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Influência das Altas Temperaturas nos Painéis Fotovoltaicos

Imagem do visor do termômetro no momento da leitura da temperatura no painel solar. Fonte: Imagem do autor

O ano de 2020 foi um ano atípico para a humanidade e para nós, no Brasil, não foi diferente. Além do COVID-19, o quarto trimestre de 2020 iniciou-se com dias muito quentes, pouca chuva e algumas cidades do interior de São Paulo começaram a sofrer com escassez de água devido a forte estiagem. Novamente, assim como ocorreu no ano de 2014, após a crise hídrica no estado de São Paulo, surge a preocupação quanto a escassez de água e o quanto poderá afetar a produção de eletricidade através das usinas hidrelétricas.

Além de um aumento na tarifa, a escassez de água leva o homem a buscar novas fontes energias renováveis e sempre surgem as duas fontes que ainda são muito pouco exploradas no Brasil – a energia solar fotovoltaica e a energia eólica. Assim como toda fonte de energia renovável, e não seria diferente para a energia solar fotovoltaica, nós sempre teremos pontos favoráveis e não favoráveis para cada uma delas. O calor atípico e intenso diante desses dias mais quentes, podem afetar negativamente os painéis fotovoltaicos. Essa será nossa abordagem aqui.

Os módulos fotovoltaicos geralmente são constituídos de silício e, ao serem sensibilizados pela luz do sol, transformam essa luz em energia elétrica ou mais precisamente, em corrente elétrica. Os módulos são formados por conjuntos de células fotovoltaicas ligadas em série, formando uma string. Diferentemente do que muitos pensam, o painel solar perde eficiência no calor elevado.

O calor pode degradar as células solares e, consequentemente, diminuem a tensão de circuito aberto Voc e tensão de operação Vmp. Por isso é necessário levar em consideração o coeficiente de temperatura em um projeto de sistema fotovoltaico. Painel fotovoltaico precisa de luz e o dia perfeito para uma produção eficiente seria um dia ensolarado com um clima mais típico para o inverno.

Sabemos que a energia solar é um recurso natural e uma fonte de energia limpa e renovável. A oferta de sol de uma determinada localidade é o que garante a geração de energia fotovoltaica. Quando instalamos um painel exposto à radiação solar e temos, como exemplo, uma temperatura ambiente ao redor de 25°C, a temperatura no módulo pode chegar a 45°C, ou seja, de 20°C a 30°C a mais dependendo da região. Isso ocorre porque parte da energia captada é transformada em calor.

Antes de qualquer instalação se faz necessário estudar bem o local, conhecer bem os requisitos do projeto e as condições climáticas para evitarmos surpresas indesejáveis. Para nós, no Brasil, as condições são favoráveis e temos níveis de irradiação melhores do que em muitos outros países mas com esse calor intenso que vem ocorrendo nos grandes centros urbanos, precisamos ficar atentos e observar os efeitos na produção de energia e nos módulos fotovoltaicos.

Sobre o autor:

Eng. Marcel Trombetta Pazinatto

Diretor da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro Elétrico, Pós-Graduado em Engenharia Eletrotécnica e Sistemas de Potência pelo UNISAL, redator e pesquisador.

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Engenharia Eletrotécnica e Sistemas de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR´s: 5410:2004, 5419:2015, 16690:2019 e 16274:2014 . Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.

Os Painéis Solares da Estação Espacial Internacional

A Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês) é uma espécie de laboratório espacial que começou a ser construído em 1998 e foi um grande marco na ciência e na história de colaboração entre vários países. A primeira tripulação partiu em 31/10/2000 e dois dias depois os primeiros trabalhos começaram a ser realizados. Conhecida como expedição n°1, ela era composta pelo comandante americano Bill Shepherd e os russos Yuri Gidzenko e Sergei Krikale.

