
CRESESB Centro de Ref. em Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito DCEENG Departamento de Ciências Exatas e Engenharias
DSV Dispositivo de Secionamento Visível EPE Empresa de Pesquisa Energética
FV Fotovoltaico
GD Geração Distribuída
GED Gerenciamento Eletrônico de Documentos IDH Índice de Desenvolvimento Humano
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia IP Índice de Proteção
MPPT Maximum Power Point Tracker
MT Média Tensão
NBR Norma Brasileira
OMM Organização Mundial Meteorológica
PB Payback
PCH Pequena Central Hidrelétrica P&D Pesquisa e Desenvolvimento
PRODIST Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica QGBT Qualidade Geral de Baixa Tensão
RN Resolução Normativa RTA Reajuste Tarifário Anual SEP Sistema Elétrico de Potência SIN Sistema Interligado Nacional
SFCR Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Rede SFV Sistema Fotovoltaico
STC Standard Test Conditions
SWERA Solar and Wind Energy Resource Assessment TMA Taxa Mínima Atrativa
TIR Taxa Interna de Retorno
TUSD Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição TUST Tarifa de Uso do Sistema de Transmissão UFSC Universidade Federal de Santa Catarina VPL Valor Presente Líquido
LISTA DE SÍMBOLOS
α Ângulo azimutal [°]
β Ângulo de inclinação do módulo fotovoltaico [°]
Øz Ângulo zenital
h Altura
l Comprimento
Cmm Consumo médio mensal
Cmn Consumo do referido mês Cmd Consumo médio diário
E Consumo médio diário durante o ano [kWh] ITotal Corrente elétrica total do módulo
Icamax Corrente de saída máxima do inversor
Imp, Ipmp, Impp Corrente no ponto de máxima potência do módulo Iccmax Corrente de entrada máxima do inversor
Isc Corrente de curto-circuito do módulo
δ Declinação solar [°]
Eo Energia da onda em [J]
Pmp Faixa de tensão do seguidor (Vmppt_min – Vmppt_max) do inversor cos φ Fator de potência do inversor
f Frequência em [Hz]
finv Frequência do inversor Hhor Irradiação global [Wh/m2]
Htot Irradiação total [Wh/m2]
Ghor Irradiância global [W/m2]
Gtot Irradiância total [W/m2]
G Irradiância [1000 W/m2]
PFV Potência fotovoltaica [Wp]
Pm, Pnom Potência nominal de máxima gerada do módulo Pccmax Potência de entrada máxima do inversor
PCA Potência de saída nominal do inversor Pcamax Potência de saída máxima do inversor p-Si Silício policristalino
m-Si Silício monocristalino
TD Taxa de desempenho do sistema (80%) VTotal Tensão elétrica total do módulo
Voc Tensão de circuito aberto do módulo
Vmp,Vpmp, Vmpp Tensão do ponto de máxima potência do módulo Vccmax Tensão de entrada máxima do inversor
VCA Tensão de saída nominal do inversor
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 19 1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO ... 19 1.2 JUSTIFICATIVAS ... 22 1.3 OBJETIVOS ... 23 1.3.1 Objetivo Geral ... 23 1.3.2 Objetivo Específico... 23 1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 23 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 25
2.1 A AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – ANEEL ... 25
2.2 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA ... 26
2.2.1 Tecnologias da Geração Distribuída ... 28
2.2.2 Vantagens da Geração Distribuída ... 31
2.2.3 Desvantagens da Geração Distribuída ... 31
2.3 REGULAMENTAÇÃO E NORMAS PARA A MICROGERAÇÃO... 32
2.3.1 Resolução Normativa n° 687 ... 32
2.3.2 Avanços e Barreiras na Inserção da Geração Distribuída ... 36
2.3.3 PRODIST ... 41
2.3.4 Normas da concessionária RGE ... 44
2.3.5 Sistema de Medição ... 49
2.4 ENERGIA SOLAR ... 50
2.5 SISTEMA FOTOVOLTAICO ... 55
2.5.1 Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR) ... 55
2.5.2 Equipamentos utilizados... 57
3 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES PREDIAIS DO LOCAL ... 61
3.1 LOCAL DO PROJETO ... 61
3.2 DETERMINAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR ... 64
3.3 CARACTERIZAÇÃO DA CARGA ... 68
3.4 DIMENSIONAMENTO DOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ... 69
3.5 DIMENSIONAMENTO DO INVERSOR ... 75
3.6 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA A INSTALAR OS MÓDULOS ... 78
4 PROJETO SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE ... 80
4.2 RELAÇÃO DE DOCUMENTOS EM ANEXO ... 82
4.3 Orçamento para implementação do sistema fotovoltaico ... 84
5 CÁLCULO DO FATOR ECONÔMICO ... 85
5.1 MÉTODO DO PAYBACK ... 89
5.1.1 Primeiro Cenário ... 89
5.1.2 Segundo cenário ... 91
5.1.3 Terceiro cenário ... 92
5.2 MÉTODO DO VALOR PRESENTE LÍQUIDO ... 94
5.3 MÉTODO DA TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) ... 95
6 CONCLUSÃO ... 97
6.1 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ... 100
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 101
ANEXO A - Datasheet do módulo SunEdison ... 107
ANEXO B – Datasheet do inversor Fronius ... 108
APÊNDICE C – Planta de Situação e Localização ... 109
APÊNDICE C.1 – Diagrama Unifilar Funcional ... 110
APÊNDICE C.2 – Padrão de Entrada de Energia (Placa de Sinalização) ... 111
APÊNDICE C.3- Localização do Inversor ... 112
APÊNDICE C.4- Localização dos Módulos ... 113
APÊNDICE C.5 – Detalhes encaminhamento dos cabos ... 114
APÊNDICE C.6 – Diagrama Unifilar Esquemático... 115
APÊNDICE C.7 – Diagrama Trifilar ... 116
APÊNDICE D – Foto do padrão de entrada de energia (existente) ... 117
ANEXO E.2- Formulário de Solicitação de Acesso para Microgeração ... 118
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
O consumo per capta de energia elétrica é um dos fatores determinantes para um Índice de Desenvolvimento Humano (IDH), é uma medida resumida do desenvolvimento humano em três dimensões básicas, a sua renda, educação e saúde. Fato este que pode ser observado pelos índices de crescimento e qualidade de vida, pois a energia está inserida diretamente no cenário econômico mundial. Porém a matriz energética mundial é predominantemente não renovável e baseada em derivados de petróleo, o que compromete o meio ambiente com os seus efeitos nocivos.
Figura 1.1- Terra vista a noite do espaço (montagem para uma foto)
Fonte: (FERREIRA, 2012).
