Energia solar fotovoltaica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
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Apostila para formação de técnicos instaladores de energia solar fotovoltaica
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Manual do Instalador de Energia Solar Fotovoltaica

Curso organizado por : ADIV - Associação para o Desenvolvimento e Investigação de Viseu Campus Politécnico 3504-510 VISEU Telefone: 232 480 662 Fax: 232 480 551 e.mail: adiv@adiv.pt

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MANUAL DE ENERGIA SOLAR

FOTO-VOLTAICA

ÍNDICE

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO Conceitos de electricidade, electrónica e energias renováveis e recursos solares..................................................................................................................... PAG 3

CAPÍTULO 2 - MÓDULOS OU PAINÉIS SOLARES FOTO-VOLTAICOS............ PAG 19

CAPÍTULO 3 - COMPONENTES DE UMA INSTALAÇÃO FOTO-VOLTAICA ligada à rede ou isolada............................................................... PAG 34 CAPÍTULO 4 - CONEXÃO CABOS E ACESSÓRIOS........................................... PAG 39 CAPÍTULO 5 - RESPOSTA ÀS PERGUNTAS FREQUENTES FAQ.................... PAG 44 CAPITULO 6 - INSTRUÇÕES DE MONTAGEM..................................................... PAG 47

CAPITULO 7 - INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÃO de painéis Fotovoltaicos........................................................................................ PAG 65 CAPÍTULO 8 - PLANEAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO comercial e técnico................................................................................................. PAG 69 CAPÍTULO 9 - PROBLEMAS FREQUENTES........................................................ PAG 83 CAPÍTULO 10 - ESTUDO ECONÓMICO micro-geração fotovoltaica e eólica combinadas.................................................. PAG 85 CAPÍTULO 11 - MICRO-GERAÇÃO ….........................................…......................... PAG 87 CAPÍTULO 12 - LEGISLAÇÃO NACIONAL E COMUNITÁRIA …......................... PAG 92 CAPÍTULO 13 - ANEXOS....................................................... …............................. PAG 93

(As três páginas seguintes são homenagem ao grande cientista e escritor Isaac Azimov por toda sua obra )

Formador: António Subida

Referencias Bibliográficas Cartilha de Energia Solar - Kyocera Manual do curso publicado por Panorama Energético (http://www.panoramaenergetico.com). E-TexT Books de Retscreen, do Canadá ( http://www.retscreen.net ), e software para elaborar projectos de fo- tovoltaico. Se quiser este software pode efectuar o descarga. É gratuito. Guias da Energia Solar do Concurso Solar Padre Himalaya .

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CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

O SOL GLORIOSO Isaac Asimov ( excerto do livro “O Início e o Fim” - Edições Melhoramentos)

Vivemos da energia do Sol Glorioso, e tudo que vive o faz. As plantas verdes fazem uso da energia da luz so - lar para converter o dióxido de carbono, a água e minerais em hidratos de carbono, gordura e proteínas. Os animais vivem dos compostos de alta energia das plantas, ou de outros animais que comeram plantas. Toda a vida animal, inclusive a nossa, se alimenta, finalmente, das plantas verdes que fizeram uso da energia da luz solar para criar a provisão de alimentos. A tecnologia do homem está também, baseada, na energia solar. O calor solar aquece desigualmente o ar e o mar, criando ventos e correntes oceânicas. O calor solar evapora o oceano, elevando quilómetros cúbicos de água ao espaço, na forma de vapor. Lá, a água, a seu tempo, condensa-se, e cai em forma de chuva; parte dela cai em continentes, onde se acumula em lagos a lagoas, alguma corre de volta aos oceanos na forma de rios e riachos. E os ventos e a água corrente têm estado a mover navios e a girar rodas desde os tempos an- tigos. A grande fonte de energia, feita pelo homem - o fogo - depende da queima de combustível no ar. Onde o combustível é lenha, o fogo representa a queima de compostos formados por plantas através do uso da ener - gia da luz solar; onde a gordura animal, são os compostos formados por animais a expensas das plantas; onde se trata de carvão ou de petróleo, o combustível é material que se formou por meio de plantas ou de animais há centenas de milhões de anos, partindo da energia dessa antiga luz solar. Alguma energia usada pelo homem não é de origem solar; o calor interno da Terra manifesta-se em fontes quentes; a rotação da Terra produz o movimento das marés; e os núcleos atómicos podem sofrer fissão, ou fusão, para produzir energia. Estas fontes não-solares de energia têm contribuído, por enquanto, muito pouco para as necessidades totais de energia da humanidade. A principal fonte, neste momento (e durante dois sé- culos passados), é o carvão, apenas superado pelo petróleo - ambos obtidos do interior da crosta terrestre. Entretanto, o carvão é difícil de ser conseguido e transportado; ademais, sua escavação prejudica o meio am- biente. O petróleo é de abastecimento limitado, e o dia do seu desaparecimento não se encontra a muitos de- cénios no futuro. Tanto o carvão como o petróleo, ao serem queimados, poluem gravemente. Ainda que o carvão e o petróleo pudessem ser purificados e queimados com completa eficiência, de modo a não produzi - rem poluição comum, eles, ainda assim, dariam desperdício de calor que aqueceria lentamente a Terra, alte- rando-se o clima. Também produziriam dióxido de carbono, que não deixaria o calor escapar para o espaço, a isto aceleraria a tendência para o aquecimento. Se nos voltarmos para a fissão nuclear, haverá o grande peri- go da poluição pela radiação. Se nos voltarmos para a fusão nuclear, com a qual o perigo da poluição é muito menor, teremos de enfrentar o facto de que os problemas de engenharia envolvidos na fusão se encontram por enquanto solução, e talvez requeiram decénios para serem resolvidos. Podemos voltar-nos de novo para o Sol. A despeito de toda a energia solar que entra na produção do vento, das correntes aquáticas e das plantas verdes, mais de 90 % da energia que recebemos do sol destina-se sim- plesmente a aquecer a Terra. Este aquecimento é útil, naturalmente, pois mantém a temperatura da Terra su- ficientemente quente para tornar possível a vida. Contudo, se esse desperdício de calor da luz solar fosse uti - lizado para os propósitos do homem, ele acabaria sendo utilizado como calor (que é indestrutível), e a Terra continuaria tão quente como antes. A cada dia, a quantidade de luz solar que incide sobre a Terra, sem ser usada de alguma forma, a não ser para aquecer o nosso planeta, representa tanta energia quanto a humani- dade utiliza em cerca de 3 anos. E mais: a energia solar a completamente não-poluente. Ela nem sequer in- troduz poluição pelo calor, porquanto o calor existe, nela, na mesma quantidade, façamos ou não façamos uso da energia. Que é que nos impede, então, de fazer uso da energia solar?. Três coisas:

1. energia solar é muito diluída. É muito abundante, mas espalha-se subtilmente por uma grande área. Colectá-la e concentrá-la até o ponto em que se torne útil para a tecnologia humana é coisa altamen - te complexa.

2. A energia solar directa varia em quantidade com a hora do dia . É baixa pela manhã e à tarde, e não existe à noite. As nuvens, a névoa e a neblina reduzem-lhe a quantidade, mesmo quando está no ponto máximo. Em muitos lugares, onde a indústria do homem é mais concentrada, a quantidade dis- ponível do Sol é particularmente variável.

3. O homem tem sido extremamente preguiçoso quanto a solucionar os problemas de engenharia envol- vidos no uso directo da energia solar, porque estiveram à sua disposição as técnicas mais simples de queima do carvão e do petróleo; e tem tido, igualmente, falha de imaginação, de modo que não tem visto as necessidades e as possibilidades com suficiente antecipação para fazer funcionar um dispo- sitivo condicionador de ar que refrigerará a casa no tempo de calor. O Sol pode não inspirar confiança

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bastante para manter essa "casa solar" em funcionamento durante fases de céu encoberto, ou quan- do o tempo está extremamente quente, ou frio; mas poder-se-iam usar fontes de energia mais con- vencionais, a título de apoio, em quantidades pequenas com o correr do tempo. Então porque não se faz isto?

Em primeiro lugar, faz-se. Casas equipadas para uso de energia solar são construídas aqui a acolá, particu- larmente no Japão; mas, no conjunto, apenas ocasional e experimentalmente. O custo inicial é elevado, e a indústria da construção reluta em investir dinheiro enquanto o público, não compreendendo claramente a pou- pança com o correr do tempo, ou não dispondo do indispensável capital, não se mostra disposto a comprar. Outros empregos de pequena escala envolvem alambiques em que a luz solar é usada para evaporar a água do mar, de modo que água doce se condense e se acumule; envolvem também fornalhas solares, nas quais a luz solar é reflectida por um conjunto de espelhos e focalizada num determinado ponto no qual a temperatura, então, se aproxima da temperatura da superfície do Sol. A energia da luz solar também pode ser usada para produzir electricidade - forma bem mais flexível a delica - damente útil de energia do que o calor. Algumas composições de metais, de quantidades cuidadosamente ajustadas, podem dar origem a uma pequena corrente eléctrica durante o tempo em que estiverem expostas a luz do Sol. Estas "células solares" tem sido usadas com grande êxito para fornecer energia a satélites artifi - ciais. Imaginem-se séries de células solares alinhadas sobre telhados, ou sobre outras superfícies expostas à luz do Sol. A electricidade poderia ser produzida em quantidades contínuas, podendo fazer funcionar utensíli - os. Poderia ser armazenada em baterias, e usada para iluminar edifícios à noite. É certo que as células sola - res são caras e são também frágeis. No momento presente, a electricidade solar seria cerca de quinhentas vezes mais cara do que a electricidade produzida por meios mais convencionais. Observe-se, porém, que as células solares têm sido produzidas em pequenas quantidades, para fins especializados. Se se fizerem esfor- ços para produzir células mais robustas, no estilo de produção em massa, o seu preço poderá descer drasti- camente. Poderíamos então imaginar gigantescas fábricas de energia baseadas numa vasta série de células solares, cobrindo amplas áreas dos sectores da Terra em que a luz do Sol é quase continua. Acontece que estes sec- tores são áreas desérticas, onde há pouca vida e onde a luz solar aquece inutilmente apenas areia nua e ro - cha. Cerca de 12,4 milhões de quilómetros quadrados da superfície da Terra apresentam-se na forma de de- serto tostado pelo Sol. Só o deserto do Saara é tão grande como os Estados Unidos. As células solares, fun- cionando a apenas 10 % de eficiência, requereriam 48.000 km2 de luz solar (apenas 1/250 da área desértica do mundo) para suprir as actuais necessidades de energia do mundo. Nos Estados Unidos, existem amplos sectores do sudoeste que poderiam ser usados como fontes de energia solar. Naturalmente, isto exigiria grande investimento inicial. Pode ser que os xeques do petróleo abram o caminho. No presente, eles estão reunindo a riqueza do mundo em suas mãos, a troco do petróleo que possuem, e encontram-se um tanto con- fusos sobre o que fazer com essa riqueza. Certamente, as nações produtoras de petróleo do Médio Oriente têm consciência de que seus recursos estão minguando, e de que, por coincidência, suas terras contêm ge- nerosos sectores dos desertos do mundo tostados do Sol. Se tiverem visão razoavelmente ampla, financiarão as pesquisas e a engenharia que transformarão seus países em centros de energia solar. Por essa forma, eles conservariam seu poder económico, a ainda ajudariam o resto do mundo, que poderia utilizar a experiên- cia do Médio Oriente para construir fabricas eléctricas em áreas desérticas de outras partes do globo. As fá- bricas eléctricas baseadas em desertos da Terra talvez não sejam a última instância. A atmosfera terrestre re - flecte mais de metade da energia da luz solar, remetendo-a de volta ao espaço antes que ela atinja a superfí- cie do nosso planeta, e ainda absorve parte da que resta. Ademais, os desertos têm suas tempestades de areia, e poderiam sofrer terramotos devastadores. O simples facto de que as fábricas eléctricas ficariam a su- perfície da Terra significaria que elas interfeririam nas formas de vida, inclusive a humana, e vice-versa. Há sugestões, pois, no sentido de que os dispositivos colectores de energia sejam, algum dia, levados para fora da Terra e reunidos em vários satélites artificiais, orbitantes, distribuidores de energia solar. Tais satélites poderiam absorver luz solar, à noite, sem interferência e sem perca motivada pela atmosfera terrestre. A energia que eles absorvessem poderia ser projectada para a Terra na forma de micro-ondas (como as que são usadas no radar), e, na Terra, essas micro-ondas poderiam ser captadas por antenas gigantescas. Há trinta anos, escrevi uma história descrevendo essas fábricas de energia circulando ao redor do Sol, nas proximidades da órbita de Mercúrio, onde a energia solar é cerca de dez vezes mais concentrada do que nas proximidades da Terra. (Os "satélites fábricas de energia" eram accionados por meio de robôs, na minha his- tória.) O conceito era, então, pura ficção científica, e ainda o é hoje, mas no terço de século intermédio, ele chegou bastante perto da praticabilidade. Quando escrevi pela primeira vez aquela história, nenhum dos es- critores de ficção cientifica sequer sonhava com satélites e fábricas espaciais, e os cientistas estavam apenas começando a aprender o modo de lidar com as micro-ondas. Dentro de outro terço de século, quem sabe... O que precisamos é da habilidade dos cientistas e engenheiros para superar os problemas práticos existen- tes; da resolução dos líderes políticos para apoiá-los; da capacidade do povo, em geral, para compreender as potencialidades do uso directo da energia solar, bem como da sua boa vontade em ver o dinheiro dos seus

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impostos usado para tal fim; e, acima de tudo, da continuidade da estabilidade da ordem social mundial, da ordem económica e do sistema tecnológico. Precisamos de visão e de alguma boa sorte, também….

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O RECURSO SOLAR

O Sol fornece anualmente para a atmosfera terrestre 1,5X10 18

KWh de energia radiante. Trata-se de um va- lor correspondente a 10.000 vezes o consumo mundial no mesmo período. Além de ser responsável pela ma- nutenção da vida a radiação solar constitui uma fonte inesgotável de energia podendo ser utilizada por inter- médio de sistemas de captação e conversão em energia eléctrica. Mesmo com os rendimentos relativamente baixos dos sistemas fotovoltaicos comerciais (8 a 20%). Se este recurso tivesse um uso generalizado ou seja se estivesse aproveitado em 0,1% da superfície da terra, ainda seria suficiente para suprir as necessidades energéticas da humanidade actual .

APLICAÇÕES DA ENERGIA SOLAR

Já existem muitos projectos “Solares” quer governamentais, quer particulares nas áreas de: Telecomunica- ções, Electrificação Rural, Sinalização de Estradas e Bombeamento de Água e actualmente Micro-geração, que utilizam a Energia Solar com bastante sucesso. O principal obstáculo à implementação de centrais deste tipo prende-se com o investimento inicial elevado. No entanto, já é comercialmente viável para pequenas instalações. Os postos de saúde remotos beneficiam com a Energia Solar no que toca a abastecer refrigeradores para a conservação de vacinas, prover ilumina- ção e comunicação. Em regiões isoladas de países desenvolvidos, já são comercializáveis kits (incluem um ou dois módulos Foto- voltaicos, 3 ou 4 lâmpadas, uma bateria e um simples carregador de baterias) para alimentação de habita- ções temporárias, por exemplo uma casa de montanha. O seu uso é particularmente vantajoso em regiões re- motas ou em zonas de difícil acesso. Espera-se contudo que o aumento da produção dos painéis solares, faça descer bastante o investimento desse custo inicial, e que assim o possamos aproveitar o máximo de energia solar possível. As principais aplicações dos sistemas fotovoltaicos são: - Electrificação remota – actualmente uma das principais aplicações da energia fotovoltaica é a possibilida- de de fornecer energia eléctrica a lugares remotos, onde o custo da montagem de linhas eléctricas é superior ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento; - Sistemas autónomos – bombagem de água para irrigação, sinalização, alimentação de sistemas de teleco- municações, frigoríficos médicos em locais remotos, etc; - Aplicação de micro-potência – relógios, maquinas de calcular, etc; - Integração em edifícios – a integração de módulos fotovoltaicos na envolvente dos edifícios (paredes e te- lhados) é uma aplicação recente, podendo representar reduções de custos construtivos e energéticos. A energia produzida em excesso pode ser vendida à companhia eléctrica, e quando existem insuficiências, esta pode ser comprada; - Veículos – outra aplicação, ainda em fase de investigação, é a de automóveis de recreio providos de célu- las foto-voltaicas, com suficiente potência para movimentá-los, assim como também embarcações de recreio.

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É vital nos veículos espaciais quer pela disponibilidade energética fornecida pelo Sol quer pelos inconvenien- tes que evita ao não ser necessário transportar combustível para estes veículos.

Exemplos de aplicações de energia fotovoltaica

Exemplo de uma instalação residencial de micro-geração ligada à rede

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ENERGIA SOLAR FOTO-VOLTAICA - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO A matéria prima mais importante para a produção de energia solar fotovoltaica é o Silício (Si). O silício apresenta-se na natureza sob a forma de dióxido de silício SiO2 o constituinte principal do quartzo mi- neral muito abundante na areia e no granito.

Materiais onde existe silício:

a) feldspato; b) granito; c) areia; d) argila; e) quartzo.

Através de métodos adequados obtém-se o silício em forma pura. Na forma cristalina é muito duro e pouco so- lúvel, apresentando um brilho metálico e uma coloração cinzenta. É um elemento relativamente inerte e resis- tente à acção da maioria dos ácidos. O silício transmite mais de 95% dos comprimentos de onda das radiações infravermelhas. O silício necessário ao fabrico das células foto-voltaicas pode ser obtido a partir da quartzite através de um processo dispendioso, sujo e difícil de realizar o que contribui para tornar o preço do silício bastante mais ele- vado. Ainda por cima, o cristal de silício puro possui poucos electrões livres e portanto é um mau condutor eléctrico. Assim, e depois de fabricar os cristais é necessário em seguida fazer a deposição de impurezas para criar as 2 zonas, p e n, acrescentando-se pequenas percentagens de outros elementos. Este processo denomina-se de dopagem. Mediante a dopagem do silício com o fósforo obtém-se um material com electrões livres ou material com por- tadores de carga negativa (silício tipo N). Realizando o mesmo processo, mas acrescentando Boro ao invés de fósforo, obtém-se um material com características inversas, ou seja, défice de electrões ou material com cargas positivas livres - as lacunas (silício tipo P). Se juntarmos duas camadas de silício dopado N e P elas forma um JUNÇÃO semicondutora. Separadamente, ambas as capas são electricamente neutras. Mas ao serem unidas, na união P-N, cria-se um campo eléctrico devido aos electrões do silício tipo N que ocupam os vazios da estrutura do silício tipo P. Seguidamente, o silício é tratado com um revestimento anti-reflector, que evita perdas de radiação por esse fenómeno.

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Cada célula solar é feita de uma grande superfície de uma camada fina de material tipo N e outra com maior espessura de material tipo P . Separadamente, ambas as capas são electricamente neutras. Mas ao serem unidas, exactamente na união P-N, gera-se um campo eléctrico devido aos electrões do silício tipo N que ocupam os vazios da estrutura do silício tipo P.

A incidência da luz solar numa junção NP de silício transfere a ener- gia dos fotões para os electrões fazendo com que estes saltem da banda de valência para a banda de condução e formando assim pa- res electrão-lacuna susceptíveis de se moverem na junção. Devido

ao campo eléctrico gerado na Junção P-N, os electrões são orientados a fluir da camada "P" para a camada "N".

Vista em corte de uma célula fotovoltaica

Por meio de um condutor externo, conecta-se camada negativa à positiva. Assim o efeito fotovoltaico produz um fluxo de electrões nos condutores externos. Os electrões são excitados pelas partículas de luz e encon- tram no circuito eléctrico externo à célula, o caminho mais fácil para viajar de um lado da célula solar para o outro. Enquanto a luz continue a incidir na célula, o fluxo de electrões manter-se-á. A intensidade da corrente gerada variará proporcionalmente conforme a intensidade da luz incidente. A célula solar apenas consegue orientar uma pequena percentagem desses electrões de forma a fazê-los fluir pelo circuito externo. Este fluxo de electrões é, por definição, corrente eléctrica e a sua energia é vulgarmente chamada de electricida- de.

NOVOS MATERIAIS PARA FABRICO DE CÉLULAS foto-voltaicas Na área dos novos materiais, os desenvolvimentos são permanentes. O silício começa cada vez mais a ser substituído. Uma das razões desta substituição é o custo da sua transformação, tarefa suja e tecnologicamen- te complexa. Além disso, a sua textura degrada-se com a idade. Há também quem continue a investir no silício, embora utilizando técnicas de transformação mais baratas. Entre estas téc- nicas encontram-se as do silício mono-cristalino, menos refinado e logo mais barato, além disso as faixas de silício mono- cristalino podem ser implementadas directamente nas bolachas sem perdas excessivas de material. Mas o futuro passa pela descoberta de novos materiais, mais baratos e eficientes. Prova disso é o facto de todos os grandes fabricantes de cé- lulas foto-voltaicas terem já abandonado o silício e entrado no negócio dos novos materiais.

Materiais que podem ser usados para fabricação de células foto-voltaicas:

- INORGÂNICOS

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TELURETO DE CADMIUM (ou CÁDMIO) (CdTe) A fim de competir com o Silício Cristalino e o Silício Amorfo, em nível de produzir potência, surgiu no mercado fotovoltaico o Telureto de Cádmio. Este material é usado há quase uma década nas aplicações em calculado- ras mas, somente agora é que começam a ser comercializados módulos solares de grandes áreas (com uma área de aproximadamente 0.67 m2). Estes módulos, normalmente sob a forma de placas de vidro num tom castanho/azul-escuro, também apresentam um atractivo estético em comparação ao silício cristalino e as em- presas envolvidas com esta tecnologia têm procurado as aplicações arquitectónicas como uma mais valia no mercado. Estas empresas, enquanto desenvolvem os seus produtos, ampliam os seus volumes de produção e reduzem os custos. Assim, como no caso do silício amorfo, os custos de produção do Telureto de Cádmio são atractivamente baixos na produção em grande escala e esta tecnologia tem óptimas hipóteses de desper - tar como um sério competidor no mercado fotovoltaico para gerar potência eléctrica. A baixa abundância dos elementos envolvidos e a sua toxicidade são aspectos que têm de ser levados em conta, principalmente se esta tecnologia atingir quantidades significativas de produção. Com o recorde de eficiência de células individuais de pequenas áreas em laboratório (cerca de 16%), os mó- dulos solares encontrados no mercado internacional apresentam eficiência entre 7 e 9%.

DISSELENETO DE COBRE E INDIUM (ou ÍNDIO) (CIS) As células de Disseleneto de Cobre e Índio de pequenas áreas produzidas em laboratório apresentam no mo- mento uma eficiência próxima dos 18%. Módulos de grandes dimensões atingem 11% de eficiência. Os módulos solares de Disseleneto de Cobre e Índio apresentam, como o Silício Amorfo e o Telureto de Cád- mio, uma óptima aparência estética e devem surgir no mercado com grandes superfícies, encontrando aplica- ções arquitectónicas diversas. Assim, como no caso do Telureto de Cádmio, a pouca abundância dos elementos envolvidos e a sua toxicida - de são aspectos que têm de ser considerados se esta tecnologia atingir quantidades significativas de produ- ção.

ORGÂNICOS Uma abordagem radicalmente nova são as células solares de materiais electrónicos orgânicos, como por ex- emplo polímeros semicondutores também por vezes denominados por “soft cells”. Engenheiros electricistas da Universidade Princeton (Estados Unidos) criaram uma nova técnica de fabricação de células solares orgâ - nicas que poderão se transformar num meio mais económico de aproveitamento da luz solar. Essas células são geralmente constituídas por um polímero condutor e um material receptor de electrões, como o fulereno (C60). A eficiência desses dispositivos ainda é limitada, principalmente devido à baixa absorção de luz pela camada activa e a baixa mobilidade dos transportadores de cargas. Parte desse problema pode ser minimiza- do através da inserção de um terceiro componente na célula, como corantes orgânicos que apresentem ele- vada absorção de luz na faixa espectral acima de 400 nm. (Pode fazer-se em construção caseira células or - gânicas)

CÉLULAS SOLARES PLÁSTICAS Pesquisadores da Universidade de Berkeley (Estados Unidos), descobriram uma forma de construir células solares plásticas a baixo custo. Elas são tão flexíveis que podem ser “pintadas” em qualquer superfície, po- dendo ser utilizadas para fornecer energia para dispositivos electrónicos portáteis. A nova célula solar desen- volvida é de material híbrido, formado por nano bastões (blocos quimicamente puros, de cerca de 100 a 100.000 átomos, ou cerca de 1nm) dispersos num plástico ou polímero orgânico. Os nano bastões são feitos de Seleneto de Cádmio e chegam a medir até 60nm. Uma camada de apenas 200nm de espessura desse material é coberta por eléctrodos, podendo produzir 0,7 volts. Assim, ao contrário das células foto-voltaicas baseadas em Silício, as células plásticas podem ser produzidas sem a necessidade de salas limpas ou câma- ras de vácuo, permitindo desta forma um custo de produção reduzido quando comparado com os processos que envolvem as células de Silício descritas neste trabalho.

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Fotografia de uma célula solar plástica

Esquema das Células da BP

DESENVOLVIMENTOS DAS TECNOLOGIAS

A BP, líder mundial no fabrico de células foto-voltaicas, optou pelo Telureto de Cádmio, que, embora não seja o material mais promissor, é bastante mais fácil de utilizar e tem menos problemas associados. O processo começa com vidro coberto por uma fina película de óxido, em seguida é decomposta por electróli - se a primeira camada de Sulfito de Cádmio, seguida pela segunda camada, de Telureto de Cádmio. A cama- da fina de metal é obtida por deposição de vapores metálicos, feita em fornos de vácuo. Por fim as camadas são cortadas a laser para criar células individuais ligadas em série pelo material condutor. Ligando uma série de células produz-se uma grande voltagem com uma baixa corrente. Uma única célula grande produziria uma grande corrente, mas, com uma tensão muito baixa. A Siemens-Energia optou pelo material mais difícil de transformar, o Disseleneto de Índio e Cobre, desenvol- vido pela Boeing para aplicações espaciais (satélites). Embora seja mais raro, a quantidade de material ne- cessário para uma célula é muito menor, espessuras da ordem dos 0.002mm o que corresponde a 50g de material por metro quadrado de painel contra quase um Kg de Silício necessário para mesma área. Outra das tecnologias em desenvolvimento é a dos revestimentos anti-reflectores. Uma superfície texturada torna o revestimento anti-reflector bastante mais eficaz. Apenas com a aplicação deste revestimento, é possí- vel obter células com rendimentos da ordem dos 12 a 13%.