Localizada a 300km da Terra, a ISS funciona como um laboratório de pesquisa para as mais diversas áreas do conhecimento e para se manter funcional em órbita, ela obtém toda sua energia do Sol através de quatro conjuntos de painéis que podem gerar até 120 kW de eletricidade. A tensão gerada é de cerca de 160 volts DC e uma unidade conversora reduz para 124 volts DC para uso do segmento americano.

Foto 01: Detalhe de um dos conjuntos de painéis solares da Estação Espacial Internacional, 23/09/2015. Crédito: Samantha Cristoforetti ESA/NASA

Todo esse conjunto possui 262.400 células solares e cobrem mais da metade de um campo de futebol. Cada matriz de um dos oito painéis solares tem 31 metros de comprimento e 12 metros de largura.

A envergadura de um painel solar é de 73 metros e é maior do que a envergadura de um Boeing 777, que é de 65 metros. Na captação de energia, é interessante entender que quando os painéis estão direcionados para a luz solar, 60% da energia é utilizada para carregar as baterias e quando a ISS está na escuridão, as baterias atuam e fornecem a energia necessária.

Foto 02: Vista parcial da Estação Espacial Internacional com a Terra e a escuridão do espaço ao fundo, 25/03/2009. Crédito: NASA (S119E008339)

Não é nenhuma novidade a utilização de painéis solares em satélites e estações espaciais. Em 1958, o EUA lançou para órbita o Vanguard 1, que é considerado o primeiro satélite a ser alimentado por energia solar e uma das suas funções era obter medidas geodésicas terrestres. Ele também fez parte da contribuição dos EUA para o Ano Geofísico Internacional (1957-58). Já a estação espacial russa (Mir), que inclusive já não existe mais, recebia também grande parte da sua energia através dos painéis solares, tanto que, fisicamente, ela parecia ter mais painéis do que módulos.

Em suma, o Sol é a fonte principal de energia para os equipamentos que estão no espaço, é uma combinação de baterias e painéis solares que mantém as atividades cotidianas. Em alguns casos, há uma combinação de combustíveis para realizar manobras mais importantes, como a correção de órbita.

Em 31/10/2020 devemos celebrar os 20 anos da presença humana na ISS. Ao todo, mais de 220 pessoas de 17 países estiveram participando das expedições. Esta data também é importante para pontuarmos os principais desenvolvimentos que foram realizados nestas duas décadas, e sabermos o quanto os cientistas estão preocupados em tornar mais eficiente a produção de energia, o que contribui, diretamente, para os projetos de energia fotovoltaica aqui na terra.

Referências Bibliográficas:

About the Space Station Solar Arrays. NASA. Disponível em:

<https://www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/solar_arrays-about.html>. Acesso em: 10 ago. 2020.

Mir Space Station. NASA. Disponível em: <https://history.nasa.gov/SP-4225/mir/mir.htm>. Acesso em: 10 set. 2020.

Station solar panels. ESA. Disponível em:

<https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2015/09/Station_solar_panels>. Acesso em: 25 ago. 2020.

The world’s oldest scientific satellite is still in orbit. BBC. Disponível em:

<https://www.bbc.com/future/article/20171005-the-worlds-oldest-scientific-satellite-is-still-in-orbit>. Acesso em: 04 set. 2020.

Where Does The ISS Get Its Power?.FORBES. Disponível em:

<https://www.forbes.com/sites/quora/2017/05/19/where-does-the-iss-get-its-power/#176b6ec67149>. Acesso em: 15 ago. 2020.

Sobre o autor:

Célula Energia Cursos e Treinamentos

A Célula Energia Cursos e Treinamentos promove conteúdos, cursos e workshops na área de energia limpa para profissionais da área, sendo técnicos, eletricistas, engenheiros e trabalhadores da cadeia produtiva solar em busca de aprimoramento e atualização. Com uma abordagem dinâmica, de fácil compreensão e alinhada com o que há de mais atual na área de energia limpa renovável, os cursos da Célula Energia abordam os principais temas relacionados à Energia Solar Fotovoltaica.