Em decorrência desta conscientização ambiental, os governos sentiram a necessidade de começar a pensar em fontes alternativas que minimizassem os impactos ambientais. Foram criadas políticas e incentivos para que as sociedades começassem a utilizar a energia dentro de um conceito de sustentabilidade. Dentro deste contexto, mundialmente está sendo mudado o foco para que se consiga ter crescimento econômico com o consequente incremento de energia elétrica, mas de forma sustentável.
Assim, a busca por uma geração de energia elétrica descentralizada e próxima ao consumo é uma tendência que está cada vez mais presente (EPE, 2012). Um pequeno grupo de países no mundo tem liderado uma corrida para o desenvolvimento de tecnologias que viabilizem a exploração de fontes renováveis de energia, países estes como China, Alemanha, EUA, Espanha, índia e Portugal (RIBEIRO, 2012).
Dentre as fontes de energia que tiveram melhores resultados em termos de eficiência, confiabilidade e geração mais limpa foram a solar e a eólica, pois são estas que estão recebendo foco da comunidade científica e industrial (RIBEIRO, 2012).
A geração fotovoltaica é um modelo para se obter energia limpa, utilizando diretamente a irradiação solar. Nos últimos anos a energia fotovoltaica tem sido vista internacionalmente como uma tecnologia promissora. Experiências internacionais apresentam importantes contribuições para análise sobre expansão do mercado, ganhos na escala de produção e redução de custos para os investidores (EPE, 2012).
O Brasil, do ponto de vista estratégico, tem muitas características naturais favoráveis, tais como altos níveis de insolação por estar localizado na sua maior parte na região intertropical ou cinturão solar (FARRET, 2010), onde possui grande aproveitamento da radiação solar durante todo o ano. A Figura 1.2 apresenta o mapa da irradiação solar mundial.
Figura 1.2- Mapa da irradiação solar mundial
Fonte: (METEONORM, 2012).
Mesmo com diferentes características climáticas no território nacional, a média anual de irradiação é alta em todo o Brasil. O valor máximo é registrado na Bahia (6,5 kWh/m²). A menor irradiação solar é registrada no litoral norte de Santa Catarina (4,25 kWh/m²). Esses
índices de irradiação solar incidente em qualquer região brasileira são superiores aos da maioria dos países da Europa, onde a geração fotovoltaica é amplamente viabilizada, como na Alemanha que possui cerca de 40% menos insolação que a pior área brasileira (RUTHER, 2010).
Como esta forma de geração é descentralizada, ou seja, ela pode ser realizada no próprio local de consumo, é possível realizar a integração às edificações e a energia gerada durante o horário comercial, torna-se interessante nos locais onde o pico de consumo da curva de carga é diurno, amenizando-o. Esta energia sendo produzida próxima ao seu consumo, reduz os investimentos e perdas de transmissão e distribuição (SANTOS, 2009).
Após a publicação da Resolução Normativa nº 482 em 2012 pela ANEEL, a inserção da Geração Distribuída (GD) na Matriz Elétrica Brasileira passou a ter um enfoque (EPE, 2014). Com esta norma foi criado o sistema de compensação de energia elétrica (net metering), onde são gerados créditos de energia. E conforme a energia consumida, for menor que a energia gerada pelo sistema, os créditos gerados são acumulados para que possam ser consumidos nos meses subsequentes, onde o consumo for maior que a geração (NAKABAYASHI, 2014).
Contudo através de consultas e, audiências públicas, a ANEEL buscou efetuar ações e estudou propostas para reduzir as barreiras de acesso dos pequenos geradores ao sistema de distribuição (EPE, 2012). Com resultados de opiniões de diversos agentes, também representantes de distribuidoras, geradoras, fabricantes, enfim, a sociedade em geral, foi publicado uma alteração na RN 482, e nos Módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. A nova Resolução Normativa que entrou em vigor é RN 687 e as alterações nas regras passaram a valer a partir de 1º de março de 2016.
Partindo da importância atual e do potencial de crescimento que a geração fotovoltaica possui e da ANEEL estar ampliando as possibilidades para a micro e a minigeração distribuída no país, este trabalho de graduação tem por objetivo, portanto, fornecer uma visão ampla e concisa acerca da Resolução Normativa nº 687/2015 e realizar a aplicação desta norma em um estudo de caso de um prédio comercial localizado na cidade de Três de Maio – RS, com o sistema conectado à rede de distribuição da Rio Grande Energia (RGE).
1.2 JUSTIFICATIVAS
Como tem ocorrido nos últimos anos o crescente aumento das tarifas de energia elétrica no Brasil com percentuais elevados, comparado a anos anteriores, o mercado para a geração distribuída pode ser muito promissor, especialmente para fontes de geração fotovoltaica. Com os aprimoramentos da Resolução Normativa nº 687 pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que passou a vigorar a partir de 01 de março de 2016, amplia as possibilidades do consumidor gerar energia elétrica. Portanto, o cenário demonstra que o mercado brasileiro vai demandar de profissionais habilitados para atender esses consumidores que serão atraídos também por estímulos financeiros em Programas de Geração Distribuída (ProGD) que estão sendo projetados pelo governo.
A necessidade da implementação de fontes de geração de energia elétrica renováveis com mínimo impacto ambiental, inserindo-se na matriz energética brasileira sistemas de Geração Distribuída, são iniciativas essências que terão contribuições significativas para preservação do meio ambiente, disseminação das tecnologias, com geração de emprego e consequentemente redução dos custos com a fatura de energia.
Conforme inovação da RN 687, é possível a instalação de geração distribuída em condomínios, empreendimentos de múltiplas unidades consumidoras. Então os próprios consumidores podem definir as porcentagens e repartir essa energia gerada entre os condôminos. A ANEEL também criou a “geração compartilhada”, possibilitando que diversos interessados possam se unir e formar uma cooperativa ou consórcio e instalar um sistema de geração, e está energia gerada utilizar para redução das faturas dos seus associados.
De acordo com o consumo energético brasileiro, das características das fontes e tecnologias em expansão e das demandas de informação sobre geração distribuída, os estudos realizados neste trabalho se voltam para análise da resolução normativa e sua aplicação em um projeto de sistema de geração fotovoltaica com a finalidade de contribuir para a disseminação deste potencial energético.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo identificar os principais avanços obtidos na Geração Distribuída em especial com as alterações da resolução normativa nº 687/2015, também as questões regulatórias e tributárias como incentivos as energias renováveis.
Realizar um estudo de caso em um prédio comercial. Analisar a aplicação da resolução normativa em um sistema de geração fotovoltaica distribuída, com a intenção de redução do valor da fatura de energia elétrica e poder definir um escopo dos critérios e procedimentos técnicos para a conexão de acessantes ao sistema de distribuição, tornando-se capacitado profissionalmente a analisar e simplificar o atendimento a estes consumidores.