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Método e Materiais usados no revestimento texturado

Outra tecnologia em desenvolvimento acelerado é a célula sem contactos frontais (grelha). Na sua substitui - ção existem zonas do tipo p+ e n+ que actuam como colectores de portadores de carga. A aplicação conjunta desta técnica e do revestimento especial anti-reflexo permitiram à SunPower Corporation o fabrico de células de rendimentos espantosos (20 a 23 %). Estas células foram utilizadas pela Honda no World Solar Challenge, competição de veículos movidos a energia solar.

Veículos movidos a energia solar utilizados pela Honda [.

A massa dos painéis solares pode ser reduzida utilizando células foto-voltaicas solares de filme fino, feitas de substratos flexíveis. A eficiência pode ser aumentada utilizando novos materiais e concentradores solares que intensificam a luz incidente, aspectos importantes os quais vamos apresentar em seguida, assim como novas tecnologias em produção das células foto-voltaicas.

CÉLULAS DE BARREIRA DE SHOTTKY São células cuja junção é induzida quando um contacto de metal é aplicado à superfície do silício dopado. Como resultado das propriedades electrónicas dos dois materiais, os portadores são distribuídos de cada um dos lados da junção de tal maneira que é induzido um campo de base dentro da superfície do silício. Este campo é idêntico ao da junção P-N. A vantagem desta célula é o facto de não necessitar de uma camada colectora dopada à superfície, embora necessite da grelha metálica no topo, já que o metal deposto tem uma resistência demasiado elevada para colectar a corrente das células.

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CÉLULAS DE JUNÇÃO SULCADA Esta célula é muito eficaz, com eficiências medidas de mais de 20%. A sua principal vantagem é a baixa re- sistência perto dos contactos quer frontais quer posteriores. Os portadores de carga estão também separados e são colectados com grande eficiência por causa das numerosas e pouco distantes junções. O efeito de sombra é grande. Esta célula tem como interesse elevado a técnica dos concentradores solares. Esta técnica pretende concentrar a luz solar em células de alto desempenho, utilizando para isso lentes ou similares. Se conseguirmos concentrar a luz 100 vezes, necessitamos apenas de 1 por cento das células para produzir a mesma quantidade de energia. O mesmo princípio é utilizado para gerar fogo com uma lupa em um dia enso- larado. Como o silício tem desempenhos baixos a altas temperaturas leva a que alguns destes sistemas ne- cessitem de refrigeração. Outro dos problemas é que, numa série de células foto-voltaicas, se uma estiver com um funcionamento deficiente e tiver a tensão baixa, a tensão do conjunto também será baixa.

CÉLULAS DE CAMADA INVERSORA Esta célula tem uma eficiência actualmente de 17% e um alto potencial voltaico. Foi descoberto que uma ca- mada de monóxido de silício depositada em silício tipo p revestido de SiO2 (dióxido de silício) induz uma jun- ção perto do topo do silício tipo p. O vapor de monóxido de silício perde electrões à medida que solidifica, pelo que a camada fica com carga positiva. Esta camada positiva empurra os poucos electrões livres no silí - cio tipo p para a interface entre o Si e o SiO2, fazendo com que a região se comporte como se fosse silício tipo n. Uma vez que a camada por baixo do SiO2 se torna do tipo n e a maior parte do silício é tipo p, uma junção p-n é induzida no silício. Quando a célula é iluminada, a junção separa os electrões e as lacunas tal como uma junção p-n normal (os electrões gerados pela luz têm energia suficiente para atravessar o SiO2 e entrarem dentro dos contactos de metal). Outra variante desta célula é dopar levemente o topo do silício tipo p com dopante tipo n antes de apli - car o SiO2 e o SiO. Isto ajuda a mobilidade dos portadores (menos resistência na camada superior) enquanto aumenta a tensão na junção p-n. As vantagens destas células residem na relativa facilidade de manipular o SiO e o SiO2, a junção induzida num material relativamente pobre em lacunas (menos dopagem significa me - nos defeitos da rede), e potencial para altas tensões e elevadas eficiência.

CÉLULA DE CONTACTO POSTERIOR INTER-DIGITADA Este dispositivo não possui contactos frontais e evita o efeito de sombra por completo. Na célula inter-digita- da, as muitas pequenas regiões do silício tipo p+ e n+ altamente dopadas actuam como colectores de porta - dores de carga – electrões movem-se para dentro do lado n+ e as lacunas para dentro do lado p+. Os cam - pos à volta das regiões dopadas são criados de uma forma idêntica a outras junções (p-n ou Schottky) atra- vés do re-arranjo dos portadores de carga. Os portadores de carga são gerados no todo da célula acima das junções. A maior parte do material é silício tipo p. A principal vantagem da célula é a eliminação do efeito de sombra. O desenho cuidadoso das regiões dopadas pode também diminuir a resistência, que é importante em 1 Se se cobrir uma célula solar ou parte de um módulo solar a corrente eléctrica é travada nesse sítio. O efeito é parecido quando há uma dobra numa mangueira. sistemas concentrados. Foi já obtido um alto rendimento (acima de uma eficiência de 17%), no entanto o custo de fabrico ainda não é competitivo.

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Vista em corte de um painel fotovoltaico onde se mostram os contactos metálicos frontais

Factores que influenciam o rendimento Os principais factores que influenciam o rendimento da energia fotovoltaica são:

Reflexão Uma grande parte da radiação que atinge o painel fotovoltaico é reflectida, isto deve-se à camada de vidro colocada na parte superior do painel e aos eléctrodos frontais.

Desadaptação espectral Para radiações com comprimentos onda λ>1100 nm não haverá lugar à produção de pares electrões-lacunas. Isto porque a energia de um fotão é inferior à energia necessária para que o electrão salte da valência para a de condução.

Recombinação dos pares electrões-lacunas Após geração de um electrão livre, este pode não contribuir para corrente porque antes se recombina com uma lacuna, como se pode ver pela figura acima;

Aumento de temperatura O aumento da temperatura da célula faz com que o rendimento do módulo diminuía, assim baixando os pontos de opera - ção para potência máxima gerada. Como é mostrado na figura abaixo.

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Corrente [A]

Tensão [V] Efeito causado pela temperatura na célula.

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* Pontos de operação para a potência máxima gerada

A CÉLULA FOTO-VOLTAICA A geração directa de energia eléctrica a partir da energia radiante fornecida pelo sol faz-se através de um módulo electrónico formado por elementos geradores – as células foto-voltaicas. Os módulos ou painéis fotovoltaicos actuais são formados de células feitas de silício. Cada célula gera corrente contínua com cerca de 0,5 V de tensão.

As células comerciais podem ser de três tipos de tecnologia: Células de silício mono-cristalino

Correspondem à primeira geração desta tecnologia. Estas células obtêm-se a partir de barras cilíndricas de silício mono-cristalino produzidas em fornos es- peciais. As células são obtidas por corte das barras em forma de pastilhas quadradas finas (0,4-0,5 mm de espessura).São caracterizadas por um rendimen- to energético de conversão elevado (23% em labora- tório e 16-18% disponível nos módulos comerciais). As técnicas de produção são complexas e caras e requerem grande quantidade de energia no seu pro- cesso de fabrico, devido à exigência de se usarem materiais em elevado estado de pureza. (superior a 99,999999 %). São as de preço mais elevado

Células de silício poli-cristalino Correspondem à segunda geração desta tecnologia. Estas células são produzidas a partir de blocos de silício obtidos por fusão de bocados de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício arrefece lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se organizam num único cristal. For- ma-se uma estrutura poli-cristalina com superfícies de separação entre os cristais. São caracterizadas por um rendimento energético de conversão médio (18% em laboratório e 11-13% disponível nos módu- los comerciais). As técnicas de produção ainda são complexas e caras mas requerem menos energia no seu processo de fabrico do que as mono-cristalinas. O seu preço é intermédio.

Células de silício amorfo ( não cristalino ) Correspondem à terceira geração desta tecnologia. Estas células são obtidas por meio da deposição de camadas muito finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal. São caracterizadas por um rendi- mento energético de conversão baixo (13% em labo- ratório e 8-10% disponível nos módulos comerciais). As células de silício amorfo são películas muito fi- nas, permitindo a sua utilização em superfícies flexí- veis e superfícies de materiais cerâmicos aplicados na construção como as telhas e painéis de paredes. São as que têm menor preço.

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Rendimento eléctrico comparado das várias tecnologias do silício

Rendimento Típico Máximo registado em aplicações Rendimento máximo registado em labora-

tório

Mono-cristalina 12-16% 22.7% 24.7%

Poli-cristalina 12-14% 15.3% 19.8%

Silício amorfo 5-8% 10.5% 12.7%

Quadro Resumo

Vantagens e Desvantagens da Tecnologia Fotovoltaica A tecnologia solar fotovoltaica apresenta um grande número de vantagens: Alta fiabilidade e durabilidade Não tem peças móveis, o que é muito útil em aplicações em locais isolados e tem uma vida útil superior a 15 anos (típico 20-25 anos)

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A fácil portabilidade e adaptabilidade dos módulos Permite montagens simples e adaptáveis a várias necessidades energéticas. Os sistemas podem ser dimensionados para aplicações de alguns miliwatt ou de megawat;

O custo de operação é reduzido A manutenção é quase inexistente ao longo do seu período de vida: não necessita combustível, transporte, nem trabalha- dores altamente qualificados;

Qualidades ecológicas A tecnologia fotovoltaica apresenta um produto final que não é poluente, que é silencioso e que quando correctamente es - tudada a sua localização não perturba o ambiente.

No entanto esta tecnologia apresenta também algumas desvantagens:

Custo de investimento elevado O fabrico dos módulos fotovoltaicos necessita tecnologia muito sofisticada com linhas de montagem de capital intensivo que necessita de uma amortização e retorno muito rápidos rápidos pelo facto dos ciclos tecnológicos associados estarem presentemente em menos de 2 anos.

Rendimento real de conversão reduzido O rendimento dum módulo é baixo (o limite teórico máximo numa célula de silício cristalino é de 28%), o que face ao custo do investimento e à duração actual dos ciclos tecnológico é um desincentivo para os investidores privados.

Pouca competitividade com outras tecnologias de geração de energia Os geradores fotovoltaicos raramente são competitivos do ponto de vista económico,face a outros tipos de geradores. A excepção restringe-se a casos onde existam reduzidas necessidades de energia em locais isolados e / ou em situações de grande preocupação ambiental; Quando é necessário proceder ao armazenamento de energia sob a forma química (baterias), o custo do sistema fotovol- taico torna-se ainda mais elevado.

Dependência das condições atmosféricas Ou seja, a corrente gerada nos módulos aumenta linearmente com o aumento da Intensidade luminosa, como se verifica no gráfico anteriormente referido.

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CAPÍTULO 2 – MÓDULOS OU PAINÉIS SOLARES FOTO-VOLTAICOS

O painel solar, o primeiro componente de um sistema eléctrico de energia solar, é uma associação de células de silício que geram electricidade a partir da luz solar e a disponibilizam com características de tensão e corrente adequadas aos consumidores. Uma única célula solar produz apenas cerca de 0,5 Volt. Nos módulos ou painéis comerciais produzidos industrialmente, as células foto-voltaicas são conec- tadas em série e em paralelo de forma que na

sua saída a energia eléctrica tenha as característica de tensão e corrente necessários para a sua aplicação, sendo os valores típicos na indústria dos painéis solares: 12V, 24V e 48 V por painel, com potências desde 10 a 320 W. Por exemplo, um painel típico 12 volts de cerca de 63cm por 137cm conterá 36 células ligadas em série para produzir cerca de 17 volts pico. Se o painel solar for configurado para 24 Volt de saída, haverá 72 células de modo a constituir dois grupos de 12 Volt com 36 células cada, conectados em série, geralmente com um “jumper”, proporcionando uma saída de 24 Volt. Quando em carga (por exemplo a carregar baterias,) esta tensão cai para 12 a 14 Volt (nos painéis de 12 Volt nominais), resultando a potência em 75 a 100 Watt para um painel desse tamanho. A produção dos módulos em WattxHora é calculada para 5 horas de insolação (luminosidade) por dia. Logo após sua instalação o módulo começa a gerar energia. É só conectar o módulo ao sistema de armaze- namento de energia: a sua bateria, ou ao ponto de consumo e pronto: ENERGIA GRATUITA! Nas aplicações mais comuns são associados diversos módulos conforme a necessidade de tensão e corrente dos pontos de utilização da energia eléctrica. No fabrico procura-se dar ao módulo rigidez na sua estrutura, isolamento eléctrico e resistência aos factores climáticos. Por isso, as células conectadas em série são encapsuladas num plástico elástico (Etil-vinil-acelato) que faz também o papel de isolante eléctrico, um vidro temperado com baixo conteúdo de ferro, na face volta- da para o sol, e uma lamina plástica multi-camada (Poliéster) na face posterior. Em alguns casos o vidro é substituído por uma lamina de material plástico transparente. O módulo completo tem uma moldura metálica normalmente em de alumínio ou poliuretano e caixas de cone - xão ou termina conectores às quais chegam os terminais positivo e negativo da série de células. Nos bornes ( terminais ) das caixas conectam-se os cabos que ligam o módulo ao sistema.

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Etapas do processo de fabricação do módulo: a) Ensaio eléctrico e classificação das células b) Interconexão eléctrica das células. c) Montagem do conjunto. Colocação das células soldadas entre camadas de plástico encapsulante e

laminas de vidro e plástico. d) Laminação do módulo. O conjunto é processado numa máquina semi-automática a alto vácuo que,

por um processo de aquecimento e pressão mecânica, conforma o laminado. e) Curagem. O laminado processa-se num forno com temperatura controlada no qual completa-se a po-

limerização do plástico encapsulante e alcança-se a adesão perfeita dos diferentes componentes. O conjunto, depois da curagem, constitui uma única peça.

f) Emolduramento. Coloca-se primeiramente um selante elástico em todo o perímetro do laminado e a seguir os perfis de alumínio que formam a moldura. Usam-se máquinas pneumáticas para conseguir a pressão adequada. As molduras de poliuretano são colocadas por meio de máquinas de injecção.

g) Colocação de terminais, bornes ( terminais ), díodos e caixas de conexões. h) Ensaio final

Ensaio dos módulos Sobre os módulos deve medir-se e observar-se:

a) Características eléctricas operacionais b) Isolamento eléctrico (a 3000 Volt de C.C.) c) Aspectos físicos, defeitos de acabamento, etc d) Resistência ao impacto e) Resistência à tracção das conexões f) Resistência à névoa salina e à humidade ambiente g) Comportamento a temperatura elevadas por períodos prolongados (100 graus Celsius durante 20

dias) h) Estabilidade às mudanças térmicas (de -40º C a +90º C) em ciclos sucessivos

Os painéis solares são geradores eléctricos amigos do ambiente Os painéis solares geram energia solar, convertendo a luz em electricidade sem partes móveis, com zero emissões de CO2 e quase sem manutenção.

Agrupamentos de painéis Podem ser ligados em paralelo para aumentar a corrente (mais energia) e ligados em série para aumentar a tensão para 24, 48 Volt, ou ainda maior tensão. A vantagem de utilizar uma maior tensão de saída nos painéis solares é que se pode usar cabo de secção menor para transferir a mesma energia eléctrica a partir do agrupamento de painéis solares para o controlador de carga, para as baterias ou para o inversor (conversor de CC em CA). Como o preço do cobre subiu consideravelmente nos últimos anos, é muito caro comprar condutores de cobre de secção elevada e assim opta-se pela solução de elevar a tensão dos conjuntos de painéis.

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Características Funcionais dos Módulos Solares Fotovoltaicos : a) Têm a energia solar como fonte de energia, substituindo os combustíveis e não libertando CO2 b) Geram energia mesmo em dias nublados; c) São leves compactos e de construção reforçada e duradoura; d) São de simples instalação; e) Têm fácil manuseio e transporte. f) Facilidade para ampliar os sistemas conforme a necessidade. g) Têm uma longa vida útil . Usualmente têm garantia de 25 anos com 80% do rendimento inicial. h) São compatíveis com qualquer tipo baterias; i) Têm funcionamento silencioso; j) Funcionamento simples e confiável; k) Manutenção quase inexistente; l) Não possuem partes móveis que podem se desgastar; m) Não produzem contaminação ambiental: usam materiais integralmente recicláveis

Características Eléctricas dos Módulos Fotovoltaicos Geralmente a potência dos módulos é dada pela potência de pico, ou seja a potência máxima forneci- da em condições óptimas de temperatura e radiação solar incidente. Tão necessárias quanto este parâmetro, existem outras características eléctricas que melhor caracte- rizam a funcionalidade do módulo. As principais características dos módulos são as seguintes: a) Tensão em Circuito Aberto (VOC) b) Corrente de Curto Circuito (ISC) c) Potência Máxima (PM) d) Tensão Eléctrica à Potência Máxima (VMP) e) Corrente à Potência Máxima (IMP)

A condição padrão para se obter as curvas característica dos módulos é definida pela radiação de 1000 W/m2, radiação recebida na superfície da Terra em dia claro ao meio-dia, e temperatura de 25º C na célula ( a eficiência da célula é reduzida com o aumento da temperatura.)

Curva característica IxV mostrando a corrente Isc e Voc

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- Isc – Corrente de curto-circuito - Voc – Tensão em circuito aberto

Combinações de células e curvas resultantes A tensão no ponto de máxima potencia de saída para uma célula é de aproximadamente 0,5 Volts em pleno sol. A corrente que entrega una célula é proporcional à superfície da mesma e à intensidade da luz. É por isso que para conseguir módulos com correntes de saída menores utilizam-se em sua fabri - cação terços, quartos, meios, etc de células. Um módulo fotovoltaico é um conjunto de células conectadas em série (somam-se suas tensões) que formam uma unidade com suficiente tensão para poder carregar uma bateria de 12 volts de tensão nominal (Esta bateria necessita entre 14 e 15 Volts para poder carregar-se plenamente). Para conseguir esta tensão necessitam-se entre 30 e 36 células de silício mono-cristalino conectadas em série.

Características do Módulo: influência da radiação O resultado de uma mudança na intensidade de radiação é uma variação na corrente de saída para qualquer valor de tensão A corrente varia com a radiação de forma directamente proporcional. A ten- são mantém-se praticamente constante.

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Exemplo de variação da corrente para várias intensidades luminosas

Efeito da temperatura O principal efeito provocado pelo aumento da temperatura do módulo é uma redução da tensão de forma directamente proporcional. Existe um efeito secundário dado por um pequeno incremento da corrente para valores baixos de tensão. É por isso que para locais com temperaturas ambientes muito elevadas são adequados módulos que possuam maior quantidade de células em série a fim de que as mesmas tenham suficiente tensão de saída para carregar baterias.

Combinações de células e curvas resultantes A tensão no ponto de máxima potencia de saída para uma célula é de aproximadamente 0,5 Volts em pleno sol. A corrente que entrega una célula é proporcional à superfície da mesma e à intensidade da luz. É por isso que para conseguir módulos com correntes de saída menores utilizam-se em sua fabri - cação terços, quartos, meios, etc de células. Um módulo fotovoltaico é um conjunto de células conectadas em série (somam-se suas tensões) que formam uma unidade com suficiente tensão para poder carregar uma bateria de 12 volts de tensão nominal (Esta bateria necessita entre 14 e 15 Volts para poder carregar-se plenamente). Para conseguir esta tensão necessitam-se entre 30 e 36 células de silício mono-cristalino conectadas em série.

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Potencia máxima de saída durante o dia A característica I-V do módulo varia com as condições ambientais (radiação, temperatura). Isto quer dizer que haverá uma família de curvas I-V que nos mostrará as características de saída do módulo durante o dia numa época do ano.

A curva de potência máxima de um módulo em função da hora do dia tem a forma indicada neste dia- grama de carga:

A quantidade de energia que o módulo é capaz de entregar durante o dia é representada pela área compreendida sob a curva da acima e mede-se em Watts hora/dia. Observa-se que não é possível falar de um valor constante de energia entregue pelo módulo em Watts hora uma vez que varia conforme a hora do dia. Será necessário então trabalhar com os valo- res da quantidade de energia diária entregue. (Watts hora/dia).

Interacção do dispositivo fotovoltaico com a carga A curva I-V corrigida para as condições ambientais reinantes, é só uma parte da informação necessá- ria para saber qual será a característica de saída de um módulo. Outra informação imprescindível é a característica operativa da carga a conectar. É a carga que determina o ponto de funcionamento na curva I-V.

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Interacção com uma carga resistiva No exemplo mais simples, se se conectam os bornes ( terminais ) de um módulo aos de uma lâmpa- da incandescente (que se comporta como uma resistência eléctrica) o ponto de operação do módulo será o da intersecção da sua curva característica com uma recta que representa graficamente a ex- pressão I= V / R , sendo R a resistência da carga a conectar.

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Interacção com uma bateria Uma bateria tem uma tensão que depende do seu estado de carga, antiguidade, temperatura, regime de carga e descarga, etc. Esta tensão é imposta a todos os elementos que a ela estão ligados, in- cluindo o módulo fotovoltaico. É incorrecto pensar que um módulo com uma tensão máxima de saída de 20 Volt elevará uma bateria de 12 volts para 20 volts e a danificará. É a bateria que determina o ponto de funcionamento do mó- dulo. A bateria varia sua amplitude de tensão entre 12 e 14 volts. Dado que a saída do módulo fotovoltaico é influenciada pelas variações de radiação e de temperatura ao longo do dia, isto se traduzirá numa corrente variável entrando na bateria.

Interacção com um motor de corrente contínua Um motor de corrente contínua tem também uma curva I-V. A intersecção da mesma com a curva I-V do módulo determina o ponto de funcionamento.

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Quando se liga um motor directamente ao sistema fotovoltaico, sem bateria nem controles intermediários, di - minuem os componentes envolvidos e portanto aumenta a fiabilidade. Mas, como mostra a figura, não se aproveitará a energia gerada nas primeiras horas da manhã e ao entarde- cer.

Principais aplicações dos painéis fotovoltaicos : a) Iluminação em geral;

b) Iluminação residencial - (utiliza lâmpadas fluorescentes compactas PLSE de 9 Watts, equivalente

a lâmpada de 60 watts incandescentes) super económica - de longa vida - gasta 0,75

ampére/hora, ou mais recentemente LEDS de alta intensidade ainda mais económicos com con-

sumos entre 3 e 15 W e com um capacidade luminosa correspondente das lâmpadas anteriores

de 25 a 250 W;

c) Bombeamento de água;

d) Cerca eléctrica;

e) Recepção de TV/Antena Parabólica;

f) Comunicação em geral e rádio comunicação;

g) Telefonia celular e rural;

h) Sinalização em geral;

i) Carregador de baterias: Automóveis, camiões e máquinas agrícolas ; j) Embarcações em geral.

Aplicações frequentes dos painéis fotovoltaicos: a) Electrificação de residências;

b) Telecomunicações;

c) Fornecimento de água potável e irrigação;

d) Subestações energéticas;

e) Refrigeração medicinal;

f) Iluminação pública;

g) Sinalização/bóias marítimas;

h) protecção catódica contra corrosão em tubagens.

i) Cercas eléctricas

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Sistema Solar fotovoltaico Um sistema solar fotovoltaico é um con-

junto de equipamentos ligados entre si

formando um circuito eléctrico que per-

mite gerar energia eléctrica e disponibi-

liza-la para os equipamentos consumi-

dores de forma estabilizada e padroni-

zada.

O sistema solar fotovoltaico é silencioso

não sendo necessário socorrer-se mo-

tores, o “combustível solar” nunca se

acaba e, ainda, tem a vantagem do sol

ser gratuito. Outra grande vantagem da

energia solar, é a possibilidade de se

ampliar à medida que se necessita de

mais energia, sendo necessário para isso apenas a conexão de mais painéis solares. Com os equipamentos

disponíveis comercialmente pode ser usado para alimentar todo o tipos de consumidores.

Na prática existem dois tipos de sistemas solares fotovoltaicos: a) Os sistemas autónomos ou isolados

b) Os sistemas ligados à rede

Sistemas autónomos Os sistemas autónomos precisam de acumular energia, para compensar as diferenças existentes no tempo entre a produção de energia e do seu consumo. As baterias recarregáveis são as mais apropriadas como acumuladores de energia. A utilização de acumuladores obriga a que se torne indispensável a utilização de um regulador de carga e descarga adequado, que faça a gestão do processo de carga e descarga, por forma a proteger e garantir uma elevada fiabilidade e um maior tempo de vida útil dos acumuladores. Um sistema autónomo típico tem os seguintes componentes: 1. Gerador fotovoltaico (um ou vários módulos fotovoltaicos, maioritariamente dispostos em paralelo) 2. Regulador de carga 3. Acumulador 4. Inversor 5. Consumidor

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Princípio de um sistema fotovoltaico autónomo

Os acumuladores e os reguladores, bem como os inversores autónomos potencialmente mais utilizados, serão tratados no capítulo 3. No capítulo 6, toda a planificação de um sistema e o seu respectivo desenho final, serão ilustrados pormenorizadamente.

Sistemas ligados à rede

Será de prever na Europa um forte crescimento, no que respeita aos sistemas fotovoltaicos com ligação à rede pública eléctrica. No caso concreto da Alemanha, os sistemas fotovoltaicos com ligação à rede, foram instalados com maior intensidade após a entrada em vigor de subsídios governamentais no âmbito do “Pro- grama dos 1.000 telhados” (1991-1995). Com a posterior evolução para o “Programa dos 100.000 telhados” (desde 1999) e o “Decreto das Fontes de Energia Renovável” (EEG1/4/2000), o GovernoFederal lançou no mercado um conjunto de programas dinamizadores, os quais tiveram reconhecimento a nível mundial. Em Portugal os governos recentes (2002 a 2009) têm criado incentivos ao investimento em sistemas ligados à rede pública tanto familiares como industriais. Um dos aspectos mais importantes dos sistemas fotovoltaicos ligados à rede, tem sido a sua interligação à rede pública eléctrica. Um sistema fotovoltaico com ligação à rede é composto, normalmente, pelos seguintes componentes: 1. Gerador fotovoltaico (vários módulos fotovoltaicos dispostos em série e em paralelo, com estruturas de su- porte e de montagem) 2. Caixa de junção (equipada com dispositivos de protecção e interruptor de corte principal DC) 3. Cabos AC-DC 4. Inversor 5. Mecanismo de protecção e aparelho de medida A figura a seguir mostra a estrutura principal de um sistema fotovoltaico com ligação à rede.