Qual é o tipo de curto-circuito mais comum em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica?

Foto: Torres de transmissão na entrada da Subestação Itatiba 500kV/138kV, entre as cidades de Itatiba e Valinhos-SP

Os sistemas de distribuição de energia elétrica estão constantemente sujeitos a eventos indesejados que causam perturbações em seu estado normal de operação. Esses eventos impactam diretamente o sistema de potência e alteram, significativamente, as grandezas elétricas (tensão, corrente, frequência e resistência) que estão presentes nestes sistemas, provocando alterações de parametrização do sistema elétrico e colocando em risco a segurança dos equipamentos eletrônicos, eletromecânicos e partes da rede de distribuição.

Os curtos-circuitos são os eventos indesejados mais comuns em sistemas de potência. Um curto-circuito consiste em um contato entre condutores sob potenciais diferentes. Este contato pode ser direto (entre os condutores ou através de impedância) ou indireto (através de arco voltaico).

Abaixo, apresentamos mais detalhes para cada tipo de curto-circuito e as frequências de ocorrências na rede elétrica através de um estudo estatístico.

Frequências típicas de ocorrências de curtos-circuitos. Fonte: Análise de Curto-Circuito e Princípios de Proteção em Sistemas de Energia Elétrica.

Curtos-circuitos trifásicos ou simétricos: 5%

  • Menor Frequência;
  • Fases igualmente solicitadas;
  • Cálculo por fase, considerando apenas o circuito equivalente de sequência positiva.

• Curtos-circuitos dupla-fase (bifásico): 15%;

  • Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
  • Correntes desequilibradas;
  • Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos dupla-fase-terra (bifásico-terra): 10%;

  • Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
  • Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos fase-terra: 70%;

  • Maior ocorrência;
  • Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
  • Cálculo utilizando componentes simétricas.

Outra ilustração interessante de observar os curtos-circuitos é com relação ao comportamento dos ângulos de defasagem dos circuitos trifásico, bifásico e monofásico e sua condição normal em função da tensão (V).

Figura 1: Fasores de tensões e correntes durante os curtos-circuitos. Fonte: Análise de Curto-Circuito e Princípios de Proteção em Sistemas de Energia Elétrica.

Podemos considerar, normalmente, que os curtos-circuitos ocorrem em:

• Barramentos das Subestações, quadros elétricos, geralmente devido à ação de elementos externos;

• Linhas aéreas, devido a sobre-tensões de descargas atmosféricas ou ação de elementos externos (aves, ramos de árvores, etc.), ruptura de condutores, isoladores e apoios;

• Cabos subterrâneos, transformadores e máquinas rotativas e aparelhagem de corte, devidos a falhas de isolamento (aquecimento, efeitos mecânicos, envelhecimento, campos elétricos elevados).

Os curtos-circuitos podem gerar consequências e provocar grandes danos na rede de distribuição, afetando os equipamentos eletrônicos, cabos, equipamentos eletromecânicos, geradores e podem até causar incêndios, ocasionando queda de tensão, dissipação de corrente nos cabos de distribuição elétrica, conhecido como “Efeito Joule”, sobretensões, sobrecargas e sobre frequências.

E como principais causas dos curtos-circuitos com maior frequência de ocorrência em sistemas de potência, destacamos os seguintes:

  • Descargas atmosféricas;
  • Falhas de isolação;
  • Envelhecimento dos componentes elétricos;
  • Ventos e tempestades;
  • Queimadas;
  • Queda de árvore sobre as linhas de transmissão aéreas;
  • A presença de animais silvestres em quadros elétricos;
  • Manobras incorretas.