1.3.2 Objetivo Específico
Analisar a Resolução Normativa nº 687/2015 e seus principais avanços; Levantar as possíveis barreiras regulatória e tributárias;
Projetar a geração distribuída da fonte solar fotovoltaica; Estudar o nível de insolação no local;
Verificar a posição solar do telhado que receberá os painéis; Dimensionar os painéis e o custo para implantação do sistema; Verificar a economia de energia gerada por esta instalação; Estudar a viabilidade do procedimento;
Aderir conhecimento suficiente para aplicação prática.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho está dividido em cinco capítulos, conforme descritos abaixo: - Capítulo 1: Introdução;
- Capítulo 2: Revisão bibliográfica;
- Capítulo 3: Análise das condições prediais do local;
- Capítulo 5: Análise da Viabilidade Econômica; - Capítulo 6: Conclusão.
No segundo capítulo, apresenta-se a definição de GD, as suas características e os benefícios para o setor elétrico, o consumidor e a sociedade como um todo. Inicia-se uma análise detalhada sobre a RN nº 687/2015 e normas vigentes para conexão de GD na rede elétrica da concessionária, as principais políticas públicas a respeito dos incentivos tarifários, possíveis barreiras regulatória e tributária, e também uma revisão bibliográfica sobre energia solar, descrevendo o sistema fotovoltaico de maneira simplificada assim como todos os componentes envolvidos neste processo de geração de energia.
No terceiro capítulo é demonstrado e realizado uma análise das condições prediais do local para o dimensionamento e do sistema fotovoltaico em estudo.
No quarto capítulo está detalhado o projeto do estudo de caso, suas documentações necessárias para apresentação a concessionária e orçamento para a implementação do sistema fotovoltaico.
No quinto capítulo, são realizados estudos sobre os custos e a viabilidade econômica do estudo de caso sobre o sistema de geração fotovoltaico proposto para atender a edificação comercial existente.
No sexto capítulo, são apresentadas as considerações finais e resultados obtidos durante o estudo.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo serão abordados os conceitos de definição de Geração Distribuída, as suas características e os benefícios para o setor elétrico, uma análise detalhada sobre a Resolução Normativa nº 687/2015 e normas vigentes e uma discussão sobre energia solar, descrevendo o sistema fotovoltaico.
2.1 A AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – ANEEL
A lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996, criou a Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, que foi concebida com a missão de “proporcionar condições favoráveis para que o mercado de energia elétrica se desenvolva com equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade” (ANEEL, 2014). É uma autarquia sob regime especial, vinculada ao Ministério de Minas e Energia, com sede e foro no Distrito Federal.
É de competência da ANEEL, basicamente, exercer a regulação e fiscalização sobre a geração, transmissão, comercialização e distribuição de energia elétrica, buscando articular os interesses do Estado, dos agentes e dos consumidores (ANEEL, 2014).
Nesse contexto, é de suma importância tornar públicas e acessíveis todas as informações de interesse dos envolvidos em relação ao setor elétrico. Tornar uma relação de equilíbrio entre os consumidores e os agentes, de maneira que ambos envolvidos tenham compreensão dos desdobramentos e alcance da atividade regulatória.
Diante do exercício das suas competências, a Agência realizou Consulta Pública, Audiência Pública, onde foram através das quais debatidos os dispositivos legais que definiram a conexão da geração distribuída na rede de distribuição. Através desse processo de consulta e participação pública, que se criou a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e atualmente sofrendo novas revisões dessa regulamentação do setor elétrico a Resolução Normativa nº 687, de 24 de novembro de 2015, que está em vigência a partir de 01 de março de 2016, estabelecendo as condições gerais para o acesso de micro e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, e criou o sistema de compensação de energia elétrica em vigor.
2.2 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
A Geração Distribuída (GD) é um termo utilizado para designar a produção de energia de forma descentralizada junto ou próximo do local de consumo. No Brasil, segundo o decreto nº 5.163, de 30 de julho de 2004 da ANEEL, considera-se Geração Distribuída a produção de energia elétrica proveniente de empreendimentos conectados diretamente no sistema elétrico de distribuição, exceto para usinas hidrelétricas onde a sua capacidade instalada seja superior a 30 MW e para usinas termelétricas a sua eficiência energética seja inferior a 75%. Estes empreendimentos não podem estar subordinados ao despacho centralizado do ONS. As distribuidoras estão permitidas a contratar até 10% de sua carga junto a geração distribuída.
O Brasil é privilegiado pelas suas possibilidades de produção de energia elétrica através de fontes renováveis, possui água em abundância, vento forte e sol o ano todo.
Por muito tempo, as construções de usinas hidrelétricas foram usadas como a expressão da geração de energia elétrica limpa do potencial brasileiro. Porém com as dificuldades de expansão desta fonte, as demais fontes renováveis despertaram no Brasil, pois, a importância de diversificar a nossa matriz de energia elétrica, incentivando a geração fotovoltaica, eólica, biomassa e também as pequenas centrais hidrelétricas.
As fontes renováveis, como as usinas eólicas e solares, são naturalmente candidatas a destaque na geração distribuída, de acordo com projeto de Lei do Senado nº 622 de 2015., pois em alguns países europeus, por exemplo, até as residências com a instalação de painéis fotovoltaicos ou pequenos geradores eólicos, têm comercializado energia elétrica. Porém, é alegado que a regra para a contratação da geração distribuída é obstáculo para que isso ocorra. A Resolução Normativa nº 687, de 24 de novembro de 2015, estabelece as definições da micro e minigeração previstas no artigo 1º da REN 687/2015, sendo:
I - microgeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência instalada menor ou igual a 75 kW e que utilize cogeração qualificada, conforme regulamentação da ANEEL, ou fontes renováveis de energia elétrica, conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras.
II - minigeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência instalada superior a 75 kW e menor ou igual a 3 MW para fontes hídricas ou menor ou igual a 5 MW para cogeração qualificada, conforme regulamentação da ANEEL, ou para as demais fontes renováveis de energia elétrica, conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras (ANEEL, 2015, p 1-2).
Atualmente no Brasil, a principal fonte de geração de energia elétrica é de origem hídrica, 64,82 % do total, conforme Banco de Informações de Geração (ANEEL, 2016). As usinas hidrelétricas, em sua grande maioria, estão instaladas distantes dos centros de carga, o que explica o extenso sistema de transmissão existente para levar a energia aos centros de consumo. Na Figura 2.1 é mostrado o Sistema Interligado Nacional, abrangendo todo o território nacional.
Figura 2.1- Sistema Interligado Nacional (SIN)
Fonte: (ONS, 2016).