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Estrutura Principal de um sistema fotovoltaico com ligação à rede

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Instalações de Energia Solar Residenciais

Um ambiente “solar”, é um ambiente com 3R onde as palavras de ordem são : reduzir, reutilizar e reci- clar ou seja Economia e mais Economia

Com o sistema solar fotovoltaico não pode haver excessos: os aparelhos ligados a ele têm que ser económi- cos. Todos devem ser de classe A de eficiência energética. As lâmpadas incandescentes comuns, por exemplo, são substituídas pelas fluorescentes compactas de 9 watts ou fluorescentes tubulares 12 volts ou mais recentemente pelas luminárias de LED de alta intensidade que são ainda mais económicos, que produzem a mesma luminosidade com 80% menos de energia. Frigorífi - co, secador de cabelo, ferro eléctrico e chuveiro eléctrico, normalmente não têm tecnologia económica, por- tanto não os recomendamos para uso directo com a Energia Solar Fotovoltaica onde a potência instalada seja menor do que 5KW.

Componentes típicos de sistema solar fotovoltaico

.

1. Módulo Solar (gera energia).

2. Controlador de carga (protege e optimiza

o sistema).

3. A corrente é armazenada em baterias de

12 volts (próprias para uso estacionário).

Recomenda-se a bateria selada, pois não

precisa adição de água.

4, 5,6,7,8,9 – Equipamentos de consumo típicos numa casa.

Esse sistema simples pode manter acesa uma lâmpa- da PLSE 9 watts por 15 horas com inversor ou pode alimentar um aparelho de TV 12 volts durante 6 ho- ras, juntamente com uma antena parabólica com re- ceptor 12 volts ou, fazer funcionar um Telefone rural ou um equipamento de rádio amador durante 1 hora em 12 volts ou Rádio ou equipamento de Som 12 volts ou Bomba D’água 12 volts.

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Com o inversor pode-se usar aparelhos em 12/24/48 ou 220 volts

1. A placa recebe o sol e o transforma em cor- rente eléctrica contínua, 12 volts.

2. Controlador de carga da bateria, para evitar sua sobrecarga ou descarga total.

3. A bateria de 12 volts armazena a electricida- de.

4. Usando um aparelho chamado Inversor, con- vertem a corrente contínua 12 volts em cor- rente alternada 110 volts 220 volts.

5. Assim, é possível utilizar alguns electrodo- mésticos convencionais, como batedeira, li- quidificador, ventilador, desde que não fi- quem ligados por muito tempo.

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Microgeração - tornar-se um produtor individual de energia eléctrica

Os governos da Comunidade Europeia incluindo o governo Português estão a incentivar o investi - mento particular na geração de energia eléctrica “verde” com particular destaque para a energia foto- voltaica. Assim nos termos da lei a microgeração particular é subvencionada através da dedução de parte do investimento no IRS e através de subvenção aos preços de venda que fazem com que os preços de venda sejam mais de 5 vezes o preço de compra.

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CAPÍTULO 3- Componentes de uma instalação fotovoltaica ligada à rede ou isolada. Directamente ligados a uma carga

É o sistema mais simples de todos. O gerador fotovol- taico liga-se directamente à carga, geralmente um mo- tor de corrente contínua. Utiliza-se sobretudo na bom- bagem de água. Por não existirem baterias de acumula- dores nem componentes electrónicos melhora a fiabili- dade do sistema, mas torna-se difícil manter um desem- penho eficiente ao longo do dia.

Sistema módulo-bateria de acumuladores Pode-se utilizar um módulo fotovoltaico para repor sim- plesmente a auto-descarga de uma bateria que se utili- ze para o arranque de um motor, por exemplo. Para isso podem utilizar-se os módulos de silício amorfo ou mono-cristalino. Outra importante aplicação em que o sistema fotovoltai- co se liga de forma directa à bateria é em sistemas de electrificação rural de baixa potência. Nesses casos uti- lizam-se um ou dois módulos de silício mono-cristalino de 30 células, cada um ligado em paralelo para alcan- çar a potência desejada

Sistema fotovoltaico, bateria e regulador É a configuração utilizada com módulos de 33 ou 36 células na qual se liga o gerador fo- tovoltaico a uma bateria através de um regu- lador para que esta não se sobrecarregue. As baterias de acumuladores alimentam car- gas em corrente contínua.

Bateria, inversor Na maior parte das vezes o sis- tema fotovoltaico destina-se a fornecer energia eléctrica a uma instalação existente, preparada para ter um suprimento perma- nente de energia a partir da rede eléctrica pública. Sendo por na- tureza a produção fotovoltaica dependente do ciclo solar circa- diano, a sua disponibilidade de energia não é compatível com as necessidades habituais dos con- sumo:

a) Iluminação á noite b) Potência muito variável com picos de consumo em certas horas do dia e de valores em geral

mais elevados do que o que o sistema fotovoltaico produz. c) Tensão de alimentação dos equipamentos consumidores em corrente alternada 220 V típica da

rede eléctrica pública Assim o sistema solar fotovoltaico deve ter equipamentos que armazenem a energia produzida e a disponibili - zem sem interrupções em função das necessidades e com as características exigidas pelo consumo. Deve ainda ter equipamentos que transformem a corrente contínua produzida palas associações de painéis em cor - rente alternada de 220V. A potência gerada no sistema fotovoltaico poderá ser transformada com alto rendimento (cerca de 90%) em corrente alternada ou poderão alimentar-se simultaneamente cargas de corrente contínua (C.C.) e de corren- te alternada (C.A.)

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Reguladores de carga de baterias Existem diversos tipos de reguladores de carga. A concepção mais simples é aquela que envolve uma só etapa de controlo. O regulador verifica (monitora) constantemente a tensão da bateria de acu - muladores. Quando a referida tensão alcança um valor para o qual se considera que a bateria se encontra carre- gada (aproximadamente 14.1 Volts para uma bateria de chumbo ácido de 12 Volts nominais) o regu- lador interrompe o processo de carga. Isto pode ser conseguido abrindo o circuito entre os módulos fotovoltaicos e a bateria ( controlo tipo serie ) ou curto-circuitando os módulos fotovoltaicos (controlo tipo shunt - paralelo). Quando o consumo faz com que a bateria comece a descarregar-se e portanto a baixar sua tensão, o regulador reconecta o gerador à bateria e recomeça o ciclo. No caso de reguladores de carga cuja etapa de controlo opera em dois passos, a tensão de carga a fundo da bateria pode ser algo superior a 14,1 Volts. O regulador fica definido ao especificar o seu nível de tensão (que coincidirá com o valor de tensão do sistema) e a corrente máxima que deverá manejar. Para ilustrar com um exemplo simples, suponha-se que se tenha de alimentar uma habitação rural com consumo em 12 Vcc. e para isso se utilizem dois módulos fotovoltaicos. A corrente máxima des- tes módulos é Imp = 2,75 A e a corrente de curto-circuito Icc. = 3 A. Quando os módulos estão em paralelo a corrente total máxima que deverá controlar o regulador será I total = 2 x 3 A =6 A Considera-se a corrente de curto-circuito para contemplar a pior situação. O regulador a escolher, portanto, deverá estar concebido para trabalhar a uma tensão de 15 Volts (tensão de trabalho dos módulos) e manejar uma corrente de 6 A.

Baterias de acumuladores A função prioritária das baterias num sistema de geração fotovoltaico é acumular a energia que se produz durante as horas de luminosidade a fim de poder ser utilizada à noite ou durante períodos pro- longados de mau tempo. Outra importante função das baterias é prover uma intensidade de corrente superior àquela que o dispositivo fotovoltaico pode entregar. É o caso de um motor, que no momento do arranque pode exigir uma corrente de 4 a 6 vezes sua corrente nominal durante uns poucos se- gundos.

Interacção entre módulos fotovoltaicos e baterias Normalmente o banco de baterias de acumuladores e os módulos fotovoltaicos trabalham em conjun- to para alimentar as cargas. A figura a seguir mostra como se distribui a entrega de energia à carga ao longo do dia. Durante a noite toda a energia pedida pela carga é fornecida pelo banco de baterias. Em horas matutinas os módulos começam a gerar, mas se a corrente que fornecerem for menor que aquela que a carga exige, a bateria deverá contribuir. A partir de uma determinada hora da manhã a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos supera a energia média procurada. Os módulos não só atenderão a procura e além disso o excesso será armazenado na bateria que começará a carregar-se e a recuperar-se da sua descarga da noite anterior. Finalmente durante a tarde, a corrente gerada diminui e qualquer diferença em relação à procura será entregue pela bateria. Durante a noite, a produção é nula e todo o consumo vem da(s) bateria(s) de acumuladores.

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Os equipamentos que permitem compatibilizar as necessidades do consumo com as capacidades de geração fotovoltaica são:

a) Bateriasb) Controladores de carga c) Inversores

Bateria É o elemento destinado a acumular a energia eléctrica gerada pelo painel tornando-a disponível sempre que necessário. Embora muitos tipos diferentes de baterias sejam usa- dos, a única característica que todas elas devem ter em comum é serem.

Baterias de ciclo profundo, ou estacionárias. Ao contrário das baterias de carro, que são baterias de ciclo-baixo, as baterias de ciclo profundo podem des- carregar mais a energia armazenada enquanto man- têm uma longa vida. No arranque do carro, as baterias descarregam uma

grande corrente num período muito curto e, imediatamente, recarregam quando o motor trabalha. As baterias PV geralmente tem de descarregar uma corrente menor por um período maior (como durante a noite toda), e são carregadas durante o dia. As baterias de ciclo-profundo mais usadas são as baterias de chumbo ( seladas e ventiladas) e as baterias de níquel-cádmio. As baterias de níquel-cádmio são mais caras, mas duram mais e podem ser descarregadas mais por completo sem causar danos. Mesmo as baterias de chumbo de ciclo pro- fundo não podem ser descarregadas 100% sem reduzir seriamente o tempo de vida e, geralmente, os sistemas PV são projectados para descarregar as baterias de chumbo não mais de 40 ou 50%.

Baterias de chumbo com Manutenção ( não seladas ou ventiladas ) As baterias de chumbo-ácido aplicam-se amplamente nos sistemas de geracão fotovoltaicos. Dentro da categoria chumbo-ácido, as de chumbo-antimónio, chumbo-selénio e chumbo-cálcio são as mais comuns. A unidade de construção básica de uma bateria é a célula de 2 Volts. Dentro da célula, a tensão real da bateria depende do seu estado de carga, se está a carregar, a descarregar ou em circuito aberto. Em geral, a tensão de uma célula varia entre 1,75 Volts e 2,5 Volts, sendo a média cerca de 2 Volts, tensão que se costuma chamar nominal da célula. Quando as células de 2 Volts se ligam em série (POSITIVO A NEGATIVO) as tensões das células so- mam-se, obtendo-se desta maneira baterias de 4, 6,12 Volts, etc. Se as baterias estiverem ligadas em paralelo (POSITIVO A POSITIVO E NEGATIVO A NEGATIVO) as tensões não se alteram, mas somar-se-ão suas capacidades de corrente. Só se devem ligar em paralelo baterias de igual tensão e capacidade. Pode-se fazer uma classificação das baterias com base na sua capacidade de armazenagem de energia (medida em Ah à tensão nominal) e no seu ciclo de vida (número de vezes em que a bateria pode ser descarregada e carregada a fundo antes que se esgote sua vida útil). A capacidade de armazenagem de energia de uma bateria depende da velocidade de descarga. A ca- pacidade nominal que a caracteriza corresponde a um tempo de descarga de 10 horas. Quanto maior for o tempo de descarga, maior será a quantidade de energia que a bateria fornece. Um tempo de descarga típico em sistemas fotovoltaicos é 100 hs. Por exemplo, uma bateria que possua uma capacidade de 80 Ah em 10 hs (capacidade nominal) terá 100 Ah de capacidade em 100 hs. Dentro das baterias de chumbo-ácido, as denominadas estacionárias de baixo conteúdo de antimónio são uma boa opção em sistemas fotovoltaicos. Elas possuem uns 2500 ciclos de vida quando a pro- fundidade de descarga é de 20 % (ou seja, que a bateria estará com 80 % da sua carga) e uns 1200 ciclos quando a profundidade de descarga é de 50 % (bateria com 50 % da sua carga). As baterias estacionárias possuem, além disso, uma baixa auto-descarga (3 % mensal aproximada- mente contra uns 20 % de uma bateria de chumbo-ácido convencional) e uma manutenção reduzida. Dentro destas características enquadram-se também as baterias de chumbo-cálcio e chumbo-selénio, que possuem uma baixa resistência interna, valores desprezíveis de gaseificação e uma baixa auto- descarga.

Baterias seladas Gelificadas

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Estas baterias incorporam um electrólito do tipo gel com consistência que pode variar desde um esta- do muito denso ao de consistência similar a uma geleia. Não derramam, podem montar-se em quase todas as posições e não admitem descargas profundas.

Electrólito absorvido O electrólito encontra-se absorvido numa fibra de vidro micro-poroso ou num entrançado de fibra poli - mérica. Tal como as anteriores não derramam, montam-se em qualquer posição e admitem descar- gas moderadas. Tanto estas baterias como as Gelificadas não exigem manutenção com acrescentos de água e não desenvolvem gases, evitando o risco de explosão, mas ambas requerem descargas pouco profundas durante sua vida útil.

Níquel-Cádmio As principais características são :

a) O electrólito é alcalino b) Admitem descargas profundas de até 90% da capacidade nominal c) Baixo coeficiente de auto-descarga d) Alto rendimento sob variações extremas de temperatura e) A tensão nominal por elemento é de 1,2 Volts f) Alto rendimento de absorção de carga (superior a 80%) g) Custo muito elevado em comparação com as baterias ácidas

Tal como as baterias de chumbo-ácido, estas podem ser obtidas nas duas versões: standard e seladas. Utili- za-se a mais conveniente conforme a necessidade de manutenção admissível para a aplicação prevista. Dado seu alto custo, não se justifica sua utilização em aplicações rurais.

Baterias Necessárias Recomenda-se que a capacidade da bateria seja de 150 ampére, por painel. Então, para 2 painéis de 24 V recomenda-se o uso de 4 baterias de 12 volts, 150 ampére cada uma. Colocando-se 2 baterias de 150 ampére em paralelo, teremos então, 300 ampére.

Controlador de Carga

O uso das baterias também requer a instalação de outro componente chamado controlador de carga. As baterias duram muito mais se tomar cuidado para que não sejam sobrecarregadas ou descarregadas demais. É isso que o controlador de carga faz. Uma vez que as baterias estejam totalmente carrega- das, o controlador não deixa que a corrente dos módulos PV continu- em fluindo para eles. Também, uma vez que as baterias tenham sido descarregadas até certo nível, controladas pela medição de voltagem, muitos controladores de carga não permitirão que mais corrente seja drenada das baterias até que elas tenham sido recarregadas. O con- trolador de carga optimiza o uso da Energia Fotovoltaica

a) Protege a bateria contra sobrecargas e descargas excessivas; b) Não permite a descarga total da bateria desligando o sistema; c) Garante mais vida útil à bateria; d) Protege o módulo evitando o retorno da energia.

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Inversor

A sua finalidade é transformar corrente contínua dos painéis para corrente alternada sinusoidal de 220 volts / 50 Hz. O seu uso consome +/- 2 a 5% da energia. Existem inversores específicos para instalações isoladas e inversores próprios para se sincronizarem com a rede ( os usados por exemplo na micro-geração) Existem dois tipos : com transformador e isolamento galvânico DC-AC e sem transformador - sem isolamento galvânico. O inversor pode alimentar aparelhos e equipamentos com a tensão AC nominal da rede.

Conergy IPG S series A gama de inversores Conergy IPG S series são inversores de conexão à RESP de 3,4 a 5 kW. Estão dese- nhados para serem utilizados em instalações pequenas e médias e podem-se combinar com uma grande va - riedade de módulos. Los inversores IPG S são uma opção segura para obter grandes rendimentos, graças à sua excelente eficiência, tecnologia exclusiva e patentada. Tudo isto se complementa com ferramentas de operação e manutenção, extensão de garantia e serviços opcionais.

Sistema de Alto Rendimiento Mayor rendimiento: Hasta un máximo de 97,7 % de factor de eficiência y un 97% de factor de eficiência europea. Adaptación para ofrecer siempre el mejor rendimiento ante variaciones de las condicciones de irradiacción solar: Seguimiento MPP en una fracción de segundo. Producción óptima en condicciones extremas de temperatura gracias al sistema de refirgeracción PowerCool1 . Seguridad para su inversión gracias a una garantía del fabricante de hasta 25 años2 Larga vida útil gracias a los componentes de alta calidad y la protección IP65

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CAPÍTULO 4 -CABOS E ACESSÓRIOS

Condutor: Cobre estanhado, classe 5

Isolamento Poliolefina modificada Reticulado sem halogéneos

Camada Exterior Poliolefina modificada Reticulado sem halogéneos Resistente a UV

Cabos eléctricos “Solares”

Condições gerais: Para a instalação eléctrica de um sistema fotovoltaico, apenas devem ser usados cabos de cobre e que cumpram os requisitos para esta aplicação. Antes de mais é necessário distinguir entre os cabos de módulo ou de fileira, cabo principal DC e cabo do ramal AC. Designam-se por “cabos de módulo” ou “cabos de fileira”, os condutores que estabelecem a ligação eléctrica entre os módulos individuais de um gerador solar e a caixa de junção do gerador ou do regu- lador de tensão se o sistema usa baterias. Estes cabos são aplicados no exterior. Com o objectivo de garantir protecção contra a ocorrência de falhas de terra, bem como de curto-circuitos, os condutores positivos e negativos não podem ser colocados lado a lado no mesmo cabo. Deverão ser aplicados cabos mono-condutor flexível próprios para instalações exteriores, com isola- mento duplo, resistente aos raios ultravioletas e não propagante do fogo, e de preferência isento de halogéneos, pois são a melhor solução, oferecendo uma elevada segurança. A versão standard do cabo de duplo isolamento usada nas instalações eléctricas comuns apenas permite temperaturas máximas de 60 ºC. Nas aplicações exteriores no telhados já foram medidas temperaturas que vão até 70 ºC no telhado. Por este motivo são usados os “cabos solares”nas apli- cações exteriores. As características principais destes cabos são a resistência aos ultra-violetas e ao clima, sendo apropriados para um largo espectro de temperaturas (entre -55 ºC e 125 ºC). Nas insta- lações interiores integradas nos telhados poderão ser usados cabos standard. Os cabos solares têm longa duração e características eléctricas e mecânicas perfeitamente adapta- das às instalações foto-voltaicas. Nomeadamente são garantidos para trabalho até 1000 V (em mui- tas pequenas instalações a tensão por fileira pode atingir os 600 V CC. Deve-se respeitar o código de cores para fios e condutores utilizados internacionalmente em sistemas de corrente contínua: vermelho (+) pólo positivo; preto (-) pólo negativo. A caixa de junção do módulo (quando exista) permite que sejam fixados cabos com uma secção transversal de 1,5 mm2 até 6,0 mm2. A tabela a seguir apresenta uma lista de alguns tipos de cabos de fileira de vários fabricantes e as respectivas características.

1. Estabilidade mecânica Compressão, tensão, torção e dureza

2. Resistência climatérica Resistência aos raios UV e ao ozono num traçado exterior des- protegido, comportamento térmico (temperaturas: 70 °C no telha- do, 55 °C no sótão)

3. Protecção contra contactos directos e indirectos

Linha individual com duplo isolamento

Tabela - Propriedades dos cabos solares comuns aos vários fabricantes

Os tipos de cabo acima mencionados, podem também ser utilizados para o cabo principal DC. Este cabo estabelece a ligação entre a caixa de junção do gerador e o inversor. Se a caixa de junção do gerador estiver localizada no exterior, estes cabos devem ser entubados, uma vez que não são resis - tentes aos raios ultravioletas. Sempre que houver possibilidade de opção, os cabos de poli-cloreto de vinilo (PVC) não deverão ser usados no exterior e quando tiverem de ser usados devem estar sempre protegidos por caminhos de cabos ou tubagens.

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Por razões associadas à protecção contra falhas de terra e curto-circuitos, recomenda-se o uso de cabos mono-condutores isolados para as linhas positiva e negativa. Se forem usados cabos multi- condutores, o condutor de protecção verde/amarelo não deverá estar sujeito a qualquer tensão. Para as instalações foto-voltaicas expostas ao risco de incidência de relâmpagos, deverão ser usados cabos blindados. Os cabos devem ser encaminhados de modo a que a sua integridade mecânica nunca seja posta em causa (ex. pela acção vibrações ou de animais roedores), para isso os cabos devem seguir em tubagens ou caminhos de cabos adequados. Deverá ser sempre possível isolar os circuitos dos condutores da tensão de fileira da linha principal DC. Normalmente, o interruptor princi- pal DC e os pontos de isolamento da caixa de junção do gerador asseguram esta função. Na ligação dos painéis ao inversor como cabo de fileira utilizar-se-ão cabos solares do tipo XLPE-HF- FR 0.4/1KV ou XLPE-HFFR 0.6/1KV, com a ficha técnica abaixo

Cabo Solar DC - características técnicas Este cabo é apropriado para uso no exterior em locais secos ou húmidos (resistente a agua não es- tando imerso). Também pode ser instalado directamente na terra, se devidamente protegido contra acções mecânicas. Condutor - multifilar, em cobre 1o Isolamento – Halogéneo XLPE Flexível Cobertura - Halogéneo Resistente a raios U V Cabo Solar (DC)

Propriedades Técnicas Temperatura de Operacao (°C) -40 a +160 Temperatura de Pico 150 °C por 500h Max. Temperatura curto - circuito 200 °C por 15 s Max. Tensão (kV) 0,8/1,5 Tensão de Teste (kV) 5 Potencia máxima de saída (W) 3600 Cores disponíveis Preto, Azul e Vermelho CERTIFICACAO STANDARD - IEC 60332.1 - CEI 20-29

Interruptores de fileira e interruptor geral O dispositivo interruptor (caso seja pretendido) deverá ser um conector, a protecção contra sobrecar- gas esta integrada no inversor.

Existem basicamente dois tipos de condutores: Condutor rígido (unifilar).

É mais indicado para interligação à rede 220V existente ou seja para ligar depois do inversor. O con- dutor rígido não é recomendado para sistemas de corrente contínua (12 ou 24v ou tensões superio- res).

Condutor flexível (multifilar). É mais indicado para interligação com sistemas de corrente contínua (12 ou 24v ou tensões superio- res) .

Para 1 módulo ou uma fileira de módulos em série (5 a 8 A de débito) recomenda-se: a) Cablagem central até 30m usar pelo menos 4mm ( melhor 6 mm);

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b) Até 80m usar 6mm; c) Até 150m usar 10mm.

Para 2 a 6 módulos ou seja 2 a 6 fileira de módulos (10 a 30 A de débito) recomenda-se: a) Cablagem central até 30m usar 6mm; b) Até 80m usar 10mm; c) Até 150m usar 10mm.

Cabo principal DC Os tipos de cabo acima mencionados, podem também ser utilizados para o cabo principal DC. Este cabo estabelece a ligação entre a caixa de junção do gerador e o inversor. Se a caixa de junção do gerador estiver localizada no exterior, os cabos standard cabos devem ser entubados, uma vez que não são resistentes aos raios ultra-violetas. Sempre que houver possibilidade de opção, os cabos de poli-cloreto de vinilo (PVC) não deverão ser usados no exterior. O material halogeneizado PVC é fre- quentemente utilizado nas instalações eléctricas. Tendo em consideração os impactos no ambiente, deverão ser escolhidos produtos isentos de halogéneo. Por razões associadas à protecção contra fa - lhas de terra e curto-circuitos, recomenda-se o uso de cabos mono-condutores isolados para as li - nhas positiva e negativa. Se forem usados cabos multi-condutores, o condutor de protecção verde/amarelo não deverá estar sujeito a qualquer tensão. Para as instalações foto-voltaicas expostas ao risco de incidência de relâmpagos, deverão ser usados cabos blindados Os cabos devem ser en- caminhados de modo a que a sua integridade mecânica nunca seja posta em causa (ex. Pela acção de roedores). Deverá ser sempre possível isolar os condutores da tensão da linha principal DC. Nor- malmente, o interruptor principal DC e os pontos de isolamento da caixa de junção do gerador asse- guram esta função.

Cabo de ligação AC O cabo de ligação de corrente alternada liga o inversor à rede receptora, através do equipamento de protecção. No caso dos inversores tri-fásicos, a ligação à rede de baixa tensão é efectuada com um cabo de cinco condutores. Para os inversores mono-fásicos é usado um cabo de três condutores.

Outros acessórios da instalação Os cabos devem ser colocados através de materiais de fixação apropriados. Os vários materiais da instalação, tais como as abraçadeiras dos cabos, devem também ser resistentes aos agentes atmos- féricos. As opções mais simples para fixar os cabos são, sem dúvida alguma, as abraçadeiras. Os tubos fle - xíveis de protecção, as calhas e os clips, também poderão ser usados como sistemas alternativos de fixação.

Sistemas de ligação ou conectores Os conectores para os cabos eléctricos dos painéis devem ser igualmente próprios para instalação exterior, estanques e resistentes à radiação e corrosão. A ligação dos cabos de fileira e outras liga- ções eléctricas DC, devem ser levadas a cabo com extremo cuidado. A fraca qualidade dos contactos eléctricos podem levar ao aparecimento de arcos e consequentemente, ao aumento do risco de in - cêndio. Normalmente são usados quatro sistemas de ligação:

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1) Ligadores de aperto por parafuso Para se ligar cabos flexíveis de fios entrançados aos ligadores de parafuso, são usadas terminações metáli- cas com mangas de protecção. 2) Terminais de orelha A ligação dos terminais de poste é efectuada com terminal com orelha, que estão presas entre a porca e o parafuso. 3) Ligadores de acoplamento por mola Nas caixas de junção que usam ligadores de mola, os cabos podem ser presos em segurança sem serem ne- cessárias terminações metálicas. 4) Fichas de engate Por forma a simplificar a instalação, é cada vez mais comum a oferta de módulos fotovoltaicos e cabos com fi- chas isoladas.

Cabo de módulo com fichas de engate Fotografia: MultiContact

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O sistema de ligação ilustrado na figura , permite inserir e retirar as fichas dos cabos usando as ferramentas de electricista específicas.

Detalhe da ficha Fotografia: Tyco

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CAPÍTULO 5 Resposta às Perguntas Frequentes FAQ

1). O que são os módulos foto-voltaicos? Os módulos foto-voltaicos são dispositivos que convertem a energia luminosa directamente em ener- gia eléctrica (DC). São produzidos a partir de materiais semicondutores, normalmente o Silício e as três principais tecno- logias disponíveis são as denominadas: Células de Silício Mono-cristalino (eficiência de 12 a 16%), Células de Silício Poli-cristalino (eficiência de 11 a 14%) e as Células de Silício Amorfo (eficiência de 5 a 8%).