Todos os sistemas elétricos são desenvolvidos para permitir a limitação dos curtos-circuitos à área mais restrita possível, utilizando-se de equipamentos de proteções apropriados que podem ser operados em condições extremas de curto-circuito sem sofrer degradação dos seus parâmetros e estruturas físicas, e da própria impedância dos elementos que compõem o mesmo, como transformadores, linhas de transmissão, entre outros, que tem o efeito de diminuir a corrente de curto circuito.

Entretanto, se o curto-circuito não for extinto de forma rápida, as alterações da corrente e tensão na rede podem afetar consideravelmente todos os equipamentos que estarão conectados.

Referências Bibliográficas:

MAMEDE, JOÃO. Instalações Elétricas Industriais. Curto-Circuito nas instalações elétricas. 7ª Edição

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) – Módulo 8: Qualidade da Energia Elétrica, 2008, https://www.aneel.gov.br/modulo-8

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Fator de potência, 2018.

CARDOSO, Fábio Lamothe. Correção do Fator de Potência. Eletro-Estudos Engenharia. UERJ. 2007.

DAZA, Eric Fernando Boeck; SPERANDIO, Mauricio. Sistema de Armazenamento de Energia Desafios Regulatórios e Econômicos para sua Inserção em Sistemas de Potência. 2019. Eric Fernando Boeck Daza.

F. Sato, W. Freitas Análise de curto-circuito e princípios de proteção em sistemas de energia elétrica. – 1. ed. – Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.

G. Barreto, C.A. Castro, C.A.F. Murari, F. Sato, Circuitos de corrente alternada: fundamentos e prática, Oficina de Textos, 2012.

MEDEIROS, JUNQUEIRA. Análise do Impacto de Religamentos nos Pedidos de Ressarcimento por Danos Elétricos Uberlândia, Universidade Federal de Uberlândia, Brasil-2018. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/23442/1/AnaliseImpactoReligamentos.pdf. Acesso em: 21/06/2020

Sobre o autor:

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Sistema de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR 5410:2004, ABNT NBR 5419:2015 e ABNT NBR 16690:2019. Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.

Cabine Primária para Sistema Fotovoltaico conectado com a Rede Elétrica

Inscreva-se no curso de Cabine Primária para Sistema Fotovoltaico conectado com a Rede Elétrica☀️⚡, ministrado pelo Prof. Esp. Eng. Emmanuel Ribeiro Chaves e saiba quais são os conceitos básicos necessários para a função de proteção.

Neste momento delicado, queremos ajudar você a crescer profissionalmente. Aqui na Célula Energia, não medimos esforços para te surpreender com um ensino de excelência, afinal, “formação de qualidade ao alcance de todos” é o nosso lema!

Você vai aprender sobre:

  • Estudo das normas da ANEEL e das concessionárias;
  • Introdução ao curto circuito e seletividade – Usinas Fotovoltaicas com a rede elétrica;
  • Conceito de software para parametrização do relé com a rede elétrica;
  • Conceituação de proteções para cabine primária e todos os componentes elétricos conforme normas;
  • TC de proteção;
  • Projeto de cabine primária e dimensionamento de disjuntor de média tensão, relé de proteção e todas as funções conforme norma da rede elétrica;
  • Conceito dos estudos de ajustes das proteções intrínsecas da central FOTOVOLTAICA, considerando os compromissos de coordenação com as proteções sistêmicas. 

🗓️ Data: 31/08 a 04/09/2020

Horário: das 19h às 22h

🖥️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

VAGAS LIMITADAS!


Mais informações:

(19) 99379-5832

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Introdução à Energia Solar FV: Dimensionamento de Sistemas Off-Grid e Grid-Tie

✔️ Inscreva-se no curso de Introdução à Energia Solar FV: Dimensionamento de Sistemas Off-Grid e Grid-Tie ☀️⚡, ministrado pelo Prof. Esp. Eng. William Cambuhi e Prof. Me. Murillo Franco e aprenda sobre o processo de fabricação dos módulos fotovoltaicos, os conceitos fundamentais de energia x eletricidade e o dimensionamento do sistema On-Grid e Off-Grid.