Conforme a demanda por energia elétrica tem aumentado com o aumento do IDH, com o crescimento do nível social do povo, se faz necessário a construção de novas unidades de geração de grande porte e também sistemas para a transmissão e distribuição deste acréscimo de energia no sistema. Este modelo de geração passou a ser questionado com o surgimento de
novas tecnologias que reduzem os custos de investimentos em transmissão e distribuição além dos impactos ambientais associados à sua implantação. Com isso, a geração distribuída está sendo cada vez mais propagada.
2.2.1 Tecnologias da Geração Distribuída
As tecnologias utilizadas para a geração distribuídas são as mais diversas, porém será destacado abaixo as principais fontes: energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada, que estão mais difundidas comercialmente.
a) Pequena Central Hidrelétrica
Transformação de energia mecânica de reservatórios ou vazão de rios em energia elétrica.
Segundo a ANEEL (2003), para ser considerada uma PCH a potência instalada deverá ser superior há 1 MW e igual ou inferior a 30 MW e com área de reservatório inferior a 3,0 km2, destinado à produção independente, autoprodução ou produção independente autônoma.
Conforme Vergílio (2012), as PCHs surgiram como alternativa de minimizar os impactos ambientais causados pelas grandes centrais hidrelétricas, pois estas pequenas usinas causam um menor impacto, devido principalmente ao seu reduzido reservatório. Normalmente as Pequenas Centrais Hidrelétricas são projetadas para não trabalhar com reservatórios de acumulação, mas sim com sistemas que permitem operar aproveitando praticamente a vazão natural dos rios.
b) Energia Eólica
Transformação de energia mecânica dos ventos em energia elétrica.
Esta forma de geração atualmente é uma das mais pesquisadas, pois além de apresentar rapidez na instalação dos aerogeradores, baixo custo de manutenção e nenhum custo para a sua fonte de energia, é umas das fontes que mais se aproximam da viabilidade econômica (RIBEIRO, 2012).
A geração eólica ocorre pelo contato do vento com as pás do cata-vento, elementos integrantes do sistema de geração. O movimento de rotação das pás dá origem à energia mecânica que aciona o rotor do aerogerador produzindo eletricidade. A quantidade de energia mecânica transferida está diretamente relacionada à densidade do ar, à área coberta pela rotação das pás e à velocidade do vento (CRUZ, 2012, p.3).
“A Energia Eólica é considerada uma das mais promissoras fontes renováveis de energia, principalmente devido o grande avanço tecnológico ocorrido na Europa e nos Estados Unidos” (MACHADO, 2002, p. 49).
c) Energia Solar
Transformação de energia luminosa (luz) em energia elétrica.
A radiação solar que incide sobre a superfície da terra pode ser decomposta em diferentes formas para fins de análise, porém, em específico para a geração fotovoltaica. Embora os níveis de radiação solar na superfície da terra tenham variações anuais expressivas, a Global Horizontal Irradiance (GHI), componente difusa aproveitada pela geração fotovoltaica, é pouco variável (EPE, 2012).
Diariamente incide sobre a superfície terrestre mais energia vinda do Sol do que a demanda total mundial durante um ano. A Terra recebe anualmente 1,5 x 1018 kWh de energia solar em toda a sua superfície, o que corresponde a 10.000 vezes o consumo mundial de energia neste período (ZOMER, 2011, p.14).
A conversão de energia solar em energia elétrica é realizada por células de material semicondutor, através do efeito fotovoltaico, que compõem um módulo. Dependendo da tensão e da corrente desejada os módulos são ligados em série e/ou paralelo (RIBEIRO, 2012).
d) Biomassa
Transformação química de matérias orgânicas em energia elétrica.
A biomassa é uma forma indireta de armazenamento de energia solar, pois as plantas capturam a energia proveniente do Sol e a transformam em energia química, e está energia é absorvida na estrutura celular dos troncos, raízes, folhas (CRUZ, 2012).
Conforme Brito (2007), a biomassa é um recurso natural renovável, sendo constituída de matéria orgânica de origem animal ou vegetal, muito utilizada para a produção de energia elétrica. Podem ser obtidas de diversas fontes, como, florestal (madeira), agrícola (soja, arroz e cana-de-açúcar) e rejeitos urbanos ou industriais (sólidos ou líquidos, como o lixo). Embora ainda muito restrito, o uso da biomassa para a produção de energia tem aumentando significativamente nas últimas décadas. Esta fonte praticamente não contribui para o aumento
do efeito estufa, pois o CO2 que é liberado na atmosfera durante o processo de geração de energia, equivale ao que seria liberado na atmosfera durante o processo de sua decomposição.
e) Cogeração
Transformação combinada de calor e energia mecânica em energia elétrica.
Turbinas a Gás vem sendo utilizadas na cogeração qualificada1 pois são altamente eficientes com baixo custo de instalação e operação. Assim também a maioria dos sistemas com pequena capacidade de geração com motores de combustão interna (RODRÍGUEZ, 2002). A Resolução Normativa nº 235, de 14 de novembro de 2006 no artigo 3º conceitua o termo cogeração.
I – Cogeração: processo operado numa instalação específica para fins da produção combinada das utilidades calor e energia mecânica, esta geralmente convertida total ou parcialmente em energia elétrica, a partir da energia disponibilizada por uma fonte primária (ANEEL, 2006).
A cogeração é definida como um processo que proporciona o aproveitamento de mais de 70 % da energia térmica proveniente dos combustíveis utilizados nesse processo. A Figura 2.2 mostra este reaproveitamento.
Figura 2.2- Aproveitamento da Cogeração
Fonte: (www.inee.org.br, 2016).
1 Para que uma unidade cogeradora seja enquadrada na modalidade de “cogeração qualificada” deve
atender aos requisitos mínimos de racionalidade energética previstos no artigo 4º da Resolução Normativa nº 235/2006, que define os critérios avaliados na obtenção de qualificação junto à Agência.
2.2.2 Vantagens da Geração Distribuída
A GD é caracterizada pela instalação de geradores de pequeno porte, geralmente a partir de fontes renováveis, ou mesmo utilizando combustíveis fósseis (ANEEL, 2016).
O uso da GD introduz diversos impactos positivos no Sistema Elétrico de Potência (SEP), tendo a sua magnitude variada conforme sua profundidade da inserção no sistema elétrico.
Conforme Rodríguez (2002), este sistema produz menores perdas nas linhas de transmissão e distribuição, devido principalmente as reduzidas extensões destas, pois estão próximas aos locais de consumo, e também adia ou dispensa investimentos na construção de novas linhas e subestações.
Além de suprir a energia localmente, a GD contribui para aumentar a diversidade na geração, levando o sistema para uma situação de maior segurança e confiabilidade do suprimento aos consumidores próximos à geração local pois a fonte não está sujeita a falhas de transmissão e distribuição (VERGÍLIO, 2012).
