M todo para c lculo de gera o de energia fotovoltaica em reas urbanas
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MÉTODO PARA CÁLCULO DE GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EM ÁREAS URBANAS PowerPoint PPT Presentation


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MÉTODO PARA CÁLCULO DE GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EM ÁREAS URBANAS. Mestranda: Isabel Tourinho Salamoni Orientador: Ricardo Rüther, PhD. Coorientador: Paulo Knob, Dr. Ing. INTRODUÇÃO.  Brasil: problemas com relação a questões energéticas;

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MÉTODO PARA CÁLCULO DE GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EM ÁREAS URBANAS

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M todo para c lculo de gera o de energia fotovoltaica em reas urbanas

MÉTODO PARA CÁLCULO DE GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EM ÁREAS URBANAS

Mestranda: Isabel Tourinho Salamoni

Orientador: Ricardo Rüther, PhD.

Coorientador: Paulo Knob, Dr. Ing.


Introdu o

INTRODUÇÃO

Brasil: problemas com relação a questões energéticas;

 Estratégia : aumentar a eficiência energética;

 Sistema Fotovoltaico:

- causar menor dano ambiental;

- próximo ao ponto de consumo.

 Conhecendo a capacidade de geração de uma planta fotovoltaica:

- fonte geradora;

- aumentar a capacidade da rede.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Objetivos

OBJETIVOS

Objetivo Geral

- Análise entre consumo e geração: verificar o potencial de contribuição dos sistemas FV no suprimento de energia.

Objetivos Específicos

-Utilização de uma fonte renovável e próxima ao ponto de consumo;

- Consumo energético em cada setor estudado;

- Níveis de radiação, orientação e inclinação de forma a maximizar a quantidade de energia gerada pelo sol em função da área disponível;

- Suficiência da área de cobertura;

- Pico de demanda com geração FV.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Radia o solar

RADIAÇÃO SOLAR

Hamakawa (2002): Total de radiação incidente na superfície da terra equivale a 10 000 vezes mais do que a demanda mundial em todo o ano de 2002.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologias

TECNOLOGIAS

Green (2003): Indústria FV – impulso crescente – 30 a 40% ao ano desde 1996.

Crescimento da produção mundial FV (PV NEWS, 2004).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologias1

TECNOLOGIAS

(GOETZBERGER et al.; 2002)

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologia a si

TECNOLOGIA: a-Si

Anos 80: tecnologia em filmes finos;

Fina camada de material semicondutor;

Maior flexibilidade e variabilidade;

Eficiência menor – independe da temperatura.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologia c si

TECNOLOGIA: c-Si

Mais tradicional e dominante;

Consolidou no mercado pela confiabilidade.

Alto índice de eficiência;

Eficiência duas vezes a-Si – depende da temperatura.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologia cdte

TECNOLOGIA: CdTe

Uma década – aplicações em calculadoras;

Recente competidora a-Si e c-Si;

Filmes finos – forma de placas de vidro;

Atrativo estético.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologia cis

TECNOLOGIA: CIS

Disselineto de cobre e Índio;

Eficiências elevadas;

 Excelente aparência estética;

Escassez dos elementos e toxidade.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologia hit

TECNOLOGIA: HIT

 Mais nova tecnologia;

Avançadas técnicas de produção;

Células cristalinas com camadas de silício amorfo;

Maiores eficiência.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


N vel de penetra o

NÍVEL DE PENETRAÇÃO

 Estudos realizados por Herig e Perez (2001) consideram níveis de penetração na ordem de 1 a 15%;

Potência FV instalada com relação à demanda do setor;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Objeto de estudo

OBJETO DE ESTUDO

 Selecionadas duas capitais brasileiras: Florianópolis (SC) e Belo Horizonte (MG), com diferentes características:

  • Construtivas;

  • Consumo energético;

  • Radiação solar;

  • Latitude local;

  • Clima.

     Selecionadas áreas urbanas denominadas setores:

  • Comercial: vertical;

  • Residencial: horizontal;

  • Misto: Vertical e Horizontal.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de florian polis

CIDADE DE FLORIANÓPOLIS

 Selecionados dois setores: residencial (Jurerê) e outro comercial (Centro).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte

CIDADE DE BELO HORIZONTE

 Selecionados três setores: central (Hiper Centro), outro residencial (Floresta) e outro misto (Santa Efigênia).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


An lise de sensibilidade amostragem

ANÁLISE DE SENSIBILIDADEAMOSTRAGEM

 Calculada a área total de cobertura das edificação.