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Você vai aprender sobre:

  • Conceitos fundamentais da energia x eletricidade;
  • Conhecimento aos semicondutores fotovoltaicos;
  • Diferença entre aquecedores solares e energia solar fotovoltaica;
  • Analise geometria solar;
  • Irradiação e insolação;
  • Funcionamento das células fotovoltaicas, novas tecnologias e módulos fotovoltaicos e suas características técnicas;
  • Aplicação de módulos fotovoltaicos, inversores fotovoltaicos Off-Grid, regulador de carga, baterias e leitura dos datasheets;
  • Aplicação dos módulos fotovoltaicos, inversores fotovoltaicos Grid-Tie e leitura dos datasheets;
  • Componentes elétricos DC e CA para sistemas Off-Grid e Grid-Tie;
  • Conceitos das normas: NBR 5410, NBR 16690 e NBR 5419;
  • Cálculo da energia produzida pela célula fotovoltaica, módulos fotovoltaicos e sistema fotovoltaicos Off-Grid e Grid-Tie;
  • Componentes elétricos dos sistemas fotovoltaicos isolado da rede elétrica – Off-Grid;
  • Componentes elétricos dos sistemas fotovoltaicos conectados com a rede elétrica – Grid-Tie;
  • Resolução Normativa 482/2012 e 687/2015 da Aneel e suas características à rede e requisitos técnicos das concessionárias;
  • Simulações reais dos sistemas fotovoltaicos exposto ao sol Off-Grid e Grid-Tie. 

Carga Horária do Curso: 16 horas

🗓️ Data: de 24 a 28/08/2020

Horário: das 19h às 22h

🖥️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

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Empreendedorismo no Setor Fotovoltaico

✔️ Inscreva-se no curso de Empreendedorismo no Setor Fotovoltaico ☀️⚡, ministrado peloProf. Pós-Doutor Nasser Mahmoud Hasan e obtenha o entendimento do empreendedorismo para o desenvolvimento sustentável e de geração de renda num mundo em constante aceleração tecnológica.

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Você vai aprender sobre:

  • Os vetores de desenvolvimento econômico e social: Empreendedorismo e inovação;
  • O empreendedorismo como oportunidade ou necessidade;
  • Empreendedorismo frente à mudança tecnológica: A quarta revolução industrial;
  • O aumento da competitividade e do desenvolvimento sustentável;
  • A compreensão da importância da análise de mercado;
  • O desenvolvimento de novos negócios e estratégias para a III década do século XXI;
  • Desenvolvimento de competências empreendedoras;
  • Identificação de oportunidades;
  • Processo empreendedor;
  • Plano de negócios e modelo de negócios;
  • Empreendedorismo no mundo exponencial e escalável.

Carga Horária do Curso: 24 horas

?️ Data: 29/08, 05 e 12/09 – aos sábados.

Horário: das 8h às 17h

?️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

VAGAS LIMITADAS!


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O que são as usinas de energia renovável?

Grande parte da energia elétrica que consumimos vem de usinas de energia. De modo geral, essas usinas são grandes instalações que transformam outros tipos de energia em energia elétrica. No Brasil, as usinas de energia renovável têm ganhado cada vez mais espaço. Segundo a Aneel, essas fontes representam cerca de 84% da energia elétrica produzida internamente e utilizada no país.

Fontes de energia sustentáveis

A energia gerada por meio de biomassa é uma das fontes sustentáveis mais explorada no país. Um de seus produtos é o biogás, um gás proveniente da decomposição de matéria orgânica. Esse processo pode ocorrer de forma natural, com ajuda de

bactérias, ou de forma artificial, por meio de um biodigestor anaeróbio. Esse gás funciona como combustível para fogões, motores e na geração de energia elétrica.