O tempo de implantação de novas centrais é bastante reduzido em relação aos das grandes centrais de geração, devido ao seu tamanho ser menor.
Redução da compra de energia elétrica da concessionária de distribuição de energia. Aumento da eficiência energética e a diminuição dos impactos ambientais, pois estas fontes são dependentes de recursos renováveis.
Também contribui para o desenvolvimento local através da inserção recursos próprios da região aonde a instalação é inserida, como a diversificação das atividades econômicas e geração de empregos de serviços para instalação e da produção industrial.
2.2.3 Desvantagens da Geração Distribuída
A GD apresenta também desvantagens, sendo uma das principais, é o alto custo de implantação, e possível tempo de amortização elevado devido ao custo do investimento e também as variações na produção da energia do sistema, dependendo da fonte de geração escolhida (INEE, 2001).
Torna o sistema de distribuição mais complexo, pois dispõe de um fluxo de energia bidirecional, fazendo com que as concessionárias criem procedimentos operacionais específicos a fim de proteger e controlar estes sistemas (CARVALHO, 2012).
Com a GD alteram-se os níveis de curto-circuito e aumentam-se os níveis de tensão das redes elétricas, ainda, devido ao uso de inversores aumenta a distorção harmônica. Além do que este tipo de fonte nem sempre estará disponível, pois as principais dependem do vento ou radiação solar (CARVALHO, 2012).
Outros problemas que podem aparecer são em relação a falta de informações sobre os diversos geradores que serão conectados na rede, resultando no mal funcionamento de dispositivos da rede de distribuição, pois foram projetados para um sistema radial e unilateral. Um exemplo real e já examinado é a regulação errada no taps dos transformadores (RIBEIRO, 2012).
2.3 REGULAMENTAÇÃO E NORMAS PARA A MICROGERAÇÃO
Com a meta de minimizar as dificuldades para a conexão de micro e mini geradores na rede de distribuição (desde que utilizem fontes renováveis de energia elétrica ou cogeração qualificada), a ANEEL realizou aprimoramentos na Resolução Normativa nº 482 publicada em 2012. Para o acesso de micro e minigeradores ao sistema de distribuição será apresentada a Resolução Normativa nº 687/2015 da ANEEL, os módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST e os procedimentos para viabilização de acesso atendendo as normas da Concessionária local.
2.3.1 Resolução Normativa n° 687
a) Sistema de Compensação de Energia Elétrica
A diretoria da ANEEL num empenho constante para aderir às melhores práticas de transparência e publicidade regulatória, divulgou a Resolução nº 687/2015, que estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, e criou o sistema de compensação de energia elétrica. No artigo 1º da REN 687/2015 estabelece as definições sobre o sistema de compensação de energia elétrica e dá outras providências, conforme destacado nas seguintes disposições preliminares.
III – sistema de compensação de energia elétrica: sistema no qual a energia ativa injetada por unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída é cedida, por meio de empréstimo gratuito, à distribuidora local e posteriormente compensada com o consumo de energia elétrica ativa (RN ANEEL 687, de 24.11.2015).
A unidade de geração instalada num domicílio produzirá a sua própria energia, e o que for excedente, ou seja, não for consumido pela mesma, será injetado na rede elétrica da distribuidora local, gerando créditos para serem compensados nas faturas dos meses subsequentes (sistema net metering) (MONTENEGRO, 2013). Conforme o artigo 4º da RN 687, podem aderir ao sistema de compensação de energia elétrica os consumidores responsáveis por unidade consumidora:
I – com microgeração ou minigeração distribuída;
II – integrante de empreendimento de múltiplas unidades consumidoras; III – caracterizada como geração compartilhada;
IV – caracterizada como autoconsumo remoto.
Estes créditos em quantidade de energia ativa da unidade consumidora, terão um prazo de 60 (sessenta) meses para serem consumidos, caso contrário serão perdidos. A Figura 2.3 faz a demonstração sobre o funcionamento do Sistema de Compensação de Energia Elétrica.
Figura 2.3- Sistema de Compensação de Energia Elétrica
É importante ressaltar que, mesmo que consumidor tenha saldo positivo, ou seja, não consumiu energia da concessionária, este terá ao menos a despesa de uma tarifa mínima mensal referente ao custo de disponibilidade da rede elétrica, com valores definidos aos consumidores tipo B e tipo A (MARTINS JUNIOR, 2013). Para unidades consumidoras conectadas em baixa tensão (grupo B), o valor em reais será devido o pagamento ao custo da disponibilidade – valor em reais equivalente a 30 kWh (monofásico), 50 kWh (bifásico) ou 100 kWh (trifásico). Da mesma forma para consumidores conectados em alta tensão (grupo A), o valor da fatura será apenas à demanda contratada (ANEEL, 2014).
No entanto, a compensação de energia elétrica pode se dar em outras unidades consumidoras se forem da mesma titularidade e na mesma área de concessão, sendo permitido a transferência de créditos restantes. Esse tipo de utilização dos créditos foi denominado “autoconsumo remoto”, descrito no artigo 1º da RN 687.
VIII – autoconsumo remoto: caracterizado por unidades consumidoras de titularidade de uma mesma Pessoa Jurídica, incluídas matriz e filial, ou Pessoa Física que possua unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída em local diferente das unidades consumidoras, dentro da mesma área de concessão ou permissão, nas quais a energia excedente será compensada (RN ANEEL 687, de 24.11.2015).
A sequência de compensação de créditos é demonstrada na Figura 2.4. Prioritariamente a energia gerada é compensada na própria unidade consumidora, e o seu excedente pode ser utilizado em outras unidades consumidoras cadastradas, observando o seu enquadramento como empreendimentos com múltiplas unidades consumidoras, geração compartilhada ou autoconsumo, onde o titular da unidade consumidora onde se localiza a geração deve definir o percentual da energia excedente destinada a cada unidade consumidora participante do sistema de compensação de energia elétrica, observando que, o limite de 60 meses de validade dos créditos.
Figura 2.4- Compensação do crédito de energia ativa excedente
Fonte: Adaptado (ANEEL, 2014).
b) Possibilidade de instalação para micro e minigeração distribuída
A RN 687 abriu à possibilidade de instalação de geração distribuída para condomínios, ou seja, empreendimentos de múltiplas unidades consumidoras e também a forma de geração compartilhada, onde diversos interessados possam se unir e formar um consórcio ou cooperativa para instalar um sistema de micro ou minigeração distribuída. Nesses dois casos a energia gerada será utilizada para redução das faturas de energias dos condôminos, ou consorciados/associados e em porcentagem definidas pelos próprios interessados. O artigo 1º da RN 687 descreve essa condição.
