Ediu Campos
Departamento de Planejamento do Sistema
Projeto Megawatt Solar
Geração Solar Fotovoltaica Integrada ao Edifício Sede da
ELETROSUL
Missão: “Atuar nos mercados de energia de forma integrada,
rentável e sustentável”
Visão: “Em 2020, ser o maior sistema empresarial global de
energia limpa, com rentabilidade comparável às das melhores
empresas do setor elétrico”
A Empresa
Segmentos: transmissão e geração de energia elétrica
Áreas de atuação atual: estados da região Sul, Mato Grosso do Sul e Rondônia
Capacidade Instalada 2009
Transmissão: 40 subestações, 1 conversora de frequência e 11.765,2 km de linhas
Geração: carteira de 1.185,3 MW em UHEs (81%), PCHs (12%) e Eólicas (7%)
Investimentos em 2009
Instalações Próprias
Transmissão = R$ 207 milhões
Geração = R$ 374,9 milhões
Parcerias G&T = R$ 463,7 milhões
Implantação de uma planta de Geração Solar Fotovoltaica com potência instalada de aproximadamente 1 megawatt-pico (1.060 kWp)
Primeiro projeto conectado a rede de grande porte a ser implantado em prédio público brasileiro
Ser o ponto de partida na difusão da energia solar fotovoltaica
Desenvolver o mercado de energia verde no Brasil – Agregando Valor
Projeto piloto para o Projeto “Copa Solar” ou “Estádios Solares”
Apoio:
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
KfW Bankengruppe (KfW)
Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
Instituto para o Desenvolvimento das Energias Alternativas (IDEAL)Visão Geral do Projeto
N
Estudos iniciais com módulos de 250Wp m-Si:
•
Capacidade Instalada: 1.060 kWp•
4.240 módulos•
Produção Anual Esperada = 1.151 MWh•
Capacidade Instalada: 450 kWp•
1.800 módulos•
Produção Anual Esperada = 515 MWh•
Área: 5.026 m²•
Orientação: NE/NW - Inclinação: 10º•
Utilização da estrutura atualCobertura do Edifício
N
Orientação dosEstacionamentos C2–C7 e B1-B2
•
Capacidade Instalada: 480 kWp•
1.920 painéis•
Produção Anual Esperada = 502 MWh•
Área: 3.840 m²•
Orientação: NW - Inclinação: 10ºEstacionamentos da frota
•
Capacidade Instalada: 130 kWp•
520 painéis•
Produção Anual Esperada = 144 MWh•
Área: 1.120 m²•
Orientação: NW - Inclinação: 10º•
Abrigarão caminhões e veículos leves da frota da EletrosulEstudos realizados
Estudo de sombreamento
Foi utilizado o software PVSyst- necessita reconstrução do ambiente em 3D
Perdas nos estacionamento chegam a 6,7% na média
Perdas na cobertura e no estacionamento da frota são inferiores a 2%
Estudo de visibilidade
Restrição arquitetônica - Módulos na cobertura do edifício não devem ser vistos das ruas adjacentes
Ocasionou limitação de inclinação dos módulos e redução da capacidade instaladaEstudos realizados
Estudo de inclinação e orientação dos módulos na cobertura do edifício
Diversas composições de inclinação e orientação foram simuladas
O caso 7 foi definido como o mais adequado por apresentar baixa perda com relação ao caso ótimo. A implementação é mais facilitada e de menor custo. Aproveita a estrutura existente.Norte Paralelo Nordeste e Noroeste
Caso 1 2 3 4 5 6 7
Inclinação dos módulos 20º 28º 10º 1º 20º 28º 10º Subsistema N N N NW/NE NW/NE NW/NE NW/NE Taxa de ocupação módulos 50% 50% 50% 100% 50% 50% 50% Perda de sombra entre-filas 2,5% 4,6% 0,7% 0% 3,1% 5,6% 0,8%
Fator Produção (kWh/kWp) 1257 1235 1247 1188 1215 1197 1239
Rank 1 4 2 7 5 6 3
Estudo de sombreamento
Processo de conversão direta através dos módulos fotovoltaicos
Estudo de visibilidade
Geração integrada a arquitetura: BIPV – Building-Integrated Photovoltaic
Integração direta a rede elétrica: não requer bateriasPerdas estimadas do sistema
Tipos de Perdas Prédio Principal Estacionamentos Laterais Estacionamentos atrás do Prédio Valores Calculados Sombreamento de horizonte – 360º -1,4% -3,30% -3,30% Sombreamento próximo – objetos modelados -1,4% -6,10% -1,50% Refração – modelado no PVSyst -3,1% -2,58% -2,70% Sujeiras – premissa -1,0% -2,00% -1,00% Perdas pelo nível de irradiância -4,5% -4,78% -4,60% Perdas devido a temperatura -5,9% -5,68% -5,90% Perdas nos Inversores -2,2% -5,10% -4,70%
Premissas
Tolerância de eficiência dos módulos -1,5% -1,50% -1,50% Perdas no cabeamento -1,5% -1,50% -1,50% Efeito do Máximo Ponto de Potência da fila -2,1% -2,10% -2,10% Perdas nos transformadores -1,0% -1,00% -1,00% Disponibilidade 99,0% 99,00% 99,00%
Investimento
•
Custo total do projeto: R$ 10,08 milhões•
Financiamento KfW: 2,8 Mۥ
Previsão para licitação: abr-mai/2011•
Previsão para início das obras: jul/2011•
Tempo de construção estimado: 6 meses•
Em funcionamento desde jun/2009•
Capacidade instalada: 11,97kWp•
Produção média anual: ~13,3 MWh•
Fator de capacidade médio: ~13%•
88 módulos de a-Si em 228 m²Produção inferior ao esperado. Causa: irradiação incidente abaixo do esperado.