Um outro tipo de energia renovável que tem ganhado espaço no país é a energia eólica, que transforma a força dos ventos em energia elétrica. Segundo a Aneel, essa modalidade já representa 8% da matriz energética brasileira, mas assim como a hidrelétrica também causa grande impacto ambiental, já que afeta todas as espécies de aves locais. Além disso, as hélices utilizadas na produção de energia fazem bastante barulho, o que pode incomodar moradores da área.

A energia solar é uma das modalidades que menos gera impactos ambientais, além de ser uma fonte limpa e renovável. Uma de suas particularidades interessantes é que pode ser gerada tanto por usinas quanto por microssistemas, geralmente instalados em residências ou empresas para consumo próprio.

Usina Solar

Usinas solares são sistemas fotovoltaicos de grande porte. A maior diferença entre elas e sistemas menores é que a eletricidade produzida pelas usinas de energia solar é entregue ao consumidor pelas distribuidoras de energia, enquanto a energia produzida por microssistemas é consumida no mesmo local em que é gerada. Uma grande vantagem de consumir energia dessas usinas, também chamadas de Fazendas Solares, é que essa modalidade energética é limpa e renovável, além de não causar grandes impactos ambientais, diferente das usinas hidrelétricas.

Geração centralizada x geração distribuída

Na geração centralizada, o modelo mais comum no Brasil, as grandes usinas produzem energia e os consumidores a recebem em suas casas por meio das distribuidoras locais. Apesar de esse sistema funcionar bem, segundo um estudo feito pela Firjan (Federação das Indústrias do Rio de Janeiro), a tarifa energética do nosso país é uma das mais caras do mundo. Por isso, se você está procurando formas de diminuir seus gastos, fugir desse modelo talvez seja uma boa ideia.

Geração distribuída: uma boa saída

Geração distribuída é o termo utilizado para falar sobre a energia elétrica que é gerada em locais próximos ou na própria unidade consumidora, e que são ligados à rede elétrica pública. Em outras palavras, isso significa que há vários imóveis que produzem sua própria energia por meio de variados tipos de geradores, e assim conseguem uma certa independência das concessionárias energéticas. A energia solar fotovoltaica se enquadra nessa modalidade. Esse modelo de produção energética apresenta várias vantagens, e por isso tem crescido bastante no Brasil. Segundo a Aneel, dos 10.385 micro e minigeradores instalados no país até 2017, 10.280 eram solares.

Quais são as vantagens da geração distribuída?

A economia é uma das maiores vantagens em gerar sua própria energia. Dependendo do consumo energético da residência, o sistema de energia solar pode suprir 100% da necessidade da casa. Isso resultaria em um desconto de 95% na conta de luz, já que a unidade não estaria usando a energia da rede elétrica. Esse desconto só não chega a 100% porque mesmo que os moradores da casa não consumam a energia da rede elétrica é preciso pagar a chamada “taxa de disponibilidade”, destinadas às distribuidoras para manutenção do sistema.

Além de ajudar o meio ambiente, a energia solar é uma ótima aliada na hora de reduzir o orçamento, tanto da sua casa como do seu negócio!

Inversor Fotovoltaico e Geradores à diesel – Procedimento de Segurança

Este artigo teve iniciativa quando observamos muitas dúvidas de colegas engenheiros e em inspeções realizadas que possuíam sistema fotovoltaico interligado com gerador à diesel na mesma unidade. Com isso, fomos motivados no desenvolvimento dessa explicação, para que se possa evitar problemas entre gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica e o gerador de emergência.

Quando é aplicado um sistema de energia solar fotovoltaica em uma unidade que já existe um gerador à diesel, é necessário no mesmo barramento R, S, T, que esteja alimentando o gerador à diesel, desenvolvermos alguns ajustes inteligentes.

R – Fase 1 do painel de distribuição do sistema de potência AC

S – Fase 2 do painel de distribuição do sistema de potência AC

T – Fase 3 do painel de distribuição do sistema de potência AC     

O sistema de energia solar fotovoltaica Grid-Tie e o Gerador à diesel no mesmo barramento podem ser interligados juntos?