VI – empreendimento com múltiplas unidades consumidoras: caracterizado pela utilização da energia elétrica de forma independente, no qual cada fração com uso individualizado constitua uma unidade consumidora e as instalações para atendimento das áreas de uso comum constituam uma unidade consumidora distinta, de responsabilidade do condomínio, da administração ou do proprietário do empreendimento, com microgeração ou minigeração distribuída, e desde que as unidades consumidoras estejam localizadas em uma mesma propriedade ou em
propriedades contíguas, sendo vedada a utilização de vias públicas, de passagem aérea ou subterrânea e de propriedades de terceiros não integrantes do empreendimento;
VII – geração compartilhada: caracterizada pela reunião de consumidores, dentro da mesma área de concessão ou permissão, por meio de consórcio ou cooperativa, composta por pessoa física ou jurídica, que possua unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída em local diferente das unidades consumidoras nas quais a energia excedente será compensada (RN ANEEL 687, de 24.11.2015).
Dessa forma a ANEEL oportunizou para que diferentes interessados possam se unir para implantar um sistema de geração distribuída, procurando incentivar esse modelo de geração no Brasil, e a Agência acompanhará de perto essas novas regras implantadas, para que as unidades consumidoras possam gerar sua própria energia, totalizando conforme previsão da Agência de que até 2024 cerca de 1,2 milhão de unidades passem a gerar 4,5 gigawatts (GW) de potência instalada (ANEEL, 2016).
2.3.2 Avanços e Barreiras na Inserção da Geração Distribuída
Os avanços alcançados na geração distribuída nos últimos anos são decorrentes de ações de diferentes agentes, sendo as principais na ordem regulatória, tributária, normativa, de pesquisas e desenvolvimento e incentivo econômico.
a) Regulação
É provável que após a publicação da Resolução 482/2012, regularizando os mini e microgeradores o sistema de geração distribuída obteve um maior avanço, e recentemente a normativa foi atualizada e modificada para Resolução 687/2015, pela ANEEL.
Com a regulação foi possível que geradores pequenos fossem instalados pelos consumidores nas suas unidades consumidoras de forma interligada com a rede de distribuição de energia elétrica, injetando a energia excedente ao sistema, em troca de créditos onde podem ser utilizados por um prazo de 60 meses.
Conforme artigo 7º da REN 687/2015, os créditos de energia elétrica acumulados pela unidade consumidora serão calculados com base em todas as componentes da tarifa em R$/MWh, ou seja, integralmente, com isso é possível realizar a utilização dos créditos de energia em local diferente da unidade geradora, sem correr o risco de perder valor dos créditos do sistema de compensação de energia elétrica, de forma a viabilizar o modelo de negócio da geração compartilhada.
De acordo com o artigo 13-A da RN 687, a distribuidora deverá disponibilizar, a partir de 1º de janeiro de 2017, sistema eletrônico onde o consumidor possa enviar sua solicitação de acesso e demais documentos elencados nos anexos da Seção 3.7 do Módulo 3 do PRODIST, permitindo também o acompanhamento de cada etapa do andamento do processo dentro da distribuidora.
b) Financiamento e fomento econômico
Uma das condições para viabilizar projetos é a disponibilização de condições favoráveis para se realizar financiamento. Os financiamentos com condições especiais incentivam uma quantidade maior de empreendedores a investirem, pois necessita de um desembolso menor de capital próprio por parte do investidor, seja também relacionado ao aumento do retorno do valor investido (EPE, 2012).
Uma iniciativa entre as instituições FINEP, BNDES e ANEEL, resultou na criação do Plano de Ação Conjunta Inova Energia, que tem por sua finalidade à coordenação das ações de fomento à inovação e ao aprimoramento da integração dos instrumentos de apoio disponibilizados pela ANEEL, pelo BNDES e pela financiadora de Estudos e Projetos com a finalidade de apoiar as empresas brasileiras no desenvolvimentos e domínio tecnológico das cadeias produtivas das energias renováveis como a solar fotovoltaica, termossolar e eólica para geração de energia elétrica (BNDES, 2016).
O Instituo Ideal que é uma organização privada sem fins lucrativos, em parceria com o Grüner Strom Label (Selo de Eletricidade Verde da Alemanha), lançaram O Fundo Solar, uma iniciativa para oferecer apoio financeiro no valor de R$ 1 mil a R$ 5 mil a fundo perdido para projetos que atenderem os requisitos estipulados de microgeração fotovoltaica com potência de até 5 kW. Em janeiro de 2015 nessa primeira fase do projeto foram disponibilizados mais de 20 mil euros, o equivalente a R$ 50 mil (IDEAL, 2016).
A portaria nº 538, de 15 de dezembro de 2015, no seu artigo 1º criou o Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica (ProGd), com o interesse de promover a ampliação da geração distribuída de energia elétrica, através de fontes renováveis e cogeração. Com esse programa pretende-se movimentar mais de R$ 100 bilhões em investimentos, até 2030 e 2,7 milhões de unidades consumidoras que poderão aderir ao sistema (MME, 2015).
Dentro do ProGd o governo está avançando tratativas com Caixa e Banco do Brasil para oferecer linhas de financiamento exclusivas, de equipamentos para consumidores residenciais num prazo de pagamento de até 10 anos e taxas de entre 7% e 9%, de sistemas que custam até R$ 27 mil atualmente (GLOBO, 2015).
Recentemente o Senado aprovou o Projeto de Lei nº 371/2015, onde estabelece o benefício para a energia a ser gerada a partir de fontes hidráulica, solar, eólica ou de biomassa. O Projeto permite o uso do Fundo de Garantia por Tempo de Serviço (FGTS) para compra de equipamentos de microgeração como um grande incentivo a eficiência energética por meio de fontes renováveis (PROCEL INFO, 2016).
c) Certificação e normatização
O consentimento de certificação oferece aos clientes e distribuidoras um maior grau de proteção e confiança, visto que sistemas e equipamentos que possuem certificação cumpriram alguns requisitos de avaliação de conformidade.
A Associação Brasileira de Geração Distribuída realizará um processo de certificação para instaladores fotovoltaicos. Esses profissionais devem possuir pré-qualificações necessárias, conhecer as normas técnicas do setor e também são submetidos a realização de exames teóricos e provas práticas. Essa certificação busca fornecer uma medida de segurança adicional para o público alvo, melhorar a qualidade dos profissionais deste segmento e proporcionar uma forma destes se diferenciarem dos concorrentes. A Figura 2.5 mostra o fluxo do processo de certificação de instaladores fotovoltaicos, são 4 fases que o profissional irá passar.
Figura 2.5- Fluxo do processo de Certificação Instaladores FV – 4 fases
Fonte: (ABGD, 2016).