2). Quais são as principais aplicações dos sistemas foto-voltaicos?. Os sistemas foto-voltaicos têm sido tradicionalmente utilizados para fornecer energia a cargas eléctri- cas distantes da rede eléctrica convencional, como sejam zonas remotas, sistemas de bombagem e tratamento de água, sistemas de comunicação, sinalização náutica, rodoviária e ferroviária, em siste- mas de segurança, iluminação pública, estações de monitorização ambiental, etc. Actualmente, começam a tornar-se comuns os sistemas foto-voltaicos interligados à rede eléctrica. Estes têm a vantagem de não requererem o uso de baterias.

3). Os sistemas foto-voltaicos servem para aquecimento de água? Sim. Embora seja tecnicamente possível utilizar a energia eléctrica gerada pelos módulos foto-voltai- cos para o aquecimento de água, isto não é economicamente viável. Para o aquecimento de água a partir de energia solar são utilizados os colectores solares térmicos.

4). Quais são os componentes dos sistemas foto-voltaicos para a geração autónoma de energia? Para estes casos são necessários os seguintes equipamentos: a) Painel fotovoltaico - composto por um ou mais módulos foto-voltaicos, que funcionam como gera-

dores de energia eléctrica; b) Banco de baterias - composto por uma ou mais baterias e onde é armazenada de energia eléctri-

ca para uso durante a noite ou em períodos de nebulosidade, quando não há disponibilidade de radiação solar;

c) Controlador de carga - dispositivo electrónico que protege as baterias contra sobrecargas ou des- cargas excessivas;

d) Inversor - dispositivo electrónico que converte a energia eléctrica de corrente contínua (DC) para corrente alternada (AC), de forma a permitir a utilização de electrodomésticos convencionais. Al- guns sistemas pequenos não empregam inversor e utilizam cargas alimentadas directamente por corrente contínua (DC).

e) Cabos e acessórios de conexão 5). Quais são os componentes dos sistemas foto-voltaicos para a ligação à rede eléctrica? Para estes casos são necessários os seguintes equipamentos: a) Painel fotovoltaico - composto por um ou mais módulos foto-voltaicos, que funcionam como gera-

dores de energia eléctrica; b) Inversor para injecção na rede - dispositivo electrónico que converte a energia eléctrica de corren-

te contínua (DC) para corrente alternada (AC), adequada à injecção directa na rede eléctrica; c) Os sistemas ligados à rede geralmente não necessitam de baterias, funcionando a rede eléctrica

como uma "grande bateria". d) Cabos e acessórios de conexão

6). Quais são os componentes dos sistemas foto-voltaicos autónomos para bombeamento de água? Para estes casos são necessários os seguintes equipamentos: a) Painel fotovoltaico - composto por um ou mais módulos foto-voltaicos, que funcionam como gera-

dores de energia eléctrica; b) Controlador de bomba - dispositivo electrónico que condiciona a energia gerada pelo painel foto-

voltaico de forma a ser utilizada pelo motor de forma eficiente; c) Conjunto motor/bomba - pode ser de diversos tipos, e utilizar motores eléctricos DC ou AC (de-

pendente do fabricante); d) Sistema hidráulico - tubagens, reservatório, etc. e) Cabos e acessórios de conexão

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7). Qual é a durabilidade dos sistemas foto-voltaicos e quais as suas necessidades de manutenção? Os sistemas foto-voltaicos são bastante duráveis. Normalmente têm uma garantia de 20 anos e a sua vida útil é estimada em 30 anos. Os dispositivos electrónicos (inversor, controlador de carga) têm vida útil superior a 10 anos. As baterias têm uma duração mais reduzida, podendo durar até 4 a 5 anos (baterias de excelente qualidade poderão durar 7 anos). As necessidades de manutenção são mínimas. Os módulos foto-voltaicos necessitam de uma limpe- za periódica, uma vez que a sujidade diminui a eficiência dos mesmos. Em zonas de pluviosidade re - gular, a própria chuva encarrega-se da limpeza dos painéis. As baterias que requerem manutenção necessitam de uma reposição periódica de água destilada, em média de 2 vezes por ano.

8). Pode-se utilizar baterias de automóveis em sistemas foto-voltaicos autónomos? Não é recomendável, pois a vida útil destas baterias, neste tipo de aplicação, é estimada em cerca de 2 anos. Recomenda-se a utilização de baterias estacionárias de ciclo profundo, que tem uma vida útil de 4 a 5 anos. 9). Podem-se utilizar electrodomésticos comuns em sistemas foto-voltaicos autónomos? Sim, com recurso a um inversor que converte a energia de DC para AC. Alguns electrodomésticos funcionam directamente com corrente DC. 10). Aumentando a quantidade de baterias há também um aumento da energia disponível no sistema?

Não necessariamente. O que faz com que a energia aumente é o total de Wp a ser gerado. A capaci- dade de um sistema aumenta de acordo com a quantidade de painéis instalados (potência instalada). Como este crescimento pode ser faseado, pode-se começar com um único painel e ir adicionando ou- tros, a pouco e pouco, até se atingir a necessidade total requerida.

11). Qual a autonomia, em condições de forte nebulosidade, de um sistema fotovoltaico autónomo? Geralmente quando se dimensiona um sistema Solar Foto-Voltaico tem-se em consideração o consu- mo diário e garante-se uma autonomia de cerca de 3 a 7 dias.

12). Que incentivos existem há utilização destes sistemas? No âmbito do Imposto Sobre o Rendimento Singular (IRS) e de acordo com o estabelecido no diplo - ma do Orçamento de Estado de 2005 (Lei 55 -B/2004, de 30 de Dezembro), artigo 85º, são dedutíveis à colecta do IRS, 30% dos encargos com a aquisição de equipamentos novos para a utilização de energias renováveis e de equipamentos para a produção de energia eléctrica e ou térmica, incluindo equipamentos complementares indispensáveis ao seu funcionamento, com o limite de €728. Esta de- dução não é acumulável com as deduções relativas a encargos com imóveis. São beneficiários, todas as pessoas singulares, com rendimentos colectáveis não susceptíveis de serem considerados custos de categoria B (rendimentos empresariais e profissionais). No âmbito do Imposto Sobre o Rendimento Colectivo (IRC) e de acordo com o Despacho Regulamen- tar nº 22/99, de 6 de Outubro, as empresas que invistam em equipamento solar podem amortizar o respectivo investimento no período de 4 anos, visto ser de 25% o valor máximo da taxa de reintegra- ção aplicável Esta medida permite uma redução no IRC anual, acumulável com outros incentivos, que pode ter um impacte substancial na recuperação do investimento. São beneficiários, empresas públi - cas e privadas, e as demais pessoas colectivas de direito público ou privado. Nota 1: O Decreto Regulamentar nº22/99 de 6 de Outubro altera a taxa de amortização dos equipa- mentos de energia solar prevista na Tabela II, divisão I, Grupo 3, anexa ao Decreto Regulamentar nº 2/90 de 12 de Dezembro, que passa a ter a seguinte redacção: "Máquinas, aparelho e ferramentas: 2250 - Equipamento de energia solar-25". Nota 2: O Decreto Regulamentar nº 2/90 de 12 de Janeiro, estabelece o regime das reintegrações e amortizações para efeitos do imposto sobre o Rendimento de Pessoas Colectivas - IRC. No que diz respeito ao Imposto de Valor Acrescentado (IVA), de acordo com a Lei nº 109-B/2001, de 27 de Dezembro, o preço de custo do equipamento específico para sistemas solares é agravado com a taxa reduzida de IVA de 12%. Existe ainda o MAPE, a Medida de Apoio ao Aproveitamento do Potencial Energético e Racionaliza - ção de Consumos, criada pela portaria nº 198/2001, de 13 de Março e posteriormente alterada pela Portaria nº 383/2002, de 10 de Abril, que concede incentivos para a instalação de sistemas de aqueci- mento que utilizem colectores solares térmicos ou sistemas híbridos em que a fonte de energia solar é complementada com gás natural ou electricidade, para abastecimento próprio ou a terceiros de água quente. Os incentivos podem atingir 40% das despesas elegíveis (para montantes superiores a 10000 euros, até ao valor máximo de incentivo de 1500000 euros) e têm a forma de subvenção mista, composta por 50% de incentivo reembolsável e 50% de incentivo não reembolsável. O recurso ao MAPE impõe o cumprimento de regras e requisitos específicos estabelecidos na Portaria nº 383/2002. São beneficiários as empresas, as câmaras municipais, as associações empresariais e sin- dicais, os estabelecimentos de ensino, os estabelecimentos de saúde e acção social e as entidades que desenvolvam actividades de protecção civil, sendo que, no caso dos beneficiários serem entida- des públicas, o apoio concedido é na totalidade não reembolsável.

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13). Quais os impactos ambientais da utilização de módulos foto-voltaicos? Nenhum. Os módulos foto-voltaicos não consomem qualquer tipo de combustível, não geram nenhum tipo de emissão, não têm PA

14). O que é a Micro-Geração? Micro-Geração é produzir electricidade para vendê-la em pequena escala. Com o novo DL 363/2007 de 2 de Novembro a Micro-Geração tornou-se agora numa alternativa mais interessante.

14). Quem pode ser micro-produtor? Qualquer entidade que disponha de um contrato de compra de electricidade em baixa tensão.

15). Quais os incentivos ao investimento? Os equipamentos renováveis estão sujeitos à taxa intermédia de IVA (12%). Por outro lado estes equipamentos são abrangidos por benefícios fiscais, tornando possível deduzir 30%, do investimento, no IRS até ao máximo de 777€.

16). Qual a potência que posso instalar? De acordo com o art.2º e 3º pode instalar até 5,75KW (instalações do grupo I) e desde que a potência a injectar na RESP não seja superior a 50% da potência contratada para a instalação eléctrica de utili- zação (consumo). Mas para beneficiar do regime bonificado (tarifas mais altas) só pode instalar até 3,68KW (art.9º) e terá de ter instalado um colector solar térmico com o mínimo de 2 m2 de área de colector (excepto condomínio que em vez do colector solar térmico terão de realizar uma auditoria energética). No entanto, poderá instalar um sistema (até 3,68KW cada) por cada contrato de consu- mo que detiver.

17). Como posso obter a licença de micro-produção? Pode aceder ao registo provisório através do SRM (Sistema de Registo de Micro-produção) disponí- vel em http://www.renovaveisnahora.pt. A partir da data do registo provisório tem 120 dias para reque- rer a inspecção da unidade de micro-produção, pagando por Multibanco uma taxa aplicável para o efeito da realização da vistoria. Se a sua unidade estiver em condições para ser ligada à rede pública, é entregue pelo inspector, no final da inspecção, o relatório de inspecção que, no caso de parecer fa- vorável, substitui o certificado de exploração. Depois da vistoria deve solicitar através do SRM a emis- são de certificado de exploração.

18). Qual a diferença entre um painel de energia solar térmica e um painel de energia solar fotovoltai- ca?

No painel solar térmico, o que se procura é o aquecimento de água para consumo doméstico, en- quanto no painel solar fotovoltaico, o objectivo é produzir energia eléctrica, para consumo próprio e/ou venda à rede eléctrica.

19). Quantos anos duram os equipamentos solar fotovoltaico? Dependendo dos sistemas, um sistema solar tem uma vida útil de cerca de 20 anos, com uma sim- ples mas adequada manutenção.

20). Quantos painéis solares preciso para a minha casa ? A resposta depende do consumo de electricidade de cada um, do local da instalação, orientação dos painéis, etc.

21). É preciso algum tipo de pré-instalação na minha casa para montar painéis solares eléctricos ? Uma instalação de electricidade solar é constituída pelos painéis solares e outros acessórios como estruturas de instalação, cablagem diversa, electrónica de controlo e, eventualmente, baterias para acumular energia. Não é necessário nenhuma pré-instalação além da possibilidade de trazer cabos eléctricos do telhado para dentro de casa.

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CAPITULO 6 - INSTRUÇÕES DE MONTAGEM

1) – Regras de instalação de painéis solares Informações Gerais:

A instalação de módulos solares requer o conhecimento de electricidade e dos procedimentos para sua aplicação. A instalação dos sistemas solares fotovoltaicos nos termos da lei é considerada uma instalação de utilização de energia eléctrica de Baixa Tensão e só pode ser efectuada por pessoas com carteira profissional adequada : de electricista de BT e sob a supervisão de um Técnico Responsável inscrito na DGE com carteira adequada à potência da instalação. Os módulos fotovoltaicos produzem electricidade uma vez expostos a qualquer fonte de luz. A volta- gem de um módulo simples não é considerada potencialmente perigosa, porém nas conexões em sé- rie ou em paralelo de vários módulos, a voltagem e corrente são aditivas e em instalações que requei- ram potências acima de 100 Watts o contacto com partes electrificadas pode causar curto-circuito, in- cêndio, danos aos equipamentos ou choques letais. Numa instalação podem dar-se prejuízos, provocados por falta de preparação do instalador ou por in- cumprimentos de regras técnicas ou ainda incumprimento das boas práticas aplicadas aos trabalhos com electricidade. O utilizador e/ou instalador assumem qualquer responsabilidade, sem limitações, por prejuízos ou fe- rimentos que possam ocorrer provenientes da instalação do sistema.

2) – Regras para a instalação de sistemas fotovoltaicos: a) Cuidados gerais:

1. É recomendável que os painéis só sejam desembalados na hora de sua instalação. Evite a queda o choque mecânico do(s) painéis assim como aplicar pesos ou pressão sobre a superfície de vidro.

2. Os painéis solares geram energia em corrente contínua uma vez expostos à luz. Cu- bra-os com plástico preto ou o mais opaco possível e mantenha-os cobertos enquanto esti- ver efectuando a instalação ou manutenção.

3. Utilize sempre equipamento de protecção individual adequado ao manuseio de par- tes eléctricas: luvas e sapatos de protecção e em certos casos viseira de protecção.

4. Utilize ferramentas com isolamento adequado para pelo menos 1000V. Trabalhe sempre com ferramentas e equipamentos secos.

5. Como há o risco de centelhas, não instale o sistema perto de materiais ou gases in- flamáveis.

6. Nunca deixe o painel solar solto ou fixado de forma insegura. Se o painel bater ou cair poderá quebrar o vidro de protecção e sua utilização ficará comprometida. A quebra do vidro não permite a manutenção e o painel deverá ser substituído.

7. Mantenha as baterias e os inversores desconectadas na instalação ou manutenção do sistema.

8. Siga as instruções e recomendações dos equipamentos que compõem o sistema à risca. Não retire as etiquetas com informações das características ou avisos dos produtos. Não pinte ou aplique qualquer adesivo nos painéis solares.

9. Procure as autoridades competentes para saber das recomendações ou restrições para instalação em edifícios, embarcações ou veículos auto-motores.

10. Não utilize painéis solares de características diferentes conectados no mesmo siste- ma.

11. Cobrir a face do painel completamente para não gerar electricidade enquanto estiver instalando e/ou trabalhando com módulo ou cablagem. A tensão de um só painel não é pe- rigosa mas a tenção de uma fileira “string” pode ter de 200 a 700 Volt (letal para o ser hu- mano);

12. Manuseie o módulo com cuidado. Embora robusto, sua superfície de exposição é pro- tegida por vidro. Não faça furos nas molduras;

13. Não desmontar o módulo ou retirar qualquer peça instalada pelo fabricante; 14. Nunca deixe o módulo sem apoio ou sem estar fixado. Se o módulo cair, o vidro pode

quebrar-se inutilizando-o; 15. Não sujeite os painéis a esforços mecânicos de torção nem coloque pesos sobre eles. 16. Todos os módulos conectados em série ou em paralelo devem ser iguais.

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17. Nas ligações em paralelo nunca inverter polaridade, ligar sempre positivo com positi- vo e negativo com negativo.

18. Nas ligações em série ligar sempre o negativo de um painel ao positivo do seguinte nunca inverter a polaridade pois além de reduzir a tensão da fileira pode danificar o painel.

19. Quando os módulos são ligados em série, as “voltagens” são somadas; quando liga- dos em paralelo, as “amperagens” são somadas; Consequentemente, um sistema constituí- do de vários painéis fotovoltaicos pode produzir “voltagens” ou “amperagens” muito altas.

20. Em cada módulo existem terminais protegidos contra o tempo, um sendo positivo e o outro negativo. Normalmente são munidos de uma pequena extensão cerca de 1 m dotada de uma ficha estanque com conformação diferente para cada polaridade. No entanto às ve- zes os terminais estão dentro de uma caixa estanque. Em cada terminal há um local para fi- xação de dois fios, que pode aceitar secções do cabo de 2,5 a 8 mm2.

21. Não lubrificar o cabo com óleo mineral, com desencrustantes como o “Penetrating da Mobil” “Bala” ou “WD5” pois danificam a cobertura do cabo. Inserir o cabo descarnado no orifício que tem a espuma protectora em baixo do parafuso de conexão do terminal, apertar o parafuso utilizando uma chave de fenda.

22. No caso dos painéis terem caixa de terminais, terminada a ligação basta fechar a cai - xa protectora que já é especialmente vedada. Se os painéis têm terminais com pontas de cabo e fichas estanques garantir que as conexões estão perfeitamente ajustadas e os ca- bos fixos com abraçadeiras de fivela de forma a que não fiquem soltos ao vento pois o es- forço do vento sobre o cabo poderia desligar as fichas.

23. Cuidado Especial – Nunca provocar curto-circuitos nem ligações de polaridade inverti- da nos painéis. Os curto-circuitos e a inversão de polaridade inutilizam o módulo e deixam marcas que implicam a perda total da garantia.

b) Os painéis devem ser fixados em locais que tenham total exposição à luz solar durante todo o pe- ríodo diurno. Quando se instalam painéis em fileiras separadas há que tomar cuidado especial por causa de evitar a sombra de uma fileira na outra. Em geral a separação entre fileiras à latitude portuguesa deve ser pelo menos 1,5 m.

c) A fixação deve ser feita em suportes ou perfis metálicos homologados e fortemente fixados para receber ventos e tempestades. A área de 20 painéis fotovoltaicos com a inclinação de 40º expos- ta a ventos de 150 Km/h (ventos tempestuosos) sofre uma força combinada de elevação + arrasto de cerca de 5 toneladas. Os painéis são fornecidos com a furação adequada para sua fixação. Não faça novos furos para não enfraquecer a estrutura ou permitir a oxidação. A garantia também não cobre painéis adulterados.

d) Nas instalações fixas a face de exposição dos painéis deve estar voltada para o Sul geográfico, com uma inclinação em relação à horizontal dependente da latitude da instalação. Não é reco- mendável inclinações abaixo de 15º para não permitir a acumulação de sujidade.

e) O cálculo de inclinação é: Inclinação dos painéis = Latitude +-(Latitude/3) por isso em Portu- gal a inclinação dos painéis deve ficar entre a latitude do lugar +15º e -15º, ou seja em Portugal continental a cerca de 41º em média . A precisão não é rigorosa, portanto pode ser ajustado por aproximação.

f) É obrigatório a ligação à terra da estrutura metálica de suporte e dos próprios painéis, assim como de outras partes metálicas da estrutura do edifício onde está montado o sistema. Para essa ligação pode usar-se cabo de cobre de secção 35-95 mm2 ou fita de aço cobreado que interligará e percintará todo o edifício tal como se faz na protecção contra descargas atmosféricas.

g) Quando os painéis são montados em telhados inclinados com a inclinação adequada à latitude ou seja sem estruturas de elevação dos painéis é recomendado deixar um espaço entre a superfície de fixação e o painel para permitir de circulação do ar. A ventilação é importante para manter bai- xas as temperaturas dos painéis e evitar a condensação de humidade na parte traseira dos mes- mos.

h) Os painéis podem ser interligados em série ou paralelo, obedecendo à Lei de Ohm, ou seja, quando interligados dois ou mais unidades em paralelo (pólo positivo com pólo positivo e negativo com negativo) a tensão não se altera, mas a corrente é somada. Quando interligados em série (une-se o pólo positivo de um painel ao pólo negativo do outro e toma-se o pólo negativo de um e o pólo positivo do outro para a saída) a tensão final é igual à de um painel multiplicada pelo nú- mero de painéis e a corrente permanece inalterada.

i) Quando ligados em série, todos os painéis devem ter a mesma característica e tipo. Quando liga- dos em paralelo, esta regra não é rigorosa, porém é recomendável a instalação de díodos para protecção e equalização das cargas.

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3). Cablagem: j) A cablagem deve obedecer às Normas Técnicas para instalações eléctricas exteriores. Os cabos

devem ser flexíveis com revestimento resistente a acções mecânicas e térmicas, não propagante do fogo e ainda ser resistente à radiação ultravioleta, pois não se pode esquecer que a vida útil previsível é superior a 15 anos ( típico 20 anos). De preferência os materiais constituintes do iso - lamento devem ser isentos de halogéneos

k) Utilize sempre secções de fios com diâmetros iguais ou superiores ao recomendado, evitando quedas de tensão ou perdas por aquecimento que podem provocar deterioração dos cabos e mesmo curto-circuitos e incêndios.

l) Para conexão com bateria é sempre recomendável o uso de controladores de carga e descarga. m) Utilize terminais adequados para as conexões. Evite emendas de fios. n) Em corrente contínua um dos fios é de polaridade positiva e o outro de polaridade negativa. A in-

versão destes fios (excepto em ligações em série) traz sempre problemas ou danos aos equipa- mentos. Utilize cores diferentes (regulamentarmente vermelho + e preto -) para cada pólo e pres- te sempre atenção à conexão “+” ou “-“ e à cor dos fios.

o) Os painéis acima de 10W são fornecidos com caixa de conexão estanque ou terminais cablea- dos com fichas estanques, utilizadas para a conexão dos fios e de outros painéis. No caso existir caixa de conexão, o acesso à parte interna da caixa é feito removendo-se os dois parafusos da tampa. Internamente os painéis acima de 46W já possuem díodo de “bypass” e estão configura- dos para a tensão de 12; 24; 48 Volts. Não há necessidade de alterar a pré-configuração excepto em aplicações especiais. Os terminais para a conexão dos fios estão marcados com os sinais “+” e “-“.

p) Para conectar painéis isolados ao controlador, a uma distância não superior a 30 metros, reco- menda-se cablagem com secções adequadas ao débito conforme o projecto.

4). Manutenção e limpeza dos módulos solares: A parte frontal dos módulos é constituída por um vidro temperado com 3 a 3,5 mm de espessura, o que os torna resistentes até ao granizo. Além disso, admitem qualquer tipo de variação climática. Eles são auto-limpantes devido à própria inclinação que o módulo deve ter, de modo que a sujidade pode escorrer assim que ocorrer chuva. Se o módulo ficar sujo, utilizar água e uma flanela ou esponja de nylon para limpar o vidro. Detergen- tes não abrasivos ou neutros podem ser utilizados para remoção da sujidade mais persistente.. É re- comendável uma inspecção a cada seis meses (ou anual) para verificar terminais, apertos e eventu- ais sombreamentos. Lembre-se, até mesmo a sombra projectada sobre o módulo por um fio (par) te- lefónico pode reduzir sensivelmente a capacidade do módulo.

5). Atenção a Garantia é Limitada! Os painéis solares são garantidos pelo prazo de 2 anos contra defeitos de fabricação em aplicação dentro das normas e instruções aqui constantes. A garantia se estende por 5 anos para a geração não inferior a 90% da potência discriminada no rótulo fixado no produto. Nesta garantia o produto pode ser consertado, trocado ou fornecido painéis adicionais que complementem a desfasagem de potência. A garantia perde sua validade caso sejam constatados erros na instalação que tenham pre- judicado o equipamento, uso ou instalação em desacordo com as recomendações aqui constantes e danos provocados por actos de vandalismo, distúrbios, guerras ou de força maior.

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Instalação do controlador de Carga O controlador de carga ocupa o ponto que centrali- za as conexões do sistema. A ele são conectados os módulos solares, e também as baterias. Deve ser instalado em lugar acessível, protegido contra humidade e intempéries. Tenha sempre em mente que os sistemas fotovol- taicos são de baixa tensão, e como tal, deve-se re- duzir o comprimento dos condutores eléctricos a um mínimo. No caso do controlador manter o com- primento a um máximo de 3 metros entre controla- dor e baterias. A fixação a uma superfície rígida é indispensável para evitar que os condutores a ele ligados se soltem e prejudiquem o correto funcio- namento do conjunto. Para efectuar as conexões do controlador, siga as indicações da figura acima e no próprio aparelho.

Cuidados: Não inverter jamais as ligações (polaridade) da ba- teria ao controlador pois, causará danos irrepará- veis ao mesmo. Não expor o controlador a tensão ou corrente superior ao especificado. Verificar sempre se os contactos estão bem apertados e se não há oxidação nos mesmos. Conecte primeiro a bateria e somente depois os módulos.

Instalação das Baterias. Baterias não devem ser instaladas directamente sobre o solo ou piso: devem sempre ser assentadas sobre uma base plástica ou de madeira. Observar que o local esteja sempre livre de humidade e im- purezas, e seja ventilado. Mantenha a bateria em local abrigado do sol e da chuva. Observar o código de cores para polaridade já mencionada. Na conexão à bateria, instale primeiro o terminal negativo e depois o positivo. efectuada a conexão aos bornes ( terminais ) da bateria, recubra os terminais com graxa ou vaselina para evitar sulfatação.

As baterias podem armazenar imensas quantidades de energia. Embora seja um elemento de baixa tensão, pode, quando em curto-circuito liberar kilowatts de energia, resultando em choques ou queimaduras. Use uma cobertura isolante para os bornes ( terminais ) e evite tocar ambos os bornes ( terminais ) simultaneamente. Não utilize jóias durante a manipulação ou outros objectos metálicos não apropriados. No caso de utilização de baterias não seladas, observe ainda o seguinte:

a) As baterias contêm ácido sulfúrico, portanto, não permita seu contacto com olhos ou pele. No caso de acidente, lave a zona atingida com bastante água, imediatamente. Consulte um médico.

b) Cheque todos os meses as baterias: c) Remova as tampas de cada elemento e verifique o nível do líquido. Se necessário, adicione água

destilada (obrigatoriamente) para completar o nível. Não permita nunca que as placas das bateri - as fiquem abaixo do nível de solução;

d) No caso de sulfatação dos bornes ( terminais ), afrouxe os terminais e limpe os contactos. Reco- loque-os apertando adequadamente. Recubra os terminais com graxa ou vaselina para evitar sul- fatação.

e) Manter o local da instalação ventilado! Baterias chumbo-ácidas podem liberar hidrogénio, um gás que pode explodir na presença de faíscas ou chamas.

f) O uso do Módulo Solar evita o translado da bateria para recarga periódica, economizando tempo e dinheiro.