Não! O sistema fotovoltaico Grid-Tie é conectado com a rede elétrica e trabalha sincronizado com a mesma e quando tem uma queda de energia ou a falta de transmissão da concessionária, o inversor fotovoltaico não gera energia. O gerador de emergência à diesel supre a falta de energia da concessionária, porém, quando o gerador de energia solar e o gerador à diesel estiverem no mesmo barramento e sem comandos elétricos, o inversor fotovoltaico estará gerando energia

Quais os efeitos quando dois geradores estiverem ligados na mesma unidade?

1. Corrente reversa:

A corrente reversa (A) é um fluxo de corrente (A) que trabalha no sentido contrário ao fluxo de operação normalizado.

2. Sobre-tensão na rede, ocasionando grandes problemas:

A sobre tensão é maior que a tensão nominal (V) – a que um determinado equipamento deve ser ligado para operar de forma estável e corretamente. A sobre tensão pode danificar os equipamentos energizados.

3. Afundamento de tensão:

Afundamento de tensão é a variação de tensão (V) que ocorre momentaneamente. Essa variação pode ser maior ou menor que a tensão nominal. 

O correto nesses estudos é aplicar os contatores de comandos para que quando o sistema fotovoltaico Grid-Tie estiver ligado com a rede elétrica o gerador à diesel estará desligado e vice-versa, conforme figura 1. 

Figura 1: Diagrama elétrico do gerador à diesel x gerador fotovoltaico Grid-Tie

Explicando o funcionamento com contatores elétricos que acionará por meio de comandos o gerador à diesel e desligará o sistema fotovoltaico na ausência de energia da rede elétrica.

Quando K1 (contator do gerador à diesel está acionado), o K2 (contator do gerador fotovoltaico (Grid-Tie) NÃO estará acionado). Se K2 (contator do gerador fotovoltaico estiver acionado), então K1 (contator do gerador à diesel NÃO estará acionado).

Comportamento da linha de transmissão.

Comportamento de uma linha de transmissão de uma tensão de 13,8 kV. Logo teremos um pico de tensão se aplicarmos:

Aplicando os cálculos no software ATP DRAW, logo teremos a simulação de uma rede trifásica em corrente (A), conforme figura 2. 

Figura 2: Simulação de chaveamento transitórios trifásico – ATP DRAW

Conclusão:

Com isso, recomenda-se que para todas às aplicações de energia solar fotovoltaica – Grid-Tie seja aplicado esse estudo para evitar problemas como sobre-tensão, corrente reversa e afundamento de tensão. Todas as obras antes da implantação fotovoltaica, devem ser vistoriadas e analisadas e se existir um gerador à diesel no local, recomenda-se aplicar esse estudo.

Referências:

Costa, C. A. et al., 2012. Estratégias de Controle Digital Aplicado em PLL Trifásico para Sincronismo Eficiente de Conversores Estáticos Utilizados em Sistemas de Geração de Energia. Campina Grande.

NASCIMENTO, Klaus V. Do. Metodologia de Analise de Variações de Tensão Causadas pela Proteção Anti-Ilhamento de Geradores Síncronos Distribuídos. Dissertação apresentada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica a Escola de Engenharia de São Carlos. 2013.

Jia, Y., Zhao, J. & Fu, X., 2014. Direct Grid Current Control of LCL-Filtered Grid-Connected Inverter Mitigating Grid Voltage Disturbance. IEEE TRANSCTIONS ON POWER ELECTRONICS.

Yazdani, A. & Iravani, R., 2010. Voltage-Sourced Converters in Power Systems: modeling, control, and applications. 

Sobre o autor:

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Engenharia Eletrotécnica e Sistemas de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR´s: 5410:2004, 5419:2015, 16690:2019 e 16274:2014 . Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.

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