No âmbito das certificações, o INMETRO publicou em 01 de agosto de 2014 a portaria nº 357 que define a adequação aos Requisitos de Avaliação da Conformidade para Sistemas e Equipamentos para Energia Fotovoltaica (Módulo, Controlador de Carga, Inversor e Bateria). Ficou definido que a partir de 1º de março de 2016, os inversores para sistemas fotovoltaicos conectados à rede, deverão ser fabricados e importados somente em conformidade com os requisitos da Portaria Inmetro nº 004/2011 e devidamente registrados no Inmetro, entretanto para os inversores eletrônicos de potência até 10 kW, aplicam-se as determinações da Portaria INMETRO nº 017/2016, de 14/01/2016 (CPFL GED 15303, 2016).
A Associação Brasileira de Normas Técnicas, publicou normas técnicas as quais são adotadas pela CPFL, visando maior segurança e padronização das instalações, onde o acessante, ou seu projetista, devem fornecer um certificado do fabricante do inversor eletrônico utilizado.
- NBR 16149:2013 – Sistemas fotovoltaicos (FV) – Características da interface de conexão com a rede elétrica de distribuição.
- NBR 16150:2013 – Sistemas fotovoltaicos (FV) – Características da interface de conexão com a rede elétrica de distribuição – Procedimento de ensaio de conformidade.
- NBR IEC 62116:2012 – Procedimento de ensaio de anti-ilhamento para inversores de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica.
d) Tributação e Legislação
O incentivo fiscal é uma forma usada pelo governo para incentivar atividades específicas por prazo determinado, visando o aquecimento econômico do respectivo território.
Seguindo este conceito o Conselho Nacional de Política Fazendária( CONFAZ), estabeleceu através do Convênio ICMS 101/97, que concede isenção do ICMS nas operações com equipamentos e componentes para o aproveitamento das energias solar e eólica, prorrogando até 31 de dezembro de 2021, as disposições contidas neste Convênio, porém não existe convênio para a redução de ICMS para os inversores e medidores eletrônicos de quatro quadrantes.
O CONFAZ através do Convênio ICMS 16/2015, autoriza os estados a conceder isenção nas operações internas à circulação de energia elétrica. Com uma iniciativa do Estado do Rio Grande do Sul, através do Convênio ICMS 157, de 18 de dezembro de 2015, realizou a adesão ao Convênio ICMS 16/2015, e a Secretaria de Minas e Energia anunciou que o Estado passa a isentar as unidades consumidoras que possuírem geração distribuída sujeitas ao sistema de compensação de energia elétrica a partir de 1º de junho de 2016, onde somente pagarão ICMS sobre o consumo excedente, ou seja, se o cidadão, por exemplo, produz 250 kWh e consome 300 kWh pagará apenas sobre o consumo excedente de 50 kWh (RS, 2016).
e) Pesquisa e Desenvolvimento
Ao longo dos últimos anos, percebe-se um considerável aumento no número de estudos na área de geração distribuída. Entidades, universidades e instituições de todo país estão realizando pesquisas nesta área (EPE, 2012). Uma das razões se dão através da Lei º 9.991, de 24 de julho de 2000, onde as concessionárias de serviços públicos de distribuição, transmissão ou geração de energia elétrica e as autorizadas à produção independente de energia elétrica, são obrigadas a aplicar, anualmente, um percentual de 0,75 % a 1% de sua Receita Operacional
Líquida em projetos de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do Setor de Energia Elétrica, segundo regulamentos estabelecidos pela ANEEL (ANEEL, 2016).
Todos investimentos realizados em P&D são submetidos para avaliação da ANEEL por meio de projetos, onde estes projetos podem ser realizados pelas próprias empresas, ou mais entidades como instituições de ensino e/ou pesquisa, com fabricantes de materiais e equipamentos e também empresas de consultoria. A avaliação e fiscalização da execução destes projetos para reconhecimento do valor aplicado é de responsabilidade da ANEEL.
2.3.3 PRODIST
Os Procedimentos de Distribuição são documentos elaborados pela ANEEL e normatizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de distribuição de energia elétrica.
Módulo 3 – Acesso ao Sistema de Distribuição
As distribuidoras devem adequar seus sistemas comerciais e também elaborar e disponibilizar as normas técnicas para estabelecer as condições de acesso de microgeração e minigeração distribuída, utilizando como referência os Procedimentos de Distribuição.
Este módulo contém requisitos e procedimentos aplicáveis ao sistema de distribuição e estão divididos em 7 (sete) seções, as quais estão dispostas abaixo:
a) seção 3.0 – INTRODUÇÃO;
b) seção 3.1 – PROCEDIMENTOS DE ACESSO – contém os processos de consulta, troca de informações, parecer de acesso e definição de prazos e responsabilidades para a conexão de instalações;
c) seção 3.2 – CRITÉRIOS TÉCNICOS E OPERACIONAIS – define os critérios técnicos e operacionais que devem ser observados para o acesso ao sistema de distribuição;
d) seção 3.3 – REQUISITOS DE PROJETO – define os requisitos a serem observados pelos acessantes para elaboração de projetos de instalações de conexão;
e) seção 3.4 – IMPLANTAÇÃO DE NOVAS CONEXÕES – trata dos critérios para implementação, vistoria e recepção de instalações de conexão;
f) seção 3.5 – REQUISITOS PARA OPERAÇÃO, MANUTENÇÃO E SEGURANÇA DA CONEXÃO – apresenta diretrizes para a operação, manutenção e segurança das conexões;
g) seção 3.6 – CONTRATOS – define os contratos que devem ser celebrados entre as partes e apresenta modelos de contratos;
h) seção 3.7 – ACESSO DE MICRO E MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA – descreve os procedimentos para acesso de micro e minigeração distribuída ao sistema de distribuição (PRODIST, 2016).
A realização deste trabalho está fundamentada no Módulo 3, seção 3.7 do PRODIST – ACESSO DE MICRO E MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA, vigente em 01 de março de 2016, revisão 6.
Neste módulo são definidos os critérios para efeito de acesso referentes aos níveis de tensão devido à potência instalada dos acessantes a rede de distribuição, conforme mostra o Quadro 2.1:
Quadro 2.1- Níveis de tensão considerados para conexão de centrais geradoras.
Potência Instalada Nível de Tensão de Conexão
< 10 kW Baixa Tensão (monofásico)
10 a 75 kW Baixa Tensão (trifásico)
76 a 150 kW Baixa Tensão (trifásico) / Média Tensão 151 a 500 kW Baixa Tensão (trifásico) / Média Tensão
501 kW a 10 MW Média Tensão / Alta Tensão
11 a 30 MW Média Tensão / Alta Tensão
> 30 MW Alta Tensão
Fonte: (PRODIST, 2016).