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6). Sistemas de fixação mecânica:

Os sistemas de fixação mecânica podem classificar-se em: Sistemas fixos Sistemas de seguimento solar

Por sua vez os sistemas fixos normalmente classificam-se quanto ao local onde se “amarram” os pai- néis em:

Coberturas ou terreno plano ( obriga a um sistema de fixação que garanta a inclinação adequada ) Telhados inclinados (com inclinação natural razoável, mais comum nos países do norte da Europa) Telhados com placa subjacente Telhados montados em arnês (travejamento de madeira ou de ferro podendo ser usadas as telhas tra- dicionais ou o fibrocimento)

A indústria dos sistemas de fixação mecânica para painéis solares ( fotovoltaicos e térmicos ) é pre - sentemente uma indústria florescente com muitas soluções originais de elevada qualidade técnica e muito bom efeito estético.

Para os sistemas fixos pontificam as estruturas em perfilado de alumínio ou aço que permitem confi- gurações de geometria ajustável como as que abaixo se exemplificam da marca CONERGY

Sistemas de Montagem de Painéis Fotovoltaicos CONERGY

Legenda das estruturas Conergy

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Estrutura de montagem Conergy - Montagem paralela à cobertura (cobertura de telha)

Legenda

Componentes a Fixações ao telhado b Perfis básicos c Conector (conforme seja necessário, não se mostra) d Barra telescópica (conforme seja necessário) e Fixação dos módulos marco adequado à altura) f Evita o deslizamento dos módulos marcados (não se mostra)

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Perfis Básicos SUN TOP III

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Conectores e extensores

Acessórios de montagem : parafusos e ganchos de telhado

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Ganchos e acessórios de telhado

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Montagem elevada

Montagem em pilares fixos em maciços deixando livre o espaço por baixo

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Fixadores dos módulos : lateral e bilateral

Vista geral de todos os acessórios SUN TOP III

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Estrutura inclinada – telhado plano ou com correcção de inclinação CONERGY SOLAR FAMULUS II

Conergy SolarFamulus II Componentes a Triângulo b Conectores diagonais c Fixador lateral d Fixador bilateral e Perfiles básicos f Conectores (não se mostra) g Barra telescópica h X-Stone

Exemplo de encomenda para duas filas de 10 módulos

Estrutura para cobertura plana ou para correcção de inclinação – Estrutura Lambda da Mounting Systems

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Legenda

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Lista de Verificações para Licenciamento de uma Instalação

Código da não conformidade Descrição da não Conformidade MP0101 Unidade pode fornecer potência superior a 50% da

instalação de Utilização

MP0102 Não existe colector solar térmico na Instalação de Uti- lização

MP0103 Canalização de água do colector solar térmico inexis- tente

MP0104 Colector solar térmico com área inferior a 2m

2

MP0105 Contador de produção estabelecido de modo inade- quado

MP0106 Módulos fotovoltaicos sem identificação

MP0107 Módulos fotovoltaicos com identificação deficiente

MP0108 Contador de produção inacessível ao comercializador

MP0201 Instalação de produção com base em fonte de ener- gia eólica sem seguro de responsabilidade civil

MP0202 Técnico responsável não faz parte dos quadros da Entidade Instaladora

MP0203 Não foi apresentado relatório de auditoria de eficiên- cia energética

MP0204 Equipamento apresentado não consta da listagem do SRM

MP0301 Painéis fotovoltaicos instalados não coincidentes com 0 referenciado no pedido

MP0302 Potencia do Inversor instalado não coincidente com o referenciado no pedido de inspecção

MP0303 Características do Inversor instalado não coincidente com o referenciado no pedido .

MP0304 Materiais e/ou aparelhagem não apresentam marca- ção CE

MP0305 Equipamentos com IP/IK inadequados ao local

MP0401 Equipamentos não são da classe ll de isolamento

MP0402 Estruturas metálicas não se encontram ao mesmo po- tencial do TPT

MP0403 Condutor de protecção com S<4mm2 MP0404 Unidade sem Iigação equipotencial

.MP0405 Não existe ligação entre massas AC e DC

MP0406 Disjuntor Diferencial Residual com In >30mA

MP0407 Não existe DDR do lado de AC sendo inversor sem transformador de isolamento .

MP0408 Valor de resistência de terra elevado

MP0409 Secção dos condutores de protecção inadequada

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MP0410 Invólucros não garantem IP2X. Deverão conferir a protecção mecânica do condutor de protecção

MP0411 Invólucros não se encontram dotados de equipamento de fecho

MP0412 Cabos do lado de DC com Iz inadequada

MP0413 Circuitos do lado de AC sem protecção na origem

MP0414 Cabo principal não está dotado de Interruptor ou Seccionador bipolar

MP0415 Cabo de ligação dos painéis solares ao Inversor não tem o isolamento adequado ( < 1kV)

MP0416 Aparelho de corte com In inadequado

MP0417 Não existe interruptor seccionador do lado AC junto a ligação da RESP

MP0418 Aparelho de corte do lado AC com In inadequado

MP0421 Não existe sinalização junto aos aparelhos de corte

MP0422 Sinalização existente não garante durabilidade

MP0423 Unidade não esta dotada de esquema unifilar

MP0424 Não foi apresentado manual de instruções do utilizador

MP0425 Não existe interligação entre terras da unidade e I U existente

MP0501 Solução A -Cliente BTN executada de modo inadequado

MP0502 Solução B -Cliente BTN executada de modo inadequado

MP0503 Solução C- Cliente BTN executada de modo inadequado

MP0504 Solução 0-Cliente BTN executada de modo inadequado

MP0505 Solução E-Cliente BTE executada de modo inadequado

MP0506 Solução F -Cliente BTE executada de modo inadequado

MP0507 Solução G- Cliente BTE executada de modo inadequado

MP0508 Solução H- Cliente BTE executada de modo inadequado

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Lista de Verificações nas conexões de cablagem para Licenciamento de uma Instalação Eléctrica

1) Verificar se os ligadores são adequados ao calibre do cabo 2) Verificar se todos os condutores multifilares têm as pontas encabeçadas por terminais adequados ao

ponto de ligação . Muito importante por exemplo nos condutores de terra e nos condutores de ligação ao modem GSM.

3) Verificar se as conexões apertadas por parafuso no exterior estão devidamente protegidas contra hu- midade e corrosão.

4) Usar sempre parafusos e porcas inoxidáveis 5) Lembrar que nas ligações feitas nos alumínios a humidade salina das zonas costeiras pode provocar

correntes galvânicas com a consequente corrosão.

Corrosão Bimetálica

Corrosão bimetálica (ou “galvânica”). – Acontece quando dois metais diferentes são unidos electricamente e submetidos a um mesmo electrólito, uma corrente eléctrica flui entre os metais e o processo de corrosão é acentuado no metal anódico, isto é, no menos nobre. Alguns metais e suas ligas (p.ex., o cobre e os aços ino - xidáveis) promovem a corrosão dos aços estruturais, enquanto que outros (p.ex., o magnésio e o zinco) prote- gem o aço da corrosão. A taxa de corrosão depende também das áreas relativa ao contacto dos metais, a temperatura e a composi- ção do electrólito. Em particular, quanto maior a área do cátodo em relação ao ânodo, maior é a taxa de ata- que. As proporções desfavoráveis de áreas ocorrem provavelmente com os fixadores e as juntas. Deveriam ser evitados os parafusos de aço carbono nos componentes de aço inoxidável devido a proporção da área do aço inoxidável para o aço carbono que é grande e os parafusos estarão sujeitos a ataque agressivo. Inversa- mente a taxa de ataque de um componente de aço carbono por um parafuso de aço inoxidável é muito menor Em situações de grande risco, devemos tratar de isolar electricamente os dois metais, de modo a impedir o fluxo de electrões. Rebites de ferro em esquadrias de alumínio causam a corrosão do alumínio. Metais de sa- crifício que funcionam como ânodos de sacrifício são muito usados hoje em dia. Por exemplo em cascos de navios, tubagens subterrâneas, tanques de água ou de combustíveis, utilizam-se placas de zinco ou de mag- nésio para retardar ou prevenir a corrosão bimetálica.

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CAPITULO 7 -Instruções de Segurança para Instalação de Painéis Fotovoltaicos

Informação Geral a) É necessário compreender todas as instruções de instalação e segurança antes de tentar instalar,

ligar, operar ou reparar o painel. b) Durante a instalação, é necessário cumprir todos os regulamentos, directrizes e códigos em vigor

a nível local, regional, nacional ou internacional. c) A instalação e a manutenção devem ser efectuadas apenas por profissionais qualificados e certifi-

cados. d) Os painéis produzem voltagem mesmo quando não estão ligados a quaisquer cargas ou circuitos

eléctricos. Os painéis produzem praticamente toda a voltagem nominal mesmo que estejam ex- postos apenas a 5% da luz solar total e tanto a corrente eléctrica como a potência aumentam com o aumento da intensidade da luz.

e) Os painéis pode produzir voltagens superiores aos valores especificados. f) Os valores especificados segundo os padrões da indústria foram obtidos em condições de irradia-

ção de 1000 W/m2 com as células solares à temperatura de 25 °C (77ºF). Com temperaturas infe- riores, a voltagem e a potência podem ser substancialmente superiores.

g) É necessário garantir que os painéis não serão sujeitos a temperaturas fora da gama de -40 a +80°C

h) Os reflexos provocados por neve, água ou outras superfícies podem aumentar a luz e, assim, au- mentar tanto a corrente como a potência geradas pelo painel.

i) Não concentre luz sobre o painel de forma artificial. j) Os painéis destinam-se apenas a aplicações exteriores e sobre terra. Os painéis não se destinam

a aplicações em espaços interiores, nem em veículos móveis de qualquer tipo. k) Entre as aplicações não permitidas estão as instalações em que os painéis entrem em contacto

com água salgada ou onde haja alguma possibilidade de ficarem submergidos em água doce ou salgada (por exemplo, barcos, docas e bóias). Existem painéis fabricados especificamente para estas aplicações com características de robustez e estanquicidade adequadas.

l) Utilize apenas estruturas de apoio, equipamentos, conectores e cabos eléctricos que sejam ade- quados para um sistema eléctrico solar.

m) Cumpra todas as precauções de segurança associadas aos outros componentes utilizados. Segurança no Manuseamento

a) Não utilize a caixa de uniões para elevar ou transportar o painel. b) Não se coloque em pé sobre o painel, nem o pise. c) Não sujeite o painel a quedas, nem permita que algum objecto caia sobre ele. d) Não danifique nem arranhe a superfície posterior do painel. e) Evite pousar o painel com violência em qualquer superfície rígida,especialmente quando o colocar

sobre uma esquina. f) Não desmonte, não modifique, nem adapte o painel, nem remova qualquer componente ou eti-

queta que fabricante tenha colocado. Qualquer uma dessas acções anulará a garantia. g) Não perfure a estrutura ou o vidro do painel. Qualquer uma dessas acções anulará a garantia. h) Não aplique tintas ou adesivos na superfície posterior do painel. i) Nunca abandone um painel sem que ele esteja devidamente suportado ou fixo. j) Os painéis são construídos com vidro temperado, mas ainda assim devem ser sempre tratados

com cuidado. k) Um painel que tenha o vidro partido ou o revestimento posterior rasgado não pode ser reparado e

também não deve ser utilizado,pois algum contacto com a superfície ou estrutura do painel pode provocar choque eléctrico.

l) Os painéis partidos ou com outros danos têm de ser manuseados e eliminados com cuidado. O vidro partido pode ser aguçado e provocar ferimentos se não for manuseado com equipamento de protecção adequado.

m) Todos os trabalhos devem ser efectuados apenas em condições secas e com ferramentas secas. Não manuseie um painel que esteja molhado, excepto se o fizer com equipamento de protecção apropriado.

n) Quando guardar painéis desligados no exterior por algum tempo, cubra sempre os que ficarem com a face de vidro voltada para baixo para evitar que entre água para o interior e danifique os conectores expostos.

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Segurança durante a Instalação a) Não permita que crianças se aproximem do sistema e dos painéis durante a instalação. b) Não execute qualquer trabalho de instalação na presença de ventos fortes. c) Quando instalar painéis acima do chão, evite quaisquer riscos de queda ou outros perigos seguin-

do as práticas de segurança adequadas e utilizando equipamento de protecção adequado. d) Os painéis solares eléctricos não têm interruptor de ligar/desligar. Não é possível impedir que os

painéis funcionem, nem mesmo retirando-os da luz ou cobrindo totalmente a superfície frontal com algum material opaco ou trabalhando com eles voltados para baixo e assentes em alguma superfície plana e macia.

e) Quando trabalhar com os painéis expostos à luz, cumpra todos os regulamentos aplicáveis aos trabalhos em equipamento eléctrico sob tensão.

f) Não toque nos terminais eléctricos, nem na extremidade de qualquer fio, enquanto o painel esti- ver exposto à luz ou durante a instalação do painel.

g) Não use jóias metálicas durante os trabalhos de instalação eléctricos ou mecânicos. h) Nunca abra ligações eléctricas nem desencaixe conectores com o circuito sob carga. i) Qualquer contacto com componentes de painéis sob tensão eléctrica, como terminais, pode resul-

tar em queimaduras, faíscas ou choque eléctrico letal, quer o painel esteja ligado ou desligado. j) Utilize sempre ferramentas com isolamento eléctrico e luvas de borracha aprovadas para traba-

lhos em instalações eléctricas. Segurança contra Incêndio

k) Consulte as orientações ou regulamentos específicos relativos a segurança contra incêndios em edifícios ou estruturas.

l) A construção e a instalação em telhados pode afectar a segurança contra incêndios do edifício; uma instalação incorrecta pode contribuir para o agravamento dos perigos em caso de incêndio.

m) No caso de serem aplicados em telhados, os painéis devem ser montados sobre uma cobertura resistente ao fogo e com especificações adequadas à aplicação em questão.

n) Para protecção de pessoas e bens deve usar-se disjuntores (ou interruptores) diferenciais, fusí- veis e disjuntores magneto-térmicos.

o) Não coloque painéis próximos de equipamentos ou locais onde possam ser gerados ou guarda- dos gases inflamáveis.

Segurança na Instalação Eléctrica a) Evite o risco de choque eléctrico quando estiver a instalar, ligar cabos eléctricos, operar ou repa-

rar um painel. b) Se a voltagem de corrente contínua (CC) total do sistema exceder 100 V, o sistema tem de ser

instalado, colocado em funcionamento e mantido por um electricista certificado. c) Qualquer contacto com uma voltagem de 30 V em corrente contínua é potencialmente perigoso. d) Não utilize painéis de configurações eléctricas ou físicas diferentes no mesmo sistema. e) A voltagem máxima em circuito aberto de cada fileira de painéis em série não pode ser superior à

voltagem máxima do sistema (equipamentos de consumo inversores etc.. f) A maioria dos painéis comerciais estão equipados com cabos e conectores rápidos instalados na

fábrica. Os painéis foram concebidos para serem facilmente interligados em série. g) Os conectores mais comuns são os conectores estanques bloqueáveis Multi-Contact® do tipo 4.

As ligações com ficha PV podem ficar ainda mais seguras de forem utilizados os clipes de blo - queio de segurança (PV-SSH4) fornecidos pela Multi-Contact®.

h) Os “clipes” PV-SSH4 ( Multi-Contact normalmente não são fornecidos com os painéis é necessá- rio adquiri-los separadamente. Com o clipe instalado, uma ligação com ficha PV só pode ser des- bloqueada com a ferramenta PV-MS, também fornecida pela Multi-Contact®.

i) Os cabos eléctricos que utilizar no sistema devem ter áreas de secção transversal e fichas ade - quadas, que estejam aprovadas para a corrente máxima de curto-circuito do painel.

j) Ao fazer as ligações, é necessário respeitar as polaridades dos cabos e dos terminais; caso con- trário, poderá danificar o painel.

k) Quando as correntes inversas puderem exceder o valor máximo do fusível protector indicado na parte de trás do painel, é necessário ligar um dispositivo limitador de corrente (fusível ou disjun - tor), certificado e de valor correcto, em série com cada painel ou conjunto de painéis.

l) O valor do dispositivo limitador de corrente não deve exceder o valor máximo do fusível protector indicado nas especificações do painel.

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m) A maioria dos painéis comerciais com potência superior a 30W contém díodos bypass instala- dos na fábrica, no interior da caixa de uniões.

n) A caixa de uniões não foi concebida ou certificada para ficar acessível ou sujeita a acções de manutenção e nunca deve ser aberta, seja em que circunstância for. A abertura da caixa de uniões anulará a garantia.

o) Os painéis suspeitos de terem algum problema eléctrico devem ser devolvidos ao fabricante para inspecção e possível reparação ou substituição, conforme os termos da garantia dada.

Segurança Contra Descargas Atmosféricas e Correntes de Defeito - Ligação À Terra

a) Embora alguns fabricantes não exijam a ligação das estruturas dos painéis à terra, o Regula- mento de Instalações de Energia Eléctrica de BT exige que todas as partes metálicas acessíveis sejam ligadas à terra A ligação das estruturas à terra poderá também ser exigida para fins de protecção contra raios ou sobre-voltagem ou edifícios que o exijam. É boa táctica fazer sem- pre a ligação adequada à terra

b) Os painéis podem ser ligados à terra nos orifíci- os com 5,5 mm de diâmetro existentes na estru- turas. O cabo de ligação à terra pode ser fixado ao painel com um parafuso de aço inoxidável (tipo M5) e anilhas de aço inoxidável, conforme demonstrado na figura. A secção do cabo e o método de ligação à terra têm de estar em con- formidade com o regulamento.

Segurança na Instalação Mecânica a) Os painéis devem ser montados numa orientação que maximize a exposição à luz solar e elimine ou

minimize a cobertura com sombras. b) Basta um encobrimento parcial com sombra para o débito de um painel ou sistema ficar substancial-

mente reduzido. c) Os painéis têm de ficar firmemente fixos com estruturas de suporte ou kits de montagem específicos

para aplicações foto-voltaicas. d) Os painéis podem ficar montados em qualquer ângulo entre as posições horizontal e vertical. e) Deve-se ter o cuidado de evitar ângulos muito reduzidos em relação à horizontal para se evitar a acu -

mulação de sujidade entre o vidro e a extremidade da estrutura. f) A acumulação de sujidade na superfície do painel pode fazer com que as células solares activas fi -

quem encobertas, levando à deterioração do desempenho eléctrico. g) No caso dos sistemas montados em telhados, é necessário deixar espaço de ventilação suficiente

para a refrigeração da parte posterior dos painéis (10 cm ). h) É necessário deixar um espaço de 7 mm , ou mais, entre painéis para permitir a expansão térmica

das estruturas. i) Certifique-se sempre de que a parte posterior do painel não fica sujeita ao contacto com objectos es-

tranhos ou elementos estruturais que possam tocar-lhe, sobretudo quando o painel estiver sob carga mecânica.

j) Garanta que os painéis não ficarão sujeitos a cargas de neve ou ventos que excedam as cargas má- ximas permissíveis, nem sujeitos a forças excessivas provocadas pela expansão térmica das estrutu- ras de apoio.

k) Os painéis deverão ser fixados considerando o esforço que deverão suportar em termos de ventos que sejam considerados habituais pelas condições meteorológicas do local de instalação. Em Portu- gal os ventos podem ser de fracos (com velocidades de menos de 10 Km/h até tempestuosos com velocidades até 120Km Hora. A maior velocidade registada de vento em Portugal foi de 167 Km/h du- rante um ciclone em 1941) sendo que ventos com velocidades superiores a 82Km / hora ocorrem com uma probabilidade inferior 0,1% . Assim podem considera-se que os painéis e as respectivas es- truturas de suporte devem poder suportar sem danos próprios ou em terceiros, os ventos ventos até 90Km/h. A responsabilidade civil por ocorrências derivadas de ventos ou condições tempestuosas ( ventos acima destes valores) deve ser suportada por uma apólice de seguro específica. Assim deve considerar-se que por painel solar inclinado a 40º a força provocada por um vento de 120 Km/h será

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da ordem dos 200Kgf ou seja cerca de 2 toneladas por fileira para uma instalação típica de micro-ge- ração de 2 fileiras de 10 painéis cada.

Segurança na Operação e Manutenção a) Os painéis não requerem qualquer rotina de manutenção. No entanto, é aconselhável inspeccio-

nar os painéis periodicamente para verificar se há danos nos vidros, no revestimento posterior, na estrutura, na caixa de uniões ou nas ligações eléctricas exteriores.

b) Verifique as ligações eléctricas e procure ligações soltas e marcas de corrosão. c) Os painéis fotovoltaicos podem funcionar com eficiência sem serem lavados, mas uma limpeza

para remover a sujidade do vidro frontal pode aumentar a potência de saída. d) Os vidros frontais dos painéis solares são sujeitos a um tratamento anti-reflexo duradouro que os

torna mais resistentes ao desgaste e que foi concebido para melhorar o desempenho eléctrico. e) Pode-se utilizar apenas água para lavar o vidro frontal tratado e remover sujidade, poeiras e ou-

tros depósitos. f) Para remover a sujidade mais entranhada, o vidro tratado pode ser lavado com um pano de mi-

cro-fibras e etanol ou outro produto normal de limpeza de vidros. g) Não se deve utilizar produtos de limpeza, ou outros produtos químicos, agressivos ou abrasivos

para limpar o vidro frontal tratado. Não se deve utilizar produtos químicos alcalinos, incluindo so- luções à base de amoníaco.

h) Use sempre luvas de borracha próprias para isolamento eléctrico quando efectuar acções de ma- nutenção, lavagem ou limpeza dos painéis.

i) Em condições normais de funcionamento, um painel fotovoltaico estará provavelmente sujeito a condições que o façam produzir mais corrente e/ou voltagem do que as registadas nas Condições de Teste Normais. Consequentemente, os valores de Isc e Voc marcados no painel devem ser multiplicados pelo factor 1,25 quando se pretender determinar as voltagens, as capacidades dos condutores, os valores dos fusíveis e a dimensão dos controlos que são ligados à saída do siste- ma fotovoltaico.

j) Recomendações relativas aos cabos condutores: cabo solar de condutor único, com secção mí- nima de 4 mm2).

k) Configurações de número máximo de painéis em série/paralelo: pode-se instalar um máximo de 2 fileiras em paralelo sem que haja necessidade de utilizar um dispositivo limitador de corrente em série com cada fileira (“string”). Pode-se instalar 3 ou mais fileiras em paralelo se for instalado um dispositivo limitador de corrente, devidamente dimensionado e certificado, em série com cada fi - leira.

l) Para garantir que a voltagem de cada fileira não excede os 1000 V, pode-se ligar um máximo de apenas 35 painéis em série, considerando uma temperatura ambiente de -40°C.

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CAPÍTULO 8 PLANEAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO

Legislação e normas aplicáveis ao dimensionamento e licenciamento de uma instalação fotovoltaica

Dimensionamento eléctrico a) Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão (RTIEBT), portaria 949-A/2006 b) Norma IEC 60364-7-712

Dimensionamento mecânico ( estruturas ) a) Eurocódigo 1 (Acções em estruturas) b) Eurocódigo 3 (Projecto de estruturas de aço) c) Eurocódigo 9 (Projecto de estruturas de alumínio)

Licenciamento de Instalações de Produção Fotovoltaica

a) Alteração ao Decreto-Lei nº 363/2007 , de 2 de Novembro b) Decreto-Lei nº 363/2007, de 2 de Novembro

DIMENSIONAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO

No dimensionamento de uma instalação fotovoltaica como no dimensionamento de uma instalação eléctrica temos de considerar sempre que nos sistemas reais a energia ou potência utilizáveis diferem das produzidas ou fornecidas devido às perdas inerentes ao funcionamento dos sistemas físicos. A eficiência da transformação da energia solar em energia eléctrica através de efeito fotovoltaico é designada por Performance Ratio (PR).

Cálculo do Rendimento de uma Instalação Fotovoltaica O PR engloba uma série de perdas energéticas, algumas das quais dependem do desenho da insta- lação e equipamentos que a constituem, e outras directamente relacionadas com as condições mete- orológicas do local de instalação. Os factores perdas enquadrados no âmbito do PR são os seguintes:

a) Perdas de conversão fotovoltaica inerentes ao rendimento nominal do painel b) Acoplamento c) Sujidade e poeira d) Angulares/Espectrais e) Perdas nos cabos DC e AC f) Potência nominal g) Rendimento inversor h) Seguimento Potência Máxima (MPPT) i) Sombreamento j) Temperatura

A definição de cada uma destas perdas é explicada em seguida:

Eficiência intrínseca do Painel O painel fotovoltaico apenas converte em energia eléctrica uma fracção da energia luminosa inciden- te. Os valores da eficiência do painel dependem da tecnologia usada e de detalhes construtivos sen- do dados pelo fabricantes nas especificações do painel.

Perdas por acoplamento As perdas por acoplamento são perdas originadas pela ligação de módulos fotovoltaicos de caracte- rísticas eléctricas ligeiramente diferentes para formar um gerador fotovoltaico. Este fenómeno é particular- mente importante na constituição das fileiras (“strings”) por associação em série de painéis fotovoltai- cos, uma vez que a menor corrente de saída de um módulo é a que limita a da série.

Perdas por sujidade e poeira

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Estas perdas estão relacionadas com a deposição de poeira e sujidade na superfície do fotovoltaica módulos, o que traduz uma menor captação de energia solar e consequentemente menor energia eléctrica gerada.

Perdas angulares e espectrais A potência de um módulo fotovoltaico está directamente relacionada com as condições standard de medida, 1000 W / m2 de radiação, 25 ° C de temperatura da célula, com uma incidência da luz per - pendicular à superfície do painel luz essa constituída por um espectro padrão AM1.5G. Mas, na ope- ração normal de funcionamento de um módulo fotovoltaico, a incidência de radiação difere dos valo- res standard, resultando em perdas por reflexão de irradiação, o mesmo se passando com o espectro solar durante todo o período de funcionamento.

Perdas nos condutores de DC e AC No lado DC e AC da instalação podem ocorrer perdas de potência, causadas pela queda de tensões dos cabos condutores.

Perdas por não cumprimento da potência nominal Os módulos fotovoltaicos obtidos a partir de uma indústria transformadora não são todos idênticos. Os fabricantes garantem a potência de um módulo fotovoltaico com uma potência nominal P*, está dentro de uma faixa que oscila entre P* ± 3% e P* ± 5%. Por isso, é esperado que a potência dos mó- dulos instalados possa não coincidir com a soma das potências de catálogo de cada um.

Perdas no Inversor A transformação da corrente gerada pelos módulos fotovoltaicos em corrente alterna está associada a perdas inerentes a processos electrónicos do equipamento inversor cujo rendimento típico varia de 90 a 97%.