  • Belo Horizonte: área das edificações cadastradas em um banco de dados  área real.

  • Florianópolis: medições manuais na planta de quadra área estimada  amostragem.

     AMOSTRAGEM

  • Dez edificações de forma aleatória: valores locados na planta de quadra;

  • Média de área de cobertura real por edificação, média de inclinação, orientação e a média de área sombreada.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Percentual de sombreamento

PERCENTUAL DE SOMBREAMENTO

 Programa lightscape: modelo tridimensional delimita a área sombreada por um elemento em diferentes épocas do ano.

  • Maquetes eletrônicas locadas uma ao lado da outra: três períodos do ano, solstícios e os equinócios (junho, setembro e dezembro), considerando três horários: 09, 12 e 15 h (horários notáveis).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Inclina o e orienta o

INCLINAÇÃO E ORIENTAÇÃO

Calculada a geração de energia FV produzida pelo sistema hipotético;

 Realizados três estudos de caso:

  • 10 estudo: coberturas na horizontal;

  • 20 estudo: coberturas com inclinação igual à latitude local e orientadas para o norte verdadeiro  situação ideal;

  • 30 estudo: considera as questões reais de inclinação, orientação e sombreamento das coberturas  amostra.

     Existência de uma variação significativa entre os casos e quantificar;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C lculo de radia o e gera o de energia fv

CÁLCULO DE RADIAÇÃO E GERAÇÃO DE ENERGIA FV

 Cidade de Belo Horizonte: mesmo valor da relação de variação entre real e ideal para a cidade de Florianópolis;

Quantidade de radiação incidente no plano do painel (dados satélite horizontais)radiasol;

- orientações Sul, Sudeste e Sudoeste: desconsideradas.

 Potência a ser instalada pelo sistema:

Pcc = E/ Gpoa/ Nel

 Área requerida para a instalação da potência:

Areq =Pcc/Eff

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C lculo de radia o e gera o de energia fv1

CÁLCULO DE RADIAÇÃO E GERAÇÃO DE ENERGIA FV

 Seis tecnologias FV comercialmente disponíveis:

 m-Si; CdTe;

a-Si CIS;

p-Si; HIT.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Tecnologias utilizadas

TECNOLOGIAS UTILIZADAS

Eff depende da temperatura: recalculadas segundo NOCT.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis

CIDADE DE FLORIANÓPOLIS

Consumo energético de cada setor: um alimentador por setor;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis1

CIDADE DE FLORIANÓPOLIS

Curvas de pico de demanda;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis2

CIDADE DE FLORIANÓPOLIS

Quantidade de área de cobertura estimada;

Radiação solar:

  • Superfícies na horizontal (1º caso);

  • Superfícies inclinadas a 27 graus e orientadas para o norte verdadeiro (2º caso);

  • Superfícies com médias de orientação real e média de inclinação (3º caso).

    Percentual de suprimento do consumo;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis setor jurer

CIDADE DE FLORIANÓPOLISSetor Jurerê

Nível de penetração de 20%;

 Pico de geração FV:dia – pico da demanda: noite;

Aquecimento solar:deslocaria o pico para o dia (BH já possui programa de GLD).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis setor jurer1

CIDADE DE FLORIANÓPOLISSetor Jurerê

 Variação de 43% entre caso real e caso ideal: desconsideradas as orientações S, SE e SO;

 Auto suficiência – três tecnologias;

Grande potencial de geração FV – área de cobertura disponível;

 Mini usina geradora: redução da sobrecarga da rede.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis setor centro

CIDADE DE FLORIANÓPOLISSetor Centro

Nível de penetração de 20%;

 Pico de geração FV:dia – pico da demanda: dia

Diminuição significativa da demanda: coincidência temporal (característica típica).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de florian polis setor centro1

CIDADE DE FLORIANÓPOLISSetor Centro

 Variação de 64% entre caso real e caso ideal: área comum ao condomínio;

 Não conseguiria a auto suficiência – conseguiria nível de penetração recomendável;

Grande importância para a concessionária – auxiliando na redução da curva de carga;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de belo horizonte

CIDADE DE BELO HORIZONTE

Consumo energético de cada setor: mais de um alimentador por setor;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de belo horizonte1

CIDADE DE BELO HORIZONTE

Curvas de pico de demanda;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de belo horizonte2

CIDADE DE BELO HORIZONTE

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de belo horizonte3

CIDADE DE BELO HORIZONTE

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


C idade de belo horizonte4

CIDADE DE BELO HORIZONTE

Quantidade de área de cobertura real;

Radiação solar:

  • Superfícies na horizontal (10 caso);

  • Superfícies inclinadas a 20 graus e orientadas para o norte verdadeiro (20 caso);

  • Valor da relação entre caso real e caso ideal para o setor Centro da cidade de Florianópolis (30 caso).