Expectativa de Produção Anual de Energia = 1.151 MWh
Garantia Física: 131,4 kW
Fator de Capacidade: 12,4%
Venda de Energia para o Mercado Livre
Vantagens de desconto na TUSD (50%)
Mercado que pode usufruir melhor dos ganhos de marketing da energia verde
Deverá ser realizada por leilão, oferta ou chamada pública, garantindo transparência, publicidade e garantia de acesso a todos os interessados.
Selo de Energia Verde (Selo Solar) – Ferramenta de Marketing
Está em desenvolvimento pela GIZ, Instituto IDEAL e UFSC: acompanhamento Eletrosul
Na Alemanha esta estratégia já foi utilizada com sucesso
A energia gerada será dividida em lotes:
Por exemplo: 11 Lotes de 100,00 MWh/ano
Entrega: Centro de Gravidade do Submercado Sul
Preço Estimado do Lote
R$ 4.200 mensais
R$ 50.400,00 por ano
A energia gerada será registrada na CCEE, conforme as Regras de Comercialização
Os compradores terão o direito de usar a marca (selo) do Projeto
Conta Energia de um Consumidor Livre:
10 MW Médios = 7.200 MWh/mês
R$ 115,00/MWh = R$ 828.000,00/mês1 Lote = R$ 4.200,00 /mês
0,5% de acréscimo no custo de energia
Características do Produto
Objetivo Gerais:
Implantar uma unidade piloto de produção de módulos fotovoltaicos com tecnologia nacional de alta eficiência e baixo custo
Avaliar a viabilidade técnica e econômica da produção em escala.Objetivo Específicos:
implementação dos equipamentos utilizados na produção de módulosfotovoltaicos
implantação da linha de fabricação e otimização dos processos detexturação, difusão, metalização, deposição de filmes anti-reflexo, soldagem e laminação
fabricação, caracterização e análise de 200 módulos fotovoltaicos coma tecnologia desenvolvida.
Entidade Pesquisadora: PUC-RS
Parceiros:
Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobrás),
Companhia Estadual de Energia Elétrica (CEEE)
Eletrosul Centrais Elétricas S.A. (Eletrosul)Ano Inicio : 2004
Entidade Finaciodora: FINEP
Entidade Pesquisadora: PUC-RS
Parceiros:
Eletrosul Centrais Elétricas S.A. (Eletrosul)
Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobrás),
Companhia Estadual de Energia Elétrica (CEEE)Processo de fabricação de células solares implantado em
escala piloto
(com células de grande área (maior que 64 cm2).Constituição do módulo fotovoltaico
O módulos fotovoltaicos é constituído de 36 células associadas emsérie, soldadas em tiras, por iluminação halógenas de alta potência que aquecem as células e as fitas de cobre/estanho/prata.
O encapsulamento é constituído de um sanduíche de vidro, acetato deetil-vinila (EVA), células solares, EVA e filme plástico posterior (Tedlar® + poliéster)
Proteção final, coloca-se um marco de alumínio e a caixa de conexão
O módulo está pronto para ser testadoINFRA-ESTRUTURA
Constituído de dezesseis laboratórios, totalizando 950 m2
O maior laboratório é o da fabricação de células solares e módulosfotovoltaicos, com um total de 210 m2 de salas limpas classe 10.000.
O Laboratório de Células Solares está dividido nos seguinteslaboratórios: difusão, química, fotolitografia, metais e filmes, corte, soldagem e laminação.
Este é o primeiro laboratório especialmente projetado para odesenvolvimento de células solares e módulos fotovoltaicos no Brasil.
RESULTADOS ESPERADOS
1) processo de fabricação de módulos fotovoltaicos em fase
pré-industrial,
2) 200 módulos fotovoltaicos fabricados e caracterizados,
3) planilha de custos de cada processo envolvido na fabricação dos
módulos fotovoltaicos e projeção de custos segundo a escala de produção e
4) formação de pessoal na área de dispositivos fotovoltaicos.
5) O desenvolvimento de cada processo e a avaliação dos seus custos
permitirá o detalhamento do custo do watt fotovoltaico, bem como, de um roteiro tecnológico para reduzir estes custos a curto, médio e longo prazo.
CONCLUSÕES
O conceito de unidade piloto de produção de módulos
fotovoltaicos acelerara o desenvolvimento industrial no
setor sendo o principal objetivo da planta
Processos:
Foram desenvolvidas duas estruturas de células solares:
A célula n+pn+ é de menor custo de produção, porém de menoreficiência
A a estrutura n+pp+, dopada com Al, resulta em maior eficiência enecessita de mais passos para a fabricação.
CONCLUSÕES
Eficiência: alcançaram-se as seguintes eficiências:-
células solares de 62,49 cm2: 14,2 % - 15,6 %-
células solares de 4,16 cm2: de 14,8 % - 16,0 %-
Eficiência média - lotes de 150 células n+pn+ de (12,68 ± 0,29) %.
Módulos fotovoltaicos: foi implementado um processo para soldagem,encapsulamento e colocação da moldura de alumínio em módulos fotovoltaicos.
Formação de recursos humanos:
Divulgação do projeto e da tecnologia na mídia.
Organização de uma cadeia de fabricantes e fornecedores de insumos.Situação Atual
Primeira Fase
Etapa de certificação dos painéis produzidos como protótipos, no Kema - Holanda
Segunda Fase
Contratada uma consultoria para elaborar um plano de negócios para a implantação de uma industria para a produção de módulos fotovoltaicos. Primeira quinzena de abril - primeira apresentação da consultoria.