Perdas de seguimento de potência máxima O inversor fotovoltaico de conexão à rede dispõe de um dispositivo electrónico de seguimento de po- tência máxima (MPPT – Maximum Power Point Tracking) cujos algoritmos de controlo variam entre os diferentes modelos e fabricantes. Um erro no acompanhamento deste ponto implica uma perda da energia captada.

Perdas por sombreamento dos painéis A implantação dos módulos solares no sitio, bem como a presença de qualquer objecto no ambiente da instalação poderá influenciar o sombreamento em determinadas horas do dia, levando a uma re- dução de produção de electricidade. A distância mínima entre módulos é a que evita as sombras de uma fileira de módulos sobre outra. Essa distância D é obtida para considerando a latitude do local da instalação, o ângulo de instalação e as dimensões dos painéis.

Perdas causadas temperatura Os módulos fotovoltaicos são caracterizados por uma curva de potência que varia com a variação da temperatura, sendo a temperatura em funcionamento normal mais elevada do que o valor medido em condições standard. Isso levará a uma perda de potência que estará dependente da radiação e da temperatura. A potência nominal módulo fotovoltaico é medida a 25 °C de temperatura da célula, em condições de funcionamento a célula pode chegar a temperaturas de 70 ºC. Para testar o funcionamento de uma instalação fotovoltaica a partir de medições instantâneas das condições ambientais, é necessário que as variações resultantes da temperatura do módulo fotovol- taico sejam calculadas no instante de medição.

O rendimento da instalação ou “Performance Ratio” (PR) é calculado como o produto de todos os ren- dimentos energéticos.

Assim a minimização de todas as perdas e o aumento da eficiência global é o objectivo do PLANEA- MENTO e DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO.

Para começar, tem de se escolher o local de montagem dos painéis que tem de ser em área desim- pedida preferencialmente virada a sul e nunca virada a norte, pois tudo o que o painel solar faz é con- verter a luz do sol em corrente contínua que serve para carregar as baterias ou accionar o conversor. Depois devemos recolher vários dados necessários para o dimensionamento dos dos equipamentos, para o que se sugerem os seguintes passos:

Passo número 1 - Dados necessários para dimensionar um sistema a) Determinar as cargas que vamos usar tensão de alimentação e consumos em potência nominal b) Determinar em quantos dias da semana iremos utilizar c) Determinar quantas horas por dia iremos utiliza

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d) Autonomia prevista (quanto tempo o sistema tem de funcionar em caso de baixa insolação por Exemplo tempo chuvoso nublado ou com nevoeiros.)

Tensão nominal do sistema. Refere-se à tensão típica em que operam as cargas a conectar. Dever-se-á, além disso distinguir se a referida tensão é alternada ou contínua.

Potência exigida pela carga A potência que cada carga exige é um dado essencial. Os equipamentos de comunicações requerem potências importantes quando funcionam em transmissão e isto, muitas vezes, ocorre só durante al- guns minutos por dia. Durante o resto do tempo requerem uma pequena potência de manutenção. Esta diferenciação deve ser levada em conta na concepção do sistema.

Horas de utilização das cargas Juntamente com a potência requerida pela carga deverão especificar-se as horas diárias de utilização da referida potência. Multiplicando potência por horas de utilização, obter-se-ão os watts hora requeri- dos pela carga ao fim de um dia.

Localização geográfica do sistema (Latitude , Longitude e a altura relação ao nível do mar do sítio da instalação) Estes dados são necessários para determinar o ângulo de inclinação adequado para o módulo foto- voltaico e o nível de radiação (médio mensal) do lugar.

Autonomia prevista Isto refere-se ao número de dias em que se prevê que diminuirá ou não haverá geração e que deve- rão ser tidos em conta no dimensionamento das baterias de acumuladores. Para sistemas rurais do- mésticos tomam-se de 3 a 5 dias e para sistemas de comunicações remotos de 7 a 10 dias de auto- nomia.

Passo número 2 - Calcular consumos diários e semanais. Para isso preparamos uma tabela: Coluna A = número de aparelhos Coluna B = consumo por hora em ampére Coluna C = quantas horas são usadas por dia Coluna D = quantos dias por semana são usados Coluna E = consumo por semana Ah Coluna FC = total de consumo em ampére por semana é igual: A x B x C x D

Exemplo para uma casa típica T3 com 4 pessoas :

Equipamentos de Corrente Contínua a 12V

APARELHO A

Qtd Potencia Nominal

W

B Consumo

/h A

C Horas de

uso por dia

D Dias por Semana

E Consumo semanal

Ah

FC Consumo semanal

Wh

Iluminação LED 5W recurso e sinalização nocturna

3 5 0,42 2 7 210

Internet Wireless 1 10 3 7 210

TOTAL 420

Equipamentos de Corrente Alterna em 220V

APARELHO A Qtd

Potencia Nominal

B Consumo/

C Horas de

D Dias por

E Consumo

FC Consumo

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W h A uso por dia Semana médio dia Wh

semanal Wh

Iluminação LED 5W 10 5 0,42 3 7 105

Iluminação baixo consumo 7W 10 7 2 7 980

Iluminação baixo consumo 18W 2 18 3 7 740

TV cores 32” 120W 1 120 5 7 4,200

TV cores 21” 80W 1 80 2 7 1,120

Frigorífico Classe A 250W 1 250 W 2 7 3,500

Máquina de lavar 1 2200 1 2 4,400

Microondas 1 800 0.5 7 2,400

Ferro de Engomar 1 2000 1 2 4,000

Torradeira 1 800 0,1 7 560

Batedeira Varinha e outros 1 300 0,1 7 210

Total 22,215

Energia consumida Pelo inversor 24,683,33

Energia a Fornecer pelos painéis 3,586,19 25,103,33

Identificar cada carga de corrente contínua, seu consumo em Watts e a quantidade de horas por dia que deve operar. .

a) Multiplicar a coluna (A) pela (B) pela ( C ) e pela (D) para obter os Watts hora / dia de consumo de cada aparelho (coluna [A xBxCxD]).

b) Somar os Watts hora/semana de cada aparelho para obter os Watts hora/semana totais das cargas em corrente contínua (Subtotal 1).

c) Proceder de igual forma com as cargas em corrente alternada com o acrescento de 10% de energia adicional para ter em conta o rendimento do inversor e outras perdas (Subtotal 2 ) Para poder esco- lher o inversor adequado, dever-se-á ter claro quais são os níveis de tensão que se manejarão tanto em termos de corrente alternada como de continua assim como a potência máxima simultânea a de- bitar . Por omissão escolhe-se a 3300 W

d) Obter a procura total de energia. Subtotal CC + Subtotal CA.

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Cálculo do número de módulos necessários

Método Simplificado Devem-se conhecer os níveis de radiação solar típicos da região (v. mapa). Como já se viu, a capaci- dade de produção dos módulos varia com a radiação.

Conversões de unidades úteis

Energiaa) 1 cal = 4,186 J (Joule) b) 1kcal= 4186 J

c) 1 Btu = 252 cal = 1,054 x 10 3

J

d) 1 KWh = 3,60 x 10 6 J

Potência a) 1 hp = 0,746 KW b) 1 W = 1 J/s = 3,413 Btu/h c) 1 Btu/h = 0,293 W

Exemplo 140Kcal/cm2=0,1627kWh/cm2=16kWh/m2

A FRENTE DOS MÓDULOS DO GERADOR DEVE ESTAR VOLTADA PARA O SUL GEOGRÁFICO (POSIÇÃO DO SOL AO MEIO DIA).

O PLANO DOS MÓDULOS DEVE INSTALAR- SE INCLINADO, FORMANDO COM O PLANO HORIZONTAL UM ÂNGULO DE 41º(+15º -5º)

Para realizar um cálculo aproximado da quantidade de módulos necessários para uma instalação. Pode-se proceder da seguinte forma:

a) Calcular com base na folha de dimensionamento da procura total de energia da instalação (Sub- total CC + Subtotal CA).

b) Determinar em que zona se realizará a instalação.

Os valores de radiação devem calcular-se para que no inverno abasteçam adequadamente o consumo. Para isso deverão diminuir-se aos valores médios de radiação a percentagem que se indica na tabela anterior.

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Disponibilidade de insulação em média de ho- ras de sol por ano.

Planeamento da instalação com o uso de software de uso livre

Usando um programa de estimativa da energia produzida em função dos painéis e da localização da instala - ção disponível e do tipo de instalação se é fixa ou com seguimento, podemos obter dados prévios para plane- amento da instalação no site da comunidade europeia http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php

Exemplo obtido para Viseu Latitude: 40°36'50" Norte, Longitude: 7°55'55" Oeste Potencia Nominal do sistema PV: 4kWp Inclinação dos módulos: 35 º. Orientação (azimute) dos módulos: 1º.

Ângulo Fixo Mês Ed Em Hd Hm 1 10.80 336 3.41 106 2 11.70 327 3.74 105 3 16.40 509 5.41 168 4 15.40 462 5.16 155 5 17.40 539 5.89 183 6 18.40 551 6.36 191 7 18.90 586 6.58 204 8 19.70 610 6.86 213 9 17.20 517 5.88 176 10 14.10 436 4.67 145 11 10.10 304 3.26 97.8 12 8.98 278 2.83 87.8 Ano 14.90 455 5.01 152

Ed: Média diária de produção eléctrica proveniente do sistema dado em (kWh) Em: Média mensal de produção eléctrica proveniente do sistema dado em (kWh) Hd: Soma média diária da irradiação global recebida por metro quadrado pelos módulos do sistema dado (kWh/m2) Hm: Soma média da irradiação global recebida pelos módulos do sistema dado (kWh/m2)

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Esta estimativa refere-se a uma instalação nova executada segundo as normas técnicas mais aperfeiçoadas (estado da arte ). Contudo como contempla um valor de perdas global conservador podemos considerar estes valor como uma boa base de trabalho para calcular a estimativa do rendimento económico . Assim aos valores do Kwh atribuídos para 2010 (0,5866 €/Kwh e 0,5573 €/Kwh é estimado um rendi- mento anual de 5100x0,5573= 2842,23 € a 5100X0,5866= 2991,66 € ou seja aproximadamente 250 € por mês por instalação.

Cálculo do banco de baterias de acumuladores A capacidade do banco de baterias é obtida com a fórmula:

Cap.= 1,66 x Dtot x Aut. Em que:

1,66: factor de correcção de bateria de acumuladores que leva em conta a profundidade de descarga admitida, o envelhecimento e um factor de temperatura.

Dtot: Débito ou procura total de energia da instalação em Ah/dia. Isto obtém-se dividindo os Wh/dia totais que surgem da folha de dimensionamento pela tensão do sis- tema.

Aut: Dias de autonomia conforme visto no item Autonomia prevista. No exemplo adoptado de baterias de 12V será :

Cap. Bat. =1,66 x (( 3586,19 Wh/dia / 12 Volts ) x 5 dias) = 1494,24 Ah Se usarmos baterias de 12V-250Ah teremos de usar 6 baterias em paralelo

Associação dos Painéis e Baterias e dimensionamento de condutores e cabos

Ligações Para assegurar a operação apropriada das cargas deverá efectuar-se a selecção adequada dos con- dutores e cabos de ligação, tanto daqueles que ligam o gerador solar às baterias como os dos que as interligam com as cargas.

No caso de uma habitação rural, os esquemas de ligação básicos serão os seguintes:

a) Instalação em 12 Vcc com um módulo fotovoltaico de 33 células e regulador de 12 Vcc b) Para alimentação de equipamentos de comunicações podem ser necessárias tensões superiores

a 12 Vcc. c) As tensões de trabalho típicas são 24, 36 e 48 Vcc. Para realizar o dimensionamento adequado

deve-se consultar o Anexo A. d) Aqui serão indicados apenas algumas ligações básicas para as tensões mencionadas.

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e) Instalação em 24 Vcc com quatro módulos fotovoltaicos de 24 Vcc

Instalação em 12 Vcc com módulos fotovoltaicos de 33 células e regulador de 12 Vcc

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Organização de fileiras As fileiras são associações de painéis em série, destinadas a obter uma tensão final maior que a de um só módulo, adequada aos equipamentos de consumo ou de conversão de corrente. As fileiras por sua vez podem conectar-se em paralelo para se conseguir a potência desejada, atra- vés de uma caixa de conexões que inclui normalmente sistemas que garantem a protecção do sis- tema tais como díodos, etc.

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Dimensionamento de condutores e cabos Os cabos cujo percurso está principalmente em zonas de intempérie deverão ser adequados a essa condição. Nestes casos recomenda-se utilizar o cabo FVV (designação europeia AO5VV-F). O cabo tipo H07RN-F (norma NP-2357) corresponde à figura seguinte. Trata-se de um cabo flexível, impróprio para a intempérie, a ser instalado num tubo de PVC que lhe servirá de protecção mecânica. O seu nível de isolamento é de 500 V.

Para instalar condutores no interior de uma habita- ção ou de um edifício utiliza-se cabo de cobre com isolamento de PVC anti-chama conforme a norma NP-2356. Este cabo, inadequado para instalações ao ar livre, deve ser montado dentro de tubos PVC com 16, 20 ou 25 mm de diâmetro. O seu nível de isolamento é de 1000 V. O desenho abaixo mostra um corte do mesmo.

A fim de assegurar o funcionamento adequado das cargas (lâmpadas, televisão, equipamentos de transmissão, etc) não deverá haver mais de 5% de queda de tensão tanto entre os módulos e as bateri- as como entre as baterias e os centros de cargas.

O processo de selecção do cabo fica mais simplificado se se utilizar a tabela abaixo, que indica a secção de cabo adequada a utilizar para uma queda de tensão de 5% em sistemas de 12 V.

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Distância máxima, em metros, para uma queda de tensão de 5% em sistemas de 12 Volts Secção (mm2) Corrente

(A) 35 25 16 10 6 4 2,5 1,5

1 540 389 246 156 93 62 39 22

2 270 194 123 78 46 31 19 11

3 180 130 82 52 31 20 13 7

4 135 97 62 39 23 15 10 5

5 108 78 49 31 18 12 8 4

6 90 65 41 26 15 10 6 3

7 77 55 35 22 13 9 5 2,8

8 67 49 31 19 12 8 4,5 2,5

9 60 43 27 17 10 7 4 2

10 54 39 25 16 9 6 3,5 1,8

12 45 32 20 13 8 5 3 1,5

15 36 26 16 10 6 4 2 1

18 30 22 14 9 5 3 1,8 0.8

21 26 18 12 7 4 3 1,6 0.7

24 22 16 10 6,5 3,5 2,5 1,5 0.5

27 20 14 9 5,5 3 2 1 -

30 18 13 8 5 2,5 1,5 0.8 - Na coluna à esquerda escolhe-se a corrente pretendida. Nessa mesma linha procura-se a distância que o re- ferido troço de cabo percorrerá e lê-se na parte superior da respectiva coluna a secção de cabo correspon- dente.

Se a instalação for de 24, 36 ou 48 Vcc proceder-se-á da mesma forma, mas nesse caso dever-se-á dividir a secção obtida por 2, 3 ou 4, respectivamente. Se o valor que resultar desta divisão não coincidir com um valor normalizado de secção dever-se-á adoptar a secção imediatamente superior.

Localização e orientação dos módulos Para a boa instalação é importante seleccio- nar a melhor localização possível para os mó- dulos fotovoltaicos. A localização deve reunir duas condições: a) Estar o mais próximo possível das bateri-

as (a fim de minimizar a secção do cabo) b) Ter condições óptimas para a recepção

da radiação solar. Os módulos deverão estar suficientemente afastados de qual- quer objecto que projecte sombra sobre eles no período de melhor radiação (habi- tualmente das 9 às 17 horas) no dia mais curto do ano.

c) O gráfico ajuda a calcular a distância mí- nima (em metros) a que um objecto pode- rá estar dos módulos a fim de que não projecte sombra sobre os mesmos duran- te o Inverno, três horas antes e três horas depois do meio dia solar.

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Com base na latitude do lugar da instalação obtém- se do gráfico o factor de espaçamento. Assim, a distância mínima a que poderá estar loca- lizado o objecto será, como indicado na

Fórmula de cálculo do espaçamento

Distância = Fe x (Ho - Hm)

Onde: a) Fe = Factor de espaçamento obtido da

Figura b) Ho = Altura do objecto c) Hm = Altura em relação ao nível do

solo em que se encontram instalados os módulos.

Os módulos deverão ser orientados de modo a que a sua parte frontal olhe para o Sul. Para orientar o módulo solar faça uso de uma bússola. Notar que a bússola indica a direcção Norte-Sul Magnéticos, que é diferente do Sul Geográfico pela acção da declinação magnética. Para efeito de instalação pode-se adoptar o Sul Geo- gráfico sem muito erro. Para conseguir um melhor aproveitamento da radiação solar incidente, os módulos deverão estar inclinados em relação ao plano horizontal num ângulo que variará conforme a latitude da instalação. Recomenda a adopção dos seguintes ângulos de inclinação:

Latitude Ângulo de inclinação 0 a 4 graus 10 graus 5 a 20 graus latitude + 5 graus 21 a 45 graus latitude + 15 graus 46 a 65 graus latitude + 20 graus 66 a 75 graus 80 graus

Localização dos demais equipamentos O controlador de carga das baterias deverá ser instalado o mais próximo possível do banco de bateri- as pois os controladores mais modernos possuem dispositivos de compensação de temperatura auto- máticos que ajustam o nível de carga dos módulos solares conforme a temperatura do banco de bate- rias.

As baterias deverão ser instaladas num compartimento separado do resto da habitação e com ventila- ção adequada. Nas instalações rurais é aconselhável ter um quadro de distribuição com uma entrada para o banco de baterias e uma ou duas saídas (com as respectivas protecções) em que se repartirão os consu- mos das habitações. No referido quadro também poderá haver um sistema indicador do estado de carga das baterias. Para isso é conveniente colocar o quadro num lugar da habitação de acesso fácil a fim de manter o controle adequado.

Deve-se confirmar que não haja projecção de sombras de objectos próximos em nenhum sector dos módulos entre as 9 e as 17 horas, pelo menos. A simples sombra de uma vara ou mesmo uma som- bra parcial de árvore afecta drasticamente o rendimento do painel solar. Deve-se verificar periodicamente se as ligações eléctricas estão bem ajustadas e sem sinais de oxi - dação. Sugere-se o reaperto dos terminais do controlador pelo menos anualmente.

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Manutenção das baterias Desde que possível recomenda-se sempre o uso de baterias do tipo sem manutenção e que portanto não permitem reposição de água. Estas baterias possuem uma vida útil que pode atingir até 4-5 anos. Regularmente deve-se observar os terminais e remover a oxidação que se forma sobre os mesmos.

Cálculo da Força do vento

Diagrama de forças no painel

Os maciços base, a estrutura de suporte, as buchas e ou os sistemas de amarração deverão ser dimensiona- das de forma a serem capazes de resistir eficazmente às tracções provocadas pela força do vento que se passam a explicitar. Para este efeito de cálculo devem ser considerados os dados históricos de vento no local e as normas em vi - gor para este tipo de estruturas. Assim, deve ser considerado que a estrutura na sua totalidade deve suportar uma velocidade máxima do ven- to de 120 km/h, que equivale a 33,3 m/s. A força do vento nos painéis inclinados decompõe-se em duas componentes: uma perpendicular à estrutura que levanta o painel chamada força de sustentação e outra que o empurra na direcção que sopra o vento chamada força de arrasto. Para um valor de 33,2 m/s a pressão do vento sobre uma superfície perpendicular à direcção de sopro é de Fa=Ca*q*A, onde: Ca = coeficiente de arrasto = 2,0 q = pressão estática do vento = 0,613 * 33,33² (para um vendo de 120 km/h). A = área do painel. Assim a força de arrasto de um painel de 1,310m2 perpendicular ao vento será :

Fa=2*0,613*33.33*33.33*1.310= 1784.1N ou seja cerca de 181Kgf

Como a estrutura à latitude de Portugal Continental vai ter os painéis com 45º de inclinação, para este ângulo e para painéis com 1,31 m2 a força (F1- força de sustentação) que é a força que tende a levantar os módulos e a estrutura de suporte é:

F1= 1784.1*sen (45º )= 1261,6N por painel ou seja cerca de 128Kgf por painel.

Deve-se verificar periodicamente se o ângulo de inclinação obedece ao especificado, isto por que é comum que as estruturas de fixação sofram pequenos desvios pela acção dos ventos e até mesmo desgaste mecâni- co.

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Software de apoio ao dimensionamento (SMA Sunny Design)

Este software multilíngua e multi-local pode ser descarregado gratuitamente do site www.sma.deO programa permite fazer um cálculo rápido dos valores eléctricos de um sistema fotovoltaico consi- derando componentes disponíveis comercialmente e verifica ainda a compatibilidade dos diversos componentes do sistema permitindo depois a impressão de dados técnicos do projecto sob a forma de documentos padronizados.

p) No primeiro écran deste software define-se a latitude da instalação o número tipo e inclinação dos painéis

q) No segundo écran escolhe-se o inversor e o programa verifica compatibilidades de acordo com o número de módulos e o número de fileiras

r) No último visualizam-se os resultados e pode imprimir-se documentação necessária para o supor- te técnico do projecto

Escolha de Lâmpadas e Luminárias de baixo consumo para 12 V .

Recomenda-se: a) Lâmpadas fluorescentes compactas PLSE 4 pinos 9 watts. b) Tubular c/ inversor 12 volts (fluorescente) 9 e 11 watts; c) Consumo 80% menor que as comuns; d) Melhor luminosidade; e) Vida útil de 8.000 horas; f) Inversores para lâmpadas fluorescentes compactas PLSE e tubular.

Lâmpadas recomendadas Consumo em A/h

PLSE (4 pinos) Lâmpada 9w = 60w em 110/220V 0,75 A/h

Lâmpada fluorescente tubular 15 watts 1,30 A/h

Lâmpada fluorescente tubular 20 watts 1,70 A/h

Lâmpada fluorescente tubular 40 watts 2,00 A/h

“Lâmpadas “ Led 5 watts 0,42 A/h

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CAPÍTULO 9 –PROBLEMAS FREQUENTES

Erros em instalações de energias alternativas Não é invulgar ouvirmos a expressão "instalei um sistema alternativo de energia" mas não sinto uma poupança em termos de custos energéticos. Existem dois aspectos fundamentais que se têm de ter em conta numa instalação, que podem só por si, tornar o sistema inviável:

a) Cabos condutores, comprimento e secção inadequadas b) Excesso de consumo em relação às capacidades de produção ou armazenamento

Exemplo de análise de uma escolha de cabos Os painéis fotovoltaicos , normalmente, produzem valores muito baixos de tensão (12 a 48V). Se um painel de 190 W produzir 24V e 7,9 A na condição de Máxima Potência, usando duas fileiras em para- lelo com 11 painéis cada ( tensão de fileira 264 V CC) a potência produzida nos painéis será de 4180W. Se existir uma distância entre as fileiras 2, 5m, e forem usados 150 metros de cabo DC:

Será que posso colocar qualquer cabo ?

Supondo que pretendemos usar cabo de cobre com 2,5 mm 2

de secção. Cálculos teóricos aproximados Se não tivermos a resistência do cabo por Km dada pelo fabricante podemos considerar a resistivida -

de do cobre, cujo valor é de 0,017, ou seja, 1 metro de fio de cobre com 1mm 2 de secção tem 0,017

ohm de resistência eléctrica. Sendo assim, a resistência eléctrica de um material pode ser calculado por:

R= ρ l/s

a) s - Secção em mm 2

b) ρ - Resistividade em ohm*mm2/m c) l - Comprimento em metros

Se a distância que pretendemos colocar o gerador é de 150m a resistência do cabo será R= 0.017*150/2,5 = 1,02 Ohm. Deveremos sempre considerar a queda de tensão no condutor + adicionada à queda de tensão no condutor - Sendo a corrente de A,a queda de tensão no cabo é calculada pela utilização da Lei de Ohm U=RI onde nes- te caso teremos 2*1,02*15,8=16,16 V ou seja em percentagem 2*16,116/264=12,2%. As perdas em potência são P=R*I2=2*255,3W =510,6W

Ou seja, a utilização de cabo condutor de cobre com 2,5 mm 2

de secção, em 150 metros produz perdas totais de 12,2% da energia produzida, o que não é aceitável em termos de projecto. Como evitar as perdas dos cabos?

Existem duas opções: a) Aumentar a secção b) Aumentar a tensão de fileira

Efeito do aumento da secção do cabo Se verificarmos pela formula de cálculo da resistividade, a resistência de um condutor é inversamente proporcional à secção do cabo condutor, sendo assim, se aumentarmos a secção as perdas diminu- em

Neste exemplo, aumentando a secção para 4mm 2 as perdas passam a 3,8% sendo ainda considera-

das exageradas. Se aumentarmos mais a secção para 6mm 2 as perdas passam a 2,5% o que já é

considerado razoável.

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Efeito do aumento da tensão de fileira Se por hipótese pudéssemos colocar os 22 painéis numa única fileira teríamos metade da corrente e o dobro da tensão ou seja 528 V à máxima potência e 660V em vazio. As perdas nesse caso para cabo de 2,5mm2 seriam de 3% o que é aceitável. No entanto há algumas limitações tecnológicas no aumento da tensão de fileira devidas ao facto de que os inversores podem não suportar tensões como as antes descritas. Nunca poderemos esquecer que em circuito aberto os painéis de 24V debi - tam cerca de 30V no máximo. Sendo que raramente os inversores para esta potência suportam mais de 500V não temos como fazer o aumento de tensão. O método mais viável, é conseguir uma correcta localização dos componentes do sistema fotovoltaico de modo a minimizar os comprimentos dos condutores tanto do lado de CC como do lado de CA

É muito comum encontrar instalações em que não existiu cuidado em relação aos cabos e à coloca- ção dos sistemas de carga de baterias e inversão, tornando a instalação de produção de energia pou- co rentável ou mesmo inviável.