    Percentual de suprimento do consumo.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor hiper centro

CIDADE DE BELO HORIZONTESetor Hiper Centro

Nível de penetração de 20%;

 Coincidência temporal (característica típica);

Diminuição da curva demanda;

Deslocamento do pico:incidência solar pequena e demanda alta – redução pouco intensa (5,5%).

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor hiper centro1

CIDADE DE BELO HORIZONTESetor Hiper Centro

Melhor alimentador;

 Nível de penetração de 20%;

Redução de 14%.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor hiper centro2

CIDADE DE BELO HORIZONTESetor Hiper Centro

Variação de 64% entre caso real e caso ideal;

 Não conseguiria a auto suficiência – conseguiria nível de penetração recomendável;

Grande importância para a concessionária – energia gerada, benefício ao sistema de T & D.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor floresta

CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Floresta

Nível de penetração de 20%;

 Pico de geração FV:dia – pico da demanda: noite;

Aquecimento solar:deslocaria o pico para o dia.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor floresta1

CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Floresta

Variação de 64% entre caso real e caso ideal;

 Conseguiria a auto suficiência (três tecnologias);

Grande potencial de geração FV – área de cobertura disponível: mini usina geradora.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor santa efig nia

CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Santa Efigênia

 Nível de penetração de 20%;

 Pico de geração FV:dia – pico da demanda: noite;

Aquecimento solar:deslocaria o pico para o dia.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Cidade de belo horizonte setor santa efig nia1

CIDADE DE BELO HORIZONTE Setor Santa Efigênia

Variação de 64% entre caso real e caso ideal;

 Não conseguiria a auto suficiência;

Grande importância para a concessionária – energia gerada;

Energia próxima ao ponto de consumo – evitando grandes percursos.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Conclus es finais

CONCLUSÕES FINAIS

Centros Urbanos : grande potencial de geração FV;

Geração FV – inúmeros benefícios: eficiência energética geração de energia e economia;

 Florianópolis e Belo Horizonte: bons resultados em termos de geração de energia e redução da curva de carga;

 Contribuição do sistema FV: duas formas – redução da curva de carga (setores centrais) e mini usina geradora (residencial);

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Conclus es finais1

CONCLUSÕES FINAIS

Mini usina geradora: energia complementar – não possuem área de cobertura disponível;

Setores residenciais – horizontais-grande área de cobertura-pico noturno;

Setores Centrais – verticais- área de cobertura reduzida – pico diurno;

 Setor Centro (Florianópolis): 12% da área de cobertura – 10% nível de penetração;

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Conclus es finais2

CONCLUSÕES FINAIS

Setor Hiper Centro (Belo Horizonte): 10% da área de cobertura – 10% nível de penetração;

Estudos nas duas regiões mostraram três casos de potencialidades – importância fundamental do estudo das características construtivas;

Inclinação e orientação das coberturas: não são fatores limitantes.


Limita es do trabalho

LIMITAÇÕES DO TRABALHO

Dificuldades na aquisição de informações (órgãos públicos);

Florianópolis: valores precisos de área de cobertura – estudo mais elaborado – quantificar a margem de erro;

 Belo Horizonte: possui banco de dados referentes à área de cobertura; valores de corrente (alimentadores individuais) – descontinuidade – comprometem a precisão.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


Sugest es para trabalhos futuros

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

 Análises para qualquer centro urbano – todas as capitais do Brasil (Nordeste) – potencial energético;

 Estudo preciso: metodologia de cálculo de sombreamento (cada hora do dia) – radiação varia;

 Edificações de caráter público (setores estudados): quanto de energia FV seria necessária e a economia para a concessionária local.

INTRODUÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

METODOLOGIA APLICADA

RESULTADOS OBTIDOS

CONCLUSÕES


M todo para c lculo de gera o de energia fotovoltaica em reas urbanas

FIM


Setor jurer

SETOR JURERÊ


Setor centro

SETOR CENTRO


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