No Quadro 2.2 é possível verificar com base na faixa de potência instalada, os requisitos mínimos de proteção para o ponto de conexão de uma unidade geradora.
Quadro 2.2- Proteções mínimas em função da potência instalada. EQUIPAMENTO Potência Instalada Menor ou igual a 75 kW Maior que 75 kW e menor ou igual a 500 kW Maior que 500 kW e menor ou igual a 5 MW
Elemento de desconexão Sim Sim Sim
Elemento de interrupção Sim Sim Sim
Transformador de acoplamento
Não Sim Sim
Proteção de sub e sobretensão
Sim Sim Sim
Proteção de sub e sobrefrequência
Sim Sim Sim
Proteção contra desequilíbrio de corrente
Não Não Sim
Proteção contra desbalanço de tensão
Não Não Sim
Sobrecorrente direcional Não Sim Sim
Sobrecorrente com restrição de tensão
Não Não Sim
Relé de sincronismo Sim Sim Sim
Anti-ilhamento Sim Sim Sim
Medição Sistema de Medição Bidirecional Medidor 4 Quadrantes Medidor 4 Quadrantes Fonte: (PRODIST, 2016).
2.3.4 Normas da concessionária RGE
Para uma abordagem prática dos aspectos técnicos deste levantamento teórico do trabalho, será aplicado em um estudo de caso, onde a concessionária local a ser acessada é a RGE uma empresa do Grupo CPFL. O PRODIST módulo 3, seção 3.1, relata os procedimentos de acesso a serem adotados pelas concessionárias de energia elétrica.
Na página eletrônica da RGE presta os esclarecimentos aos consumidores de forma resumida sobre o acesso de microgeração e minigeração distribuída, as quais foram coletadas e descritas as fases do processo de conexão da GD.
Obrigatoriamente, para conexão ao sistema elétrico da CPFL o cliente deve possuir a unidade consumidora com a carga declarada e cadastrada. A potência instalada da microgeração ou minigeração distribuída é limitada à potência disponibilizada para unidade consumidora para atender a sua carga declarada.
Fases do processo de conexão da GD:
Solicitação de acesso: é o conjunto de documentos que será entregue à CPFL e, não faltando nenhum deles, produzirá, por esta, a emissão de um protocolo ou registro que prioriza o atendimento.
Para a solicitação de acesso a unidade consumidora que deseja formalizar o pedido de acesso da sua micro ou minigeração distribuída à rede da CPFL, será realizado através do “site” de Projetos Particulares e deverá conter na solicitação as seguintes informações:
Além do Formulário de Solicitação de Acesso Anexo E do GED 15303, CPFL, para identificação da Unidade Consumidora, apresentar projeto das instalações de conexão com sua plena localização de logradouro e informações geográficas, planta de localização do padrão de entrada de energia elétrica na propriedade, foto digital do padrão de entrada existente, incluindo memorial descritivo, arranjo físico, diagramas e Anotação de Responsabilidade Técnica (ART), representada por um responsável técnico devidamente credenciado e habilitado no Conselho Regional de Engenharia e Agronomia (CREA) e Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA), assim como cadastrado na RGE, tendo as atribuições legais exigíveis para instalações de micro e minigeração distribuída, sejam engenheiros ou técnicos.
Os requisitos técnicos da CPFL, estão descritos na Norma Técnica GED n° 15.303 (encontrada na página eletrônica da Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL), para Microgeração e Minigeração Distribuída:
Diagrama unifilar, trifilar, plantas, cortes e vistas da central micro ou minigeradora, inserida na rede da Unidade Consumidora a que pertence, indicando a fonte de energia, potência máxima, tensão de geração, dispositivos de controle, proteção e manobra, transformador de acoplamento, sistema de medição, etc.
No caso de conexão à rede de Baixa Tensão (BT) da RGE, características nominais, detalhes físicos e dimensionais, declaração do fabricante, modelo e certificado de aprovação nos ensaios normalizados aplicáveis (emitido por organismo certificador reconhecido nacional ou internacionalmente) dos seguintes dispositivos e equipamentos listados abaixo:
Retificador;
Inversor eletrônico;
Elemento de interrupção (podendo ser o próprio inversor, caso tenha esta função). Existem também as exigências regulamentadas para a conexão em Média Tensão (MT), estas não serão citadas, pois não é o foco desse trabalho.
Parecer de acesso: é o documento formal obrigatório apresentado pela RGE, onde são informadas as condições de acesso, compreendendo a conexão e o uso, e os requisitos técnicos que permitam a ligação das instalações do Cliente na rede da Distribuidora, com os respectivos prazos.
A partir da Solicitação de Acesso, a RGE encaminhará o Parecer de Acesso, um documento formal apresentado (sem ônus para o acessante) no prazo de:
a) Para central microgeradora distribuída:
Até 15 (quinze) dias para as solicitações que não necessitem de obras na rede de distribuição da concessionária;
Até 30 (trinta) dias para as solicitações que necessitem obras de reforço ou ampliação do sistema de distribuição da RGE.
Até 30 (trinta) dias para as solicitações que não necessitem de obras na rede de distribuição da concessionária;
Até 60 (sessenta) dias para as solicitações que necessitem obras de reforço ou ampliação do sistema de distribuição da RGE.
O Parecer de Acesso conterá as informações para a conexão pretendida, indicando: Características do sistema de distribuição acessado e do ponto de conexão, incluindo requisitos técnicos, como tensão nominal de conexão, além dos padrões de desempenho esperados;
Quando cabível, orçamento das obras, contendo a memória de cálculo dos custos orçados, do encargo de responsabilidade da distribuidora e da participação financeira do consumidor.
Relação das obras de responsabilidade da concessionária, com correspondente cronograma de implantação, quando cabível;
O modelo de Relacionamento Operacional (para acesso de microgeradores) ou de Acordo Operativo (para acesso de minigeradores) com os participantes do sistema de compensação de energia elétrica ou, quando necessário, os modelos dos contratos a serem celebrados;
As responsabilidades do acessante de microgeração e minigeração distribuída e; Eventuais informações sobre equipamentos ou cargas susceptíveis de provocar distúrbios ou danos no sistema de distribuição acessado ou nas instalações de outros acessantes. O acessante deve solicitar vistoria à distribuidora acessada em até 120 (cento e vinte) dias após a emissão do Parecer de Acesso.
O descumprimento deste prazo estabelecido implica a perda das condições de conexão estabelecidas no parecer de acesso, exceto se um novo prazo for pactuado entre as partes.
O Quadro 2.3 demonstra as etapas do processo de Solicitação de Acesso.
“Deve-se destacar que compete à distribuidora a responsabilidade pela coleta e envio à ANEEL das informações para Registro de microgeradores e minigeradores distribuídos, nos termos da regulamentação específica” (ANEEL, 2014, p. 7).