Exemplo de excesso de consumo no sistema Ao instalarmos um sistema de produção de energia próprio, ficamos com a noção que vamos ter energia grátis, e vamos ter, no entanto, temos de considerar o consumo que vamos ter. Supõe-se que adquirimos um sistema de 1000W (5 painéis de 200W 24 V) e instalamos o sistema com duas baterias de 12V com carga máxima de 150 A/h ligadas em série. O sistema é instalado numa habitação média e alimenta todos os sectores, basicamente a ideia é substituir a energia do for- necedor pela energia produzida pelo nosso sistema. A energia disponível é 150*24=3600Wh A bateria com carga máxima, consegue debitar no máximo 150*24=3600Watts durante uma hora, na habitação temos, máquina de lavar roupa, ferro de engomar, microondas, iluminação, placa eléctrica no fogão, iluminação etc etc etc. Considerando apenas alguns dos nossos aparelhos de uso comum, TV-100W, iluminação 10 lâmpa- das economizadoras de 11W cada-110W 1, frigorífico 300W -(Consideramos uma utilização de 30% do tempo), 1 computador desktop 500 W (com utilização de 2 horas diárias). Temos que se estiverem ligados em simultâneo a potência total consumida é 1010W Este conjunto de aparelhos conseguem funcionar 3h meia horas com as baterias completamente car- regadas. Mas o que acontece se ligarmos o microondas durante 10 minutos, engomarmos a roupa durante meia hora e ligarmos um aspirador 15 minutos? Um simples aspirador consome 2000W, ou seja, gasta a bateria em pouco mais de uma hora, mas o microondas durante 10 minutos consome o equivalente a 500W ou seja cerca de 14% da carga da bateria... (nem é preciso considerar o ferro de engomar ou o ar condicionado) a carga solicitada é muito elevada, o sistema apenas com estes aparelhos não consegue suportar o consumo durante muito tempo, solicitando uma carga acima do valor que a bateria pode debitar. Neste caso o sistema não serve para coisa nenhuma, porque o seu sub-dimensionamento torna inviável a sua utilização. A eficiência deste sistema é nulo, o sistema não suporta a carga pedida, rapidamente fica sem carga, não conseguindo suportar ou carregar o sistema em tempo útil

Será viável adquirir um pequeno sistema com painéis de potência total de 1000W e capacidade de ba - teria de 3600Ah?

Um sistema de produção de energia é viável se o consumo não exceder o máximo que o sistema pode debitar, deve-se por isso instalar o sistema para que com os aparelhos regularmente ligados não exceda o máximo de débito que o sistema permite. O sistema deve ser dimensionado para que no mínimo, consiga alimentar um sector que tenha um consumo diário máximo igual ou inferior ao máximo de carga das baterias. Um sistema energético de 1000W deve alimentar um sector e não a totalidade da habitação, deve por isso ser dimensionado para ter a melhor resposta em relação à carga e consumo e não utilizado para ligar tudo e mais alguma coisa.

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CAPÍTULO 10 –ESTUDO ECONÓMICO

ORÇAMENTO MODELO PARA UM SISTEMA FOTOVOLTAICO DE LIGAÇÃO À REDE CONFORME A NOVA LEI DE MICRO-GERAÇÃO

1. Gerador Fotovoltaico O gerador fotovoltaico é composto por 20 módulos fotovoltaicos da marca BP Solar, modelo BP 7175 S. Cada módulo tem uma potência máxima de 175 W, o que resulta numa potência total do gerador de 3,5 kW. Os 20 módulos ocupam uma área de 26 m². Permitem as seguintes configurações padrões quando montados num telhado inclinado:

(outras configurações a pedido) Os módulos serão instalados numa estrutura plana de alumínio, que vai ser fixada directamente em cima das telhas existentes.

2. Inversor O inversor indicado é o modelo Sunny Boy SB 3300 da marca SMA. Tem uma potência máxima de saída de 3600 W. Está incorporada a protecção CC ao lado da entrada dos módulos e vem equipado com o sistema ‘Grid Guard’, que respeita as normas de segurança para a interligação com a rede pública.

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3. Caixa de protecções Uma caixa de poli-carbonato IP65 contém as protecções do lado da saída CA: 1 Disjuntor magneto-térmico 2P 20A 1 Interruptor diferencial 25A/30mA As dimensões da caixa: 225 mm (L) x 200 mm (A) x 90 mm (P)

4. Contador O contador modelo SL7000 da marca Actaris é aprovado pela EDP e é fornecido com um modem GSM para cumprir as exigências da lei acerca da tele-contagem.

5. Instalação O preço da instalação inclui a mão-de-obra e o material de instalação como cabos, calhas, etc. Não inclui o cabo que liga ao contador/ramal nem os custos de deslocação do pessoal.

6. Opção Monitorização e Aquisição de Dados Para a monitorização do desempenho do sistema recomendamos um “datalogger” (registador) da marca SMA, modelo Sunny WebBox, que permite a visualização e o armazenamento dos dados da produção atra- vés de um computador.

7. Preços O preço global é composto conforme a tabela seguinte:

8. Condições de Pagamento 35% de adiantamento com a adjudicação 65% depois da conclusão das obras e da verificação do funcionamento técnico.

9. Impostos Aos preços apresentados, acresce o I.V.A. à taxa legal em vigor à data da factura.

10. Validade da Proposta A nossa proposta é válida por 30 dias a contar da presente data, findos os quais fica sujeita a confirmação.

11. Prazo de Entrega O prazo de entrega e início previsto da obra é de 6 semanas depois da adjudicação.

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CAPÍTULO 11 - MICRO-GERAÇÃO FOTO-VOLTAICA E EÓLICA COMBINADAS

Produção e Venda de Energia à Rede Eléctrica de Serviço Público (RESP) Regime legal aplicável :

Regime simplificado descrito no DL 363/2007 (Nov 2007)

Documentação Oficial

a) Decreto-Lei nº 363/2007, de 2 de Novembro b) Alteração ao Decreto-Lei nº 363/2007 , de 2 de Novembro c) Despacho com regras técnicas de aplicação (Formato PDF, 29 kb) d) Termo de Responsabilidade (Formato PDF, 15 kb) e) Minuta de contrato de fornecimento de energia f) Elementos para inscrição de entidades instaladoras (Formato PDF, 22 kb) g) Lista de entidades instaladoras h) Portaria das taxas de micropr odução i) Guia de microprodução

Proveitos garantidos por lei : a) Produção para venda energia fotovoltaica a 0,65 € / kWh em regime bonificado, até ao

5º ano. Do 6º ao 15º ano 0,503 € / kWh. b) A partir do 15º ano a instalação sai do regime bonificado e fica sujeita ao regime geral. c) Produção para venda energia eólica a 0,455 € / kWh / regime em bonificado.

MICRO-PRODUÇÃO DE ELECTRICIDADE DESTINADA A VENDA A finalidade da micro-produção é permitir conectar à rede eléctrica uma instalação fotovoltaica ou eó- lica para venda de toda a energia produzida, de modo a que, progressivamente, que se vá ampliando a percentagem de energia limpa disponível para o consumidor. Ligando à rede eléctrica de serviço público (RESP) uma instalação fotovoltaica ou eólica consegui- mos convertê-la numa pequena central produtora limpa. O governo obriga as grandes companhias eléctricas a comprar a energia produzida e a distribuí-la no mercado. Assim se consegue que os utilizadores possam consumir da rede uma parte de energia que provenha de fontes renováveis. O preço de venda da energia produzida está subvencionado. A título de exemplo : o actual preço de venda ao público é a 0,11 € / kWh e o preço de compra pela rede é de 0,65 €/ kW, isto é 5,9 vezes maior. Assim, o proprietário da instalação pode amortizar bem mais rápido o investimento e ter mesmo a mé- dio prazo, benefícios económicos desse investimento . O preço de compra da energia eléctrica produzida depende do método de geração e do ano em que é comprada: a) Para a energia de origem fotovoltaica é de 0,65 € / kW até ao 5º ano de exploração do sistema e

de 0,503€ /kW do 6 ao 15º ano b) Para a energia de origem eólica é de 0,455 € / kW até ao 5º ano de exploração do sistema e de

0,350€ / kW do 6 ao 15º ano c) Para outras origens da energia os valores de subvenção são menores. d) Para o regime geral não bonificado o preço de venda é igual ao preço de compra.

Investimento subvencionado O estado subvenciona a fundo perdido 30% do valor da instalação, com um limite máximo de 777€, por dedução directa no IRS das instalações particulares residenciais e ainda aplica a taxa de IVA in- termédia de 12 % aos painéis fotovoltaicos e aero-geradores.

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Além disso, o crédito para compra destes sistemas pode beneficiar de juro bonificado (juro nominal até dois pontos por abaixo do juro comercial médio bancário). Também podem existir subvenções das administrações Municipais ou dos governos Autónomos sob a forma de isenções ou reduções de taxas nos edifícios onde seja aplicada geração de energia eco- logicamente limpa.

Condições para venda de energia à Rede Eléctrica de Serviço Público (RESP) dentro do enquadramen- to do regime bonificado de acordo com o disposto no DL 363/2007 (Nov 2007):

CONDIÇÕES GERAIS: a) Considera-se micro-produção a produção de energia destinada a ser vendida à RESP

com potência não superior a 3,68 kW por instalação e ponto de consumo. b) Considera-se regime bonificado o regime de micro-produção com preços de venda à

RESP da energia produzida, com incentivos definidos por lei. c) Os incentivos actuais são: um preço de venda cerca de 5,9 vezes superior ao de compra

no caso de micro-produção fotovoltaica ou de cerca de 4,1 vezes mais no caso da micro- produção eólica.

d) Para os micro-produtores residenciais a potência máxima de produção instalada tem de ser inferior a 50% da potência contratada com a EDP

e) Para os micro-produtores residenciais é obrigatório ter um colector solar térmico instala- do, com um mínimo de 2 m2 de área

f) No caso de os micro-produtores serem condomínios, não é necessário ter colectores so- lares térmicos, mas é necessária uma auditoria energética, que defina as medidas de efi- ciência energética a implementar obrigatoriamente como condição prévia.

g) Contingente licenciável total por ano : 10 MWh (cerca de 4000 instalações foto-voltaicas ou 2400 instalações eólicas ou um valor intermédio, dependente dos pedidos de registo totais de cada tipo.

h) Possibilidade do pagamento da energia fornecida ser feito directamente a uma instituição financeira, no caso do produtor ter recorrido a crédito ou leasing

CONDIÇÕES PARTICULARES PARA A MICRO-PRODUÇÃO FOTO-VOLTAICA CONDIÇÃO VALOR Potência Máxima 3,68 kW

Tarifa (0 -5º ano) 650 € por MWh

Tarifa (6º ao 15º) 503 € por MWh

Energia máxima remunerada por ano 2,4 MWh por ano por cada kWp instalado = 8,832 MWh

Valor máximo recebido pelo micro-produtor, por ano pela venda de energia

5.740 €

CONDIÇÕES PARTICULARES PARA A MICRO-PRODUÇÃO EÓLICA CONDIÇÃO VALOR

Potência Máxima 3,68 kW

Tarifa (0 -5º ano) 455 € por MWh

Tarifa (6º ao 15º) 350 € por MWh

Energia máxima remunerada por ano 4 MWh por ano por cada kWp instalado= 14,720 MWh

Valor máximo recebido pelo micro-produtor, por ano pela venda de energia

6.697 €

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Processo de Licenciamento Para instalar uma unidade de micro-produção, o interessado deve proceder ao seu registo no Sistema de Registo da Micro-produção (SRM) mediante o preenchimento de formulário “on-line”, que estará disponível no sítio da Internet da Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG) com o endereço http://www.renovaveisnahora.pt.

a) Em caso de correcto preenchimento do formulário e não estando ultrapassados os limites de potência previstos, o registo é aceite a título provisório, até ao pagamento da taxa aplicável, no prazo máximo de 5 dias úteis.

b) Após o registo provisório, o requerente tem 120 dias para instalar a unidade de micro-produção regis- tada e requerer o certificado de exploração através do SRM.

c) No caso de o produtor pretender efectuar alguma alteração na instalação de micro-produção, deve proceder a novo registo aplicável à totalidade da instalação, que substitui o anterior, mantendo-se a data da instalação inicial.

d) O certificado de exploração é emitido na sequência de inspecção, que deve ser efectuada nos 20 dias subsequentes ao pedido.

e) Na inspecção é verificado se as unidades de micro-produção estão executadas de acordo com a re- gulamentação em vigor, se a instalação de utilização cumpre com os requisitos previstos para acesso ao regime bonificado, se o respectivo contador cumpre as especificações e está correctamente insta- lado e devidamente selado, e foram efectuados os ensaios necessários para verificar o adequado funcionamento dos equipamentos.

f) Se a unidade de micro-produção estiver em condições de ser ligada à Rede Eléctrica de Serviço Pú- blico (RESP), é entregue pelo inspector o relatório de inspecção que, no caso de parecer favorável, substitui o certificado de exploração a remeter posteriormente ao produtor pela entidade responsável pelo SRM.

g) No caso de não emissão de parecer favorável é entregue no próprio dia da inspecção uma nota com as cláusulas que devem ser cumpridas para colmatar as deficiências encontradas

h) ESTUDOS ECONÓMICOS Na micro-geração em regime bonificado devemos considerar sempre que o objectivo é obter rentabili- dade económica do investimento e não apenas reduzir os custos com a energia ou obter benefícios ambientais, pois estes são apenas efeitos colaterais benéficos desse mesmo investimento.

Pressupostos: a) As tecnologias de geração eléctrica fotovoltaica ou eólica são tecnologias maduras, sendo o compor-

tamento dos equipamentos previsível durante largos períodos de tempo. b) Prevê-se que a vida útil dos equipamentos produzidos actualmente seja superior a 15 anos. c) Prevê-se que os avanços tecnológicos nestas tecnologias criem novas gerações de equipamentos,

com intervalo não inferior a 5 anos. ( A título de exemplo: nas Tecnologias de Informação e nas Tele- comunicações esse período está actualmente em apenas 6 meses e ainda pode acelerar). É habitual considerar que o tempo em que os equipamentos se tornam tecnologicamente obsoletos será de o tempo de 2 gerações ou seja 10 anos. De qualquer modo, verifica-se que os equipamentos continu- am funcionais quase o dobro deste tempo, sendo capazes de produzir electricidade de modo seme- lhante às condições iniciais da instalação.

d) Então tem de ser garantido que o retorno do investimento não ultrapasse os 10 anos, sendo desejá- vel que seja menor e se aproxime do tempo estimado para a renovação de gerações tecnológicas ou seja de 5 anos.

e) Prevê-se que os custos dos combustíveis derivados do petróleo aumentem drasticamente, arrastando atrás de si os custos da energia eléctrica. (A título de exemplo : em Maio de 2006 para cálculo da ren - tabilidade do bio-diesel considerava-se o custo do crude a cerca de 150 USD / barril em 2008 e as previsões actuais mais conservadoras dão esse custo a 172 USD / barril em 2009 e 200 USD / barril em 2010 e valores ainda superiores após essa data.

f) Não se prevê a descoberta de fontes de energia mais baratas do que os combustíveis fósseis antes de 2025 (data estimada para a entrada em exploração comercial da primeira central de fusão nuclear)

g) 7 – Prevê-se que mesmo passado o período de bonificação de 10 anos o preço de venda da energia seja idêntico ao preço de compra e que este seja de cerca de 4 a 5 vezes os actuais 11 cêntimos. (o actual valor parece insustentável já a curto prazo )

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h) RETORNO DO INVESTIMENTO PARA UMA INSTALAÇÃO DE MICRO-GERAÇÃO FOTO-VOLTAI- CA NAS CONDIÇÕES DO REGIME BONIFICADO Para os limites de potência actuais de 3,68 kW e considerando um período médio de 5 horas úteis de insolação máxima por dia em Portugal, durante 9 meses por ano, temos 1350 horas de aptidão para geração da potência de 3,68 kW, o que dá 4968 kWh de energia injecta- da na rede. Este valor está abaixo dos 8862 kWh máximos passíveis de remuneração. O valor correspondente recebido por ano será 4,968*650=3229 € nos primeiros cinco anos e de 2499 € do 6º ao 10 ano. Como o investimento actualmente se cifra em cerca de 25000 €, sendo dedutíveis no máximo 777 € no IRS do primeiro ano, o período de amortização desse investimento é de 5+(25000 – 777- 5*3229)/2499= 8,2 anos Como os proveitos anuais ficam abaixo de 5000 €, nos termos da lei são isentos de IRS. Os lucros estimados nos primeiros 15 anos são 6,8*2499=16993 € o que corresponde a uma taxa global de 67,9 % ou uma taxa média anual de 4,52% ou seja acima do valor actual de um depósito a prazo.

RETORNO DO INVESTIMENTO PARA UMA INSTALAÇÃO DE MICRO-GERAÇÃO EÓLICA NAS CONDI- ÇÕES DO REGIME BONIFICADO

Para os limites de potência actuais de 3,68 kW, considerando um período médio de 3 horas de vento útil por dia em Portugal, durante 12 meses por ano, temos 1095 horas de aptidão para geração da potência de 3,68 kW, o que dá 4030 kWh de energia injecta- da na rede. Este valor está abaixo dos 14720 kWh máximos passíveis de remuneração para este tipo de micro-geração. O valor correspondente recebido por ano será 4,030*455=1834 € nos primeiros cinco anos e de 1411 € do 6º ao 10 ano. Como o investimento actualmente se cifra em cerca de 15000 €, sendo dedutíveis no máximo 777€ no IRS do primeiro ano, o período de amortização desse investimento é de 5+(15000 – 777- 5*1834)/1411=8,6 anos Como os proveitos anuais ficam abaixo de 5000 €, nos termos da lei são isentos de IRS. Os lucros estimados nos primeiros 15 anos são 6,4*1411=9030 € o que corresponde a uma taxa glo - bal de 9030/15000=60,2 % ou uma taxa média anual de 4 % ou seja próximo do valor actual de um depósito a prazo.

RETORNO DO INVESTIMENTO PARA UMA INSTALAÇÃO DE MICRO-GERAÇÃO COMBINADA FOTO- VOLTAICA+EÓLICA NAS CONDIÇÕES DO REGIME BONIFICADO

Neste tipo de instalação consegue-se maximizar o número de horas dia com aptidão para a micro-ge- ração à potência máxima que se pode injectar na rede e por conseguinte maximizar o rendimento económico da instalação. Pode-se ter por tipo de energia menor potência instalada ou seja menos painéis fotovoltaicos e aero- geradores de menor potência, de modo a que os custos totais fiquem dentro de valores razoáveis. Uma instalação típica de micro-geração combinada custará cerca de 30000 Euros com a repartição de potência de 3,68 kW fotovoltaica + 1 kW eólica. Para a micro-geração fotovoltaica considerando um período médio de 5 horas de insolação útil por dia em Portugal durante 09 meses por ano, temos 1350 horas de aptidão para geração da potência de 3,68 kW o que dá 4968 kWh de potência injectada na rede. Este valor está abaixo dos 8862 14720 kWh máximos passíveis de remuneração para este tipo de micro-geração. O valor correspondente recebido por ano será 3229 € nos primeiros cinco anos e de 2499 € do 6º ao 10 ano. Para a micro-geração eólica, considerando um período médio de 3 horas de vento útil por dia em Por- tugal durante 12 meses por ano, temos 1095 horas de aptidão para geração da potência de 1 kW o que dá 1095 kWh de potência injectada na rede. Este valor está abaixo dos 14720 kWh máximos pas- síveis de remuneração para este tipo de micro-geração. O valor correspondente recebido por ano será 1,095*455=498 € nos primeiros cinco anos e de 383 € do 6º ao 10 ano. Na prática o sistema eólico destina-se a permitir injectar na rede os 3,68KW durante mais horas pro- longando o período diário útil para a geração de energia.

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Assim o rendimento combinado mensal será 3229+498=3727 € do primeiro ao quinto ano e 2499+383=2882 € do 6º ao 10º ano

Com o investimento previsto de cerca de 28000 €, sendo dedutíveis no máximo 777 € no IRS do pri - meiro ano, o período de amortização desse investimento é de 5+(28000 – 777-5*3727)/2882= 7,98 anos . Como os proveitos anuais ficam abaixo de 5000 €, nos termos da lei são isentos de IRS.

Os lucros estimados nos primeiros 15 anos são 7,02*2882=20232€ o que corresponde a uma taxa global de 20232/28000=72,3 % ou uma taxa média anual de 4,8 % ou seja acima do valor actual de um depósito a prazo.

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CAPÍTULO 12 –LEGISLAÇÃO NACIONAL E COMUNITÁRIA

Para a produção de energia eléctrica a partir das fontes de energia renováveis, existem em Portugal, basica- mente, dois mecanismos de apoio:

i) um regime jurídico, que considera uma remuneração diferenciada por tecnologia das FER e respecti- vo regime de exploração;

ii) ii) e uma medida de apoio ao investimento inicial de projectos de produção de energia a partir das FER.

Em termos da meta 150 MW (conforme Resolução do Conselho de Ministros nº 63/2003), sobre o actual en- quadramento legal no que respeita ao potencial de expansão nacional dos investimentos na área da energia fotovoltaica, poderemos fazer dois tipo de comentários, que talvez nos possam ajudar a entender o seu real valor. Por um lado, no que respeita ao valor anterior de 50 MW, sem dúvida alguma de que se tratou de um importante aumento, revelando uma actual perspectiva de crescente interesse por parte do Governo Portu- guês. Por outro lado, em termos do enquadramento desta meta no que respeita a resultados de estudos efec- tuados sobre o cenário energético nacional, será de realçar os estudos efectuados pela REN, onde é referido, para o horizonte de 2010, uma possibilidade de evolução da potência instalada até 400 MW, no que respeita à injecção de energia eléctrica na rede pública de distribuição a partir de sistemas fotovoltaicos. Diplomas Publicados Entre os diplomas já publicados em Portugal com especial interesse para a produção de energia eléctrica a partir das FER, e com especial interesse no âmbito de intervenção do presente documento – produção de energia eléctrica a partir de sistemas fotovoltaicos, temos os seguintes Decretos Lei e Portarias: Decreto – Lei 313-95 de 24 de Novembro: Estabelece no âmbito do SEI, o regime jurídico do exercício de actividade de produção de energia eléctrica em aproveitamentos hidroeléctricos, bem como da produção de energia eléctrica a partir das FER. Decreto Lei Nº 168/99 de 18 de Maio: Revê o regime aplicável à actividade de produção de energia eléctri- ca, no âmbito do Sistema Eléctrico Independente (SEI), que se baseia na utilização de recursos renováveis. A presente legislação estabeleceu uma tarifa diferenciada para a entrega de energia eléctrica na rede pública de distribuição. Regula a actividade de produção de energia eléctrica integrada nos termos do Decreto-Lei nº182/95,de 27 deJulho. Portaria nº 198/2001, de 13 de Março, que criou a “Medida de Apoio ao Aproveitamento do Potencial Ener- gético e Racionalização de Consumos” (MAPE), por sua vez já alterada pela Portaria nº 1219-A/2001, de 23 de Outubro. Decreto-Lei nº 312/2001 de 10 de Dezembro: Define o novo regime de gestão da capacidade de recepção de energia eléctrica nas redes do Sistema Eléctrico de Serviço Público, proveniente de centros electro-produ - tores do Sistema Eléctrico independente. Decreto-Lei nº 339 - C/2001 de 29 de Dezembro: Actualizou o Dec. Lei nº 168/99 de 18 de Maio, que define o regime aplicável à remuneração da produção de energia eléctrica, no âmbito da produção em regime espe- cial do Sistema Eléctrico Independente (SEI). A Tarifa verde, que considera uma mais valia em função dos benefícios ambientais proporcionados, determina uma tarifa diferenciada positiva, no que respeita à remune- ração do kWh produzido a partir de fontes renováveis vendido à rede eléctrica pública Decreto-Lei nº68/2002 de 25 de Março: Regula o exercício da actividade de produção de energia eléctrica em baixa tensão (BT). Portaria nº 764/2002 de 1 Julho: Estabelece os tarifários aplicáveis às instalações de produção de energia eléctrica em baixa tensão, licenciadas ao abrigo do Dec.-Lei nº 68/2002. Portaria n.º 383/2002 de 10 de Abril: No contexto do Programa E4, foi necessário proceder a alguns ajusta- mentos na portaria nº 198/2001, de 13 de Março, que criou a “Medida de Apoio ao Aproveitamento do Poten- cial Energético e Racionalização de Consumos” (MAPE), por sua vez já alterada pela Portaria nº 1219- A/2001, de 23 de Outubro. É definido um regime de incentivos financeiros, num contexto de atribuição de sub- sídios reembolsáveis e a fundo perdido, considerando como elegíveis os projectos relativos a centros de pro - dução de energia eléctrica com utilização de fontes renováveis. Esta medida, inserida no eixo 2 do Programa Operacional da Economia (POE) do QCA III, estará em vigor no período entre 2000 a 2006. Portaria 949 A/2006, de 11 de Setembro. Regras Técnicas de Instalações Eléctricas de Baixa Tensão – RTI- EBT (Decreto – Lei n.º 101/07, de 02 de Abril Decreto-lei 225/2007que concretiza um conjunto de medidas ligadas às energias renováveis previstas na es- tratégia nacional para a energia, estabelecida através da Resolução do Conselho de Ministros n.o 169/2005, de 24 de Outubro. Decreto – Lei 363-2007 de 2 de Novembro. Estabelece o regime simplificado da Micro-Geração - Produção e Venda de Energia à Rede Eléctrica de Serviço Público (RESP) Alteração ao Decreto-Lei nº 363/2007, de 2 de Novembro

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Despacho com regras técnicas de aplicação Resolução do Conselho de Ministros nº 80/2008 de 5 de Maio. Aprova o Plano Nacional de Acção para a Eficiência Energética (2008-2015). Portaria 201/2008, de 22 de Fevereiro, Define as taxas a cobrar no âmbito da prestação de serviços relati- vos ao registo da instalação de micro-produção no SRM e da realização de uma eventual segunda inspecção(re-inspecção) tendo em vista a emissão doo respectivo certificado de exploração

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CAPÍTULO 13 –ANEXOS

Anexo I – Normas de Índice de Protecção IP

IP XY X = Primeiro Número Característico

0 Não protegido. 1 Protegido contra objectos sólidos maiores que 50 mm. 2 Protegido contra objectos sólidos maiores que 12 mm. 3 Protegido contra objectos sólidos maiores que 2,5 mm. 4 Protegido contra objectos sólidos maiores que 2,5 mm 5 Protegido contra a poeira 6 Totalmente protegido contra a poeira

Y = Segundo Número Característico.

0 Não protegido 1 Protegido contra quedas verticais de gotas de água 2 Protegido contra queda de gotas de água para uma inclinação máxima de 15º 3 Protegido contra água aspergida (salpicos) 4 Protegido contra projecções de água 5 Protegido contra jactos de água 6 Protegido contra ondas do mar 7 Protegido contra imersão 8 Protegido contra submersão

(normalmente, isto significa que o equipamento é hermeticamente selado, mas para cer- tos tipos de equipamento pode significar que a água pode penetrar em quantidade que não provoque efeitos prejudiciais).

Letra Suplementar A – Uma grande superfície do corpo humano tal como a mão ( Não impede a penetração intencio- nal). Prova com esfera de 50 mm B – Os dedos ou objectos análogos que não excedam o comprimento de 80 mm. Prova com dedo de diam=12 e comp= 80 mm C – Ferramentas, arames , etc com diâmetro ou espessura superior a 2,5 mm. Prova com vareta de diam=2,5 mm e comp=100 mm D – Arames ou fitas com espessura superior a 1mm . Prova com vareta de diam=1 mm e Comp= 100 mm S - O ensaio de protecção contra a penetração prejudicial de água deve ser efectuado com o equipamento em repouso M - O ensaio de protecção contra a penetração de água deve ser efectuado com o equipamento em funcionamento W - (Colocado imediatamente após as letras JP) – O equipamento é projectado para utilização sob condições atmosféricas específicas e previsto com medidas ou procedimentos complementa- res de protecção. Tanto as condições atmosféricas especificadas como as medidas ou procedi- mentos complementares de protecção devem ser objecto de acordo entre fabricante e usuário.

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Anexo II - BIBLIOGRAFIA

Fórum ”Energias Renováveis em Portugal – Uma Contribuição para os Objectivos de Política Energética e Ambiental”, INEPTO/ ADENSE/DE, 2003. “Energia para o Futuro: Fontes de Energia Renováveis”, Livro Branco para uma Estratégia e Plano de Acção Comunitários. Comissão Europeia. “Metas Indicativas Relativas à Produção de Electricidade a partir de Fontes de Energia Renováveis em Portugal”, DE, Janeiro 2003. Colares Pereira, M. (1998). Energia Solar. Energia Solar na Indústria, as Aplicações Térmicas, Activas e Passivas. Cadernos de Ambiente AIP, Nº 3, pp.12-15. Rodrigues, A. e Ferreira, M. (1998). Energia Eólica. Situação Actual e Perspectivas. Cadernos de Ambiente AIP, Nº 3, pp.16-19. Falcão, A. (1998). Energia dos Oceanos. O caso Particular da Energia das Ondas. Cadernos de Ambiente AIP, Nº 3, pp.20. “A Energia Eólica e o Ambiente”, Instituto do Ambiente, Janeiro 2003.

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ANEXO III – TABELAS DE CONVERSÃO DE UNIDADES

Factores de Conversão

MEDIDAS UTILIZADAS EM ENERGIA SOLAR

Definições

British Thermal Unit (Btu): Unidade de energia. Quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma libra (unidade inglesa de massa) de água em um grau Fahrenheit (1 ºF) sob pressão atmosférica normal. Caloria (cal): Unidade de energia. Quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de um grama de água em 1 ºC, de 14,5 ºC a 15,5 ºC, sob pressão atmosférica normal. Joule (J): Unidade de trabalho, de energia e de quantidade de calor. O joule é o trabalho produzido por uma força de 1 newton que leva o ponto de aplicação dessa força a deslo- car-se por uma distância de 1 metro na direção da força. Newton (N): Unidade de força. O newton é a força que, quando aplicada a um corpo de massa igual a 1 quilograma, atribui-lhe a aceleração constante de 1 metro por segundo quadrado na direção da força. Tonelada equivalente de petróleo (tep): Unidade de energia. A tep é utilizada na comparação do poder calorífero de diferentes formas de energia com o petróleo. Uma tep corresponde à energia que se pode obter a partir de uma tonelada de petróleo padrão. Watt (W): Unidade de potência. O watt é a potência de um sistema energético no qual é transferida, contínua e uniformemente, a energia de 1 joule por segundo. Watt-hora (Wh): Unidade de energia. Energia transferida uniformemente por um sistema de potência igual a 1 watt durante uma hora.

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Múltiplos de unidades de energia UN / Múltiplo. x103 x106 x109 x1012 x1015 x1018

joule kJ MJ GJ TJ PJ EJ

British Ther- mal Unit (Btu)

kBtu MBtu GBtu TBtu PBtu EBtu

caloria (cal) kcal Mcal Gcal Tcal Pcal Ecal

tonelada equi- valente de pe- tróleo (tep)

ktep Mtep Gtep Ttep Ptep Etep

watt-hora (Wh)

kWh MWh GWh TWh PWh EWh

Relação entre unidades . Exponenciais Equivalências Relações Práticas

(k) kilo = 103 1 m3 = 6,28981 barris

(M) mega = 106 1 barril = 0,158987 m3 1 tep ano = 7,2 bep ano

(G) giga = 109 1 joule = 0,239 cal 1 bep ano = 0,14 tep ano

(T) tera = 1012 1 Btu = 252 cal = 60.228 J 1 tep ano = 0,02 bep dia

(P) peta = 1015 1 m3 de petróleo = 0,872 t (em 1994)

1 bep dia = 50 tep ano

(E) exa = 1018 1 tep = 10.000 Mcal

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ANEXO IV – MEMÓRIA DESCRITIVA DE UMA INSTALAÇÃO DE MICRO-GERAÇÃO

MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA

1 - INTRODUÇÃO

O presente Projecto tem como objectivo o licenciamento junto das entidades competentes e a posterior exe- cução de uma instalação eléctrica destinada à produção de energia eléctrica a partir de painéis solares foto - voltaicos para venda à RESP (Rede eléctrica de Serviço Público), nos termos do enquadramento legal das instalações eléctricas de produção designadas de Micro-geração, de acordo com os preceitos regulamentares aplicáveis e as boas regras técnicas.

Assim, as disposições regulamentares aplicáveis, são:

4. ( Decreto – Lei n.º 363/07, de 02 de Novembro) , que estabelece o regime jurídico aplicável à produ- ção de electricidade por intermédio de unidades de micro-produção e que prevê que a electricidade pro- duzida se destine predominantemente a consumo próprio,sendo o excedente passível de ser entregue a terceiros ou à rede pública, com o limite de 150 kW de potência no caso de a entrega ser efectuada à rede pública.

5. ( Resolução do Conselho de Ministros nº 80/2008 de 5 de Maio) que aprova o Plano Nacional de Ac- ção para a Eficiência Energética (2008-2015).

6. (Portaria 201/2008 , de 22 de Fevereiro),que define as taxas a cobrar no âmbito da prestação de servi- ços relativos ao registo da instalação de micro-produção no SRM e da realização de uma eventual segun- da inspecção(re-inspecção) tendo em vista a emissão doo respectivo certificado de exploração

7. (Decreto-lei 225/2007), que concretiza um conjunto de medidas ligadas às energias renováveis pre- vistas na estratégia nacional para a energia, estabelecida através da Resolução do Conselho de Ministros n.o 169/2005, de 24 de Outubro.

8. (Decreto-Lei 68/2002) que regula a actividade de produção de energia eléctrica em baixa tensão (BT) destinada predominantemente a consumo próprio, sem prejuízo de poder entregar a produção excedente a terceiros ou à rede pública.

9. Regras Técnicas de Instalações Eléctricas de Baixa Tensão – RTIEBT ( Portaria 949 A/2006, de 11 de Setembro)

10. (Decreto – Lei n.º 101/07, de 02 de Abril)

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2 – MEMÓRIA DESCRITIVA

2.1 – Descrição geral do sistema

A instalação eléctrica deve ser constituída por um conjunto produtor de energia eléctrica em corrente contí - nua obtida por conversão directa da energia da luz solar em energia eléctrica, por intermédio de células foto- voltaicas, agrupadas em módulos encapsuladas em painéis estanques, que lhes conferem protecção mecâni- ca e contra agentes atmosféricos e fornecem os meios de montagem em estruturas com a topologia que ma- ximize a recepção de energia radiante, que associados da forma correcta vão alimentar um dispositivo con- versor de corrente contínua em corrente alterna sinusoidal, com as características de tensão, frequência, fase iguais às da RESP, para permitir a sua interligação nos termos regulamentares. Esse equipamento de- nominado INVERSOR terá incorporada uma limitação de potência máxima de CA produzida que será sua a potência nominal.

A potencia nominal do INVERSOR será nos termos regulamentares a potência máxima contratualizada para fornecer à rede no âmbito da Micro-geração

A energia de saída fornecida à rede será contada por um CONTADOR munido de um dispositivo que per - mita a a sua leitura remota (tele-contagem).

O diagrama de blocos da instalação em modo figurativo é representado na fig 1

2.2 – Solução de interligação

A solução de interligação à rede pública é a re- comendada no Guia para a Certificação Energé- tica editado pelo Portal Renováveis na Hora como solução A para a unidade de Micro-produ- ção ser ligada à RESP em cabo subterrâneo através da Portinhola existente representada na fig 2

2.3 - Orientação dos painéis solares

Os painéis deverão ser virados a sul com uma inclinação em relação à horizontal numericamen- te igual à latitude do local de instalação com uma tolerância de -5º a +15º de modo a que a efici- ência energética ao meio dia seja superior a 95% da eficiência máxima especificada pelo fa- bricante dos painéis.

Fig 1

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fig 2

2.4 – Potência, tensão, quantidade e associação dos painéis

O sistema fotovoltaico será constituído por painéis com potência máxima nominal de 180W e tensão nominal de 23,7 V (24V), interligados numa série de 20 elementos que proporcionará aos seus terminais uma tensão nominal de 480 V (CC) Cada painel deve possuir conectores estanques adequados para uma instalação exterior nas condições cli- matéricas médias existentes em Portugal

2.5 – Canalização eléctrica (Condutores de interligação de corrente continua)

Os condutores de transporte da corrente contínua serão independentes para cada polaridade nas cores regu- lamentares com alma em cobre multifilar flexível, de secção adequada à corrente necessária para produzir a potência nominal da instalação, revestidos a XLPE não propagante da chama e de elevada resistência aos agentes atmosféricos e aos raios ultravioletas, nominalmente certificados pelo fabricante para funcionamento em instalações de produção de energia solar, em canalizações interiores ou exteriores, com com as certifica - ções IEC 60332.1 e CEI 20.29

2.7 – Canalização eléctrica (Condutores de interligação de corrente alterna) Os condutores de transporte de corrente alterna do INVERSOR para a portinhola da entidade distribuidora de energia serão do tipo padrão usado nas instalações eléctricas com alma de cobre de secção adequada à cor- rente necessária para uma potência de 3,68 KW em 220 V CA, revestidos a PVC do tipo H05V com um míni - mo de 6 mm2 de secção

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2.7 – Canalizações eléctricas (tubagem e caminhos de cabos)

As canalizações serão constituídas por tubo de 50 mm de diâmetro regulamentarmente adequado para insta - lações eléctricas e serão embebidas nas paredes do edifício ou fixados aos elementos estruturais adequados nas zonas técnicas do edifício, constituído troços rectos sendo as mudanças de direcção feitas com raio de curvatura adequado que não produza deformação no diâmetro interior do tubo. Quando no exterior da paredes as canalizações serão constituídas por calha técnica DLP de 100x50 mm com os acessórios adequados para fazer um correcto percurso dos condutores

2.8 – Interruptor de corrente contínua

O circuito de corrente contínua possuirá um interruptor bipolar com tensão de funcionamento até 1000 V e com uma corrente nominal adequada à corrente contínua necessária para o INVERSOR produzir a potência nominal e um poder de corte de pelo menos 2 KA. Este interruptor permitirá executar com segurança as ope- rações de manutenção quer nos painéis quer no INVERSOR com as características não inferiores a: - Classe de isolamento : IP65 - De acordo com o padrão europeu : IEC 60947-1/3 - Certificado por organismos reconhecidos na CE

2.9 – Interruptor de corrente alterna

O circuito de corrente alterna possuirá um interruptor bipolar de 25A, (com poder de corte de 3KA), entre o IN- VERSOR e o contador de energia de saída destinado a permitir isolar da rede o inversor sem para operações de manutenção. Esse interruptor será do tipo modular para montagem em calha DIN de características não in- feriores ao da marca Legrand modelo LEXXIC-2P. É recomendável que esse interruptor possua protecção di- ferencial de 300mA.

2.10 – Seccionador fusível do circuito de saída de corrente alterna

A interligação à portinhola existente do condutor de fase deve ser feita através de um seccionador-fusível de 16 A, ou outro valor indicado pelo distribuidor da energia e aceite pela entidade inspectora e certificadora.

2.11 – Inversor (Conversor CC-CA)

O equipamento conversor da corrente contínua gerada pelos painéis fotovoltaicos, em corrente alterna para fornecer à RESP será do tipo ondulador electrónico monofásico, com com transformador e isolamento galvânico entre os circuitos de CC e de CA, com protecção intrínseca no lado de CA contra curto circuitos ex- ternos, com limitação da potência máxima de CA gerada, com potência nominal de pico de 3600 VA, com saí- da de dados de estado, leituras e controlo remoto via modem, de características globalmente não inferiores às do de marca SMA modelo Sunny Boy 3300, incluindo as garantias de durabilidade e resistência mecânica.

2.11 – Comunicador (Comunicador bidireccional de dados via cabo Ethernet)

Deverá existir um sistema de comunicação de dados 100% compatível com o inversor de acordo com o fa- bricante do mesmo, que permita a monitorização do estado da rede e leitura remota de dados coligidos nesse inversor, quer via Ethernet quer via modem esse sistema não poderá ter funcionalidades e características glo- bais inferiores ao da marca SMA modelo WebBox.

2.12 – Ligação à terra de todas as estruturas metálicas

A ligação a terra de protecção de todas as estruturas metálicas da instalação é regulamentarmente obrigató- ria, sendo o painéis interligados entre si por meio de cabo de 6 mm2 depois ligado ao condutor geral de pro- tecção por um cabo de mm2

2.13 – Painéis fotovoltaicos

A instalação deverá ser constituída por uma associação série de 20 painéis fotovoltaicos com potência no- minal de 180 W e tensão de saída nominal de 24 V. Os painéis deverão ser estanques mecanicamente resis-

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tentes às condições adversas de temperatura vento e chuva extremas de Portugal. Deverão ter uma garantia de vida útil superior a 10 anos.

Deverão ter características globais não inferiores aos da marca Convergir modelo C 180 M. Deverão ser montados no telhado por meio de estruturas constituídas por elementos autorizados pela pela

marca dos painéis com a face virada a sul e com uma inclinação em relação à horizontal de 41º conforme as figuras abaixo.

As travessas de fixação deverão ser em perfilado de alumínio anodizado de dimensões adequadas de ca- racterísticas não inferiores às da marca Interstício modelo Futura

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2.14 Contador de energia de saída

O contador da energia entregue à rede deverá ser digital multifunções de tipo homologado para interliga- ção à RESP com capacidade para tele contagem e capacidade para interligação a modem por meio de portas série RS232/485 através de modem GSM de característica não inferiores ás da marca Actaris modelo SL7000

3 – MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

3.1 – Circuito de corrente contínua Potência máxima debitada pela associação de série de 20 painéis solares de 180 W P=180X20=3600W Tensão aos terminais da associação de série de 20 painéis solares de 24 V V= 24X20= 480 V Corrente máxima debitada em Corrente Contínua I=3600/480=7,5 A 3.1.1 Cabo O cabo escolhido do tipo cabo solar XLPE com secção de 4mm2 com um comprimento de cerca 30 m está

conforme o critério de aquecimento dado que a sua corrente nominal máxima é de 56 A para as condi- ções ambientais típicas de Portugal continental e tipo de canalização escolhida (condutores individuais)

O cabo escolhido está conforme o critério das quedas de tensão dado que a sua resistência nominal é de 5,09 Ohm/Km sendo a queda de tensão produzida pela corrente máxima de 7,5 A e o seu comprimento de cerca de 30 m

V=7,5*5,09*0,03= 1,145V ou em percentagem da tensão nominal 0,2%

3.1.2 - Tubos e caminhos de cabos Os tubos e caminhos de cabos escolhidos são de 50 mm de diâmetro, suficientes para os dois condutores

de cabo eléctrico do tipo solar de 4 mm2 de secção.

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ANEXO V - MANUAL DE UTILIZADOR DA INSTALAÇÃO

O manual de utilizador da instalação é constituído pelos manuais de utilizador dos equipamentos constituintes, em conjunto com as presentes instruções

a) INSTRUÇÕES GERAIS E DE SEGURANÇA b) OPERAÇÃO c) MANUTENÇÃO d) MONITORIZAÇÃO E CONTROLO

INSTRUÇÕES GERAIS E DE SEGURANÇA

O sistema solar fotovoltaico é destinado a operação automática permanente sem necessidade de intervenção do utilizador! Todas as intervenções de carácter técnico devem ser feitas por técnico habilitado a trabalhos eléctricos em tensão! Devem ser sempre consultadas as instruções dos fabricantes que acompanham os equipamentos principais (painéis, inversor, regulador e baterias) e em caso de intervenção do utilizador devem, sempre ser estritamen- te seguidas recomendações dos fabricantes, do projectista do sistema, do instalador, da companhia distribui - dora de electricidade da RESP e em geral de toda a regulamentação vigente.

ATENÇÃO! PERIGO DE MORTE POR ELECTROCUSSÃO! Numa instalação fotovoltaica, tanto ao nível dos painéis como ao nível da rede, existem tensões eléctricas letais para o ser humano, mesmo em contactos ocasionais imperfeitos com os condutores e eventualmente com as partes metálicas acessíveis.

O utilizador deve certificar-se que os condutores e tubagens do circuito de terra de protecção nunca sejam danificados ou interrompidos por obras ou acidentes Os condutores eléctricos da instalação, podem estar em tensão mesmo quando há interrupção da rede por parte da empresa distribuidora dado que a instalação FV gera corrente eléctrica mesmo com baixa ilumina - ção.

ATENÇÃO! PERIGO DE MORTE POR EXPLOSÃO E INCÊNDIO! É rigorosamente proibido armazenar quais- quer tipos de produtos voláteis inflamáveis ou combustíveis nas proximidades dos equipamentos da instala- ção fotovoltaica

O utilizador deve certificar-se que o inversor, as baterias e o regulador de carga, estejam sempre com os res- pectivos compartimentos arejados e desobstruídos.

ATENÇÃO! PERIGO DE ACIDENTES GRAVES SE OS PAINÉIS SE SOLTAREM POR ACÇÃO DO VENTO! A maioria das estruturas e painéis somente suporta ventos até 120Km/h

O utilizador deve chamar os técnicos de instalação ou manutenção sempre que por observação fique com dú- vidas sobre o estado das estruturas de fixação dos painéis. São sinais de perigo:

1- as deformações na estrutura de suporte dos painéis 2- a presença de corrosão visível 3- a existência de rachadelas nas paredes placas de tecto ou telhados onde se amarrem as estrutu -

ras de suporte 4- avisos meteorológicos de alerta vermelho, sobre ventos com velocidades superiores a 120Km/h

É NECESSÁRIO TER UM SEGURO DE RESPONSABILIDADE CIVIL QUE CUBRA A EVENTUALIDADE DE FALHAS MECÂNICAS OU ELÉCTRICAS DE UMA INSTALAÇÃO FOTO-VOLTAICA!

OPERAÇÃO Quando houver razões evidentes de necessidade de interrupção do seu funcionamento normal, como por ex- emplo: graves anomalias na RESP ( rede eléctrica de serviço público) motivadas por avaria, por descargas atmosféricas ou por manutenção programada informada pelo distribuidor de energia, deve-se isolar o INVER- SOR da RESP ( rede eléctrica de serviço público) desligando o interruptor diferencial existente no quadro de

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produção e desligar a parte do geradores fotovoltaicos no interruptor incorporado no INVERSOR ( vide manu- al de utilizador respectivo) ou quando exista o interruptor de CC da instalação. Recomenda-se também os mesmos procedimentos quando houver necessidade de limpeza das poeiras e ou- tra sujidade acumulada no painéis e ainda em todas as situações em que seja necessária a presença de pes- soas no telhado.

Colocação fora de serviço Antes de se proceder à colocação de fora de serviço do sistema de micro-produção deverá ter em considera- ção os perigos associados à instalação. Dever-se-á tomar as devidas precauções no manuseamento de todo o equipamento devido às elevadas ten- sões existentes no interior do inversor, e ter sempre presente a noção de que pode correr perigo de vida devi - do a uma separação insegura do gerador fotovoltaico. Para colocar fora de serviço todo o sistema de micro-produção tenha em consideração a sequência dos se- guintes passos: • Desligar o interruptor do circuito de produção do lado AC, existente na caixa de protecções AC; • Remover a tomada de acoplamento CA do Inversor; • Tape a ficha existente no inversor de CA, com a tampa protectora existente • Seccionar / Desligar os seccionadores fusíveis de cada String existentes na caixa de protecção DC • Retirar o punho do Electronic Solar Switc existente no Inversor • Separar todos os conectores de ficha DC que ligam no inversor. • Fechar as tomadas de entradas DC com os tampões de fecho do inversor • Esperar alguns minutos até a caixa arrefecer antes de intervir / manusear no inversor, uma vez que existe perigo de queimaduras, devido às altas temperaturas que poderão existir na caixa / invólucro exterior do inversor A reposição em funcionamento deve ser feita pela ordem inversa: primeiro religam-se os painéis fotovoltaicos ao INVERSOR e depois religa-se o interruptor do lado da rede.

MANUTENÇÃO A limpeza dos painéis deve ser feita com a frequência verificada necessária ( recomendado mínimo de duas limpezas ano), utilizando material macio e água simples ou detergente neutro não reactivo com os metais da instalação, nem com os isolamentos dos cabos e outros materiais plásticos existentes na instalação.

MONITORIZAÇÃO E CONTROLO Para efeitos de facturação a energia considerada é a registada (“contada”) no contador de produção. Contudo a maioria dos inversores tem e apresenta os seus próprios registos num visor digital sendo comum : 1. a apresentação da energia produzida acumulada desde o seu primeiro funcionamento (E total)

2. a energia produzida durante o último período de iluminação dos painéis (E today).

Em muitos tipos de inversores apresenta-se ainda a tensão contínua disponível por “string” fotovoltaica, bem como a tensão medida da rede eléctrica e a potência instantânea em produção. Para mais pormenores refe- rir-se ao manual do INVERSOR (por exemplo o do SMA Sunny Boy 3800) Alguns tipos de inversores podem ser operados (ligar desligar ) remotamente , assim como podem disponibili- zar para registo remoto os dados do seu funcionamento. Nesse caso é habitual a existência na instalação de uma unidade de aquisição e comunicação de dados do tipo da SMA WEB BOX. Neste caso a respectiva ope- ração é regulada pelo manual do fabricante

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Esquema unifilar da instalação

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Diagrama blocos de uma instalação de micro-geração

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ANEXO VI - ESTIMATIVA DE RENDIMENTO COM O USO DO SOFTWARE PVGIS

Photovoltaic Geographical Information System European Commission Joint Research Centre

Ispra, Italy PVGIS (c) European Communities, 2001-2008

Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

Performance of Grid-connected PV PVGIS estimates of solar electricity generation Location: 40°37'20" North, 7°55'16" West, Elevation: 423 m a.s.l., Nominal power of the PV system: 4.0 kW (crystalline silicon) Estimated losses due to temperature: 10.6% (using local ambient temperature) Estimated loss due to angular reflectance effects: 2.7% Other losses (cables, inverter etc.): 14.0% Combined PV system losses: 25.2%

Fixed system: inclination=34 deg., orientation=-1 deg.

Month Ed Em Hd Hm

Jan 01-10-80 335 01-03-41 106

Feb 01-11-60 326 01-03-73 104

Mar 16.40 508 01-05-40 167

Apr 15.40 463 01-05-17 155

May 17.50 541 01-05-92 183

Jun 18.50 555 01-06-40 192

Jul 19.00 590 01-06-62 205

Aug 19.70 612 01-06-88 213

Sep 17.20 517 01-05-88 176

Oct 14.00 435 01-04-65 144

Nov 10-10-10 303 01-03-25 97.5

Dec 01-08-95 278 01-02-82 87.4

Year 15.00 455 05-02-10 153

Total for year 5460 1830

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Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh) Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh) Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2) Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2) Photovoltaic Geographical Information System

Monthly energy output from fixed-angle PV system

Monthly in-plane irradiation for fixed angle

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Outline of horizon with sun path for winter and summer solstice

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PATROCINADORES

CONERGY, Gmbh web:www.conergy.de

Os módulos Conergy Power- Plus foram desenhados para oferecer um elevado rendi- mento durante uma larga vida útil. Desenvolvidos e fa- bricados na fábrica da Co- nergy na Alemanha, consi- derada uma das mais mo- dernas do mundo com um processo de produção ultra- moderno e completamente automatizado garante a má- xima qualidade dos módulos. Graças á tolerância positiva de 2,5% de potencia nominal obtêm-se uns rendi- mentos mais elevados durante a vida útil do modulo. Este benefício fica substancialmente reforçado pela tole- rância positiva. A eficiência global do mesmo e as acreditações do mesmo, conferem ao Conergy PowerPlus num módulo que permite segurança no seu investimento.

Benefícios para o operador do sistema - Potências disponíveis: 200,205,210,215,220,225 e 230W - Alto rendimento graças á eficiência do módulo - Garantia de potência nominal com tolerância positiva de +2,5% - Alto rendimento com garantia de produção de 92% durante os 12 primeiros anos e 80% durante 25 anos - Larga vida de produção graças ao sistema de fabrico e á elevada qualidade dos componentes utilizados - Segurança no seu investimento com garantia de produto de 5 anos, ampliável a 10 anos sob pedido - Testado e certificado segundo a norma IEC/EN 61215 Ed.2 e IEC/EN 61730

Benefícios para o instalador - Altos rendimentos mesmo com condições mesmo com condições meteorológicas adversas - Ligações com giro de bloqueio que oferecem segurança na instalação - Sistemas de transporte e embalagem que garantem a perfeita entrega dos módulos - Alta fiabilidade graças á utilização de componentes de elevada qualidade Os módulos Conergy estão especialmente desenhados para os requisitos do mercado.

Produtos de grande qualidade e atrativo desenho Módulos para instalações de todos os tamanhos Módulos com cabos de ligação multi-contacto Segurança graças a largas garantias de produto e potência

Garantias e Certificados.

Certificado de segurança TUV Classe II Certificado IEC 61215 5 Anos de garantia do produto 12 Anos de garantia: 90 % Pmin 25 Anos de garantia: 80% Pmin

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EQUISOLAR,LDA www.equisolar.pt

Rua 19 N. 1309 - Apt. 437 - 4500 - 252 Espinho Código Postal 4500 - 252 Espinho - PORTUGAL Tel: 227 334 134 Fax: +351 227 334 138 Móvel: +351 910 693 868 - www: www.equisolar.pt E-mail: info@equisolar.pt

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Acredito que soluções sustentávei é que garantirá as futuras gerações. pretendo investir em projetos de geração de energia sustentável com custos acessíveis às classes menos abastadas. parabens.
Parabens gostei muito,instrutivo mesmo
Muito bom!
Deus vos aguarde...
Parabéns!!
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