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Utilização de Energia Fotovoltaica para a Eficiência Energética de uma moradia

Filipe Fernandes dos Santos 17 de Fevereiro de 2011

Dissertação do MIEEC

Estrutura da Apresentação

1. Introdução

II. Sistemas Fotovoltaicos

III. Microprodução

IV. Caso Prático

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

VI. Conclusões

I. Introdução

Enquadramento A energia solar FV é aquela que mais está a crescer, em termos relativos. Níveis de radiação elevados em Portugal.

Crise financeira e dependência energética em Portugal.

Motivações

Compromissos Europeus:

- Redução dos GEE em 20% até 2020; - Aumentar a eficiência energética em 20% até 2020; - Utilização das energias renováveis, com peso na produção energética de 20% até 2020.

Futuro sustentável para Portugal.

I. Introdução

Objectivos

A tecnologia FV e suas aplicações.

Contributo da energia FV para o desenvolvimento sustentável. A importância dos incentivos governamentais para o sector FV. Dimensionamento e viabilidade económica.

Rentabilidade da microprodução.

Perspectivas futuras do sector FV mundial.

Sistemas Autónomos

II. Sistemas Fotovoltaicos

Necessidade do ajuste da energia solar com a procura energética. Aposta futura dos países em vias de desenvolvimento.

Constituição típica:

- Painel fotovoltaico (um ou vários módulos); - Regulador de carga; - Acumulador; - Inversor autónomo; - Consumidor.

Sistemas Ligados à Rede

II. Sistemas Fotovoltaicos

Constituição típica:

- Painel fotovoltaico; - Caixa de junção; - Cabos AC-DC; - Inversor de rede; - Mecanismos de protecção; - Aparelho de medida (contador).

A rede pública de distribuição de electricidade opera como acumulador.

Aposta futura dos países industrializados.

Aplicações

II. Sistemas Fotovoltaicos

Sistemas montados ou integrados no telhado plano

Sistemas montados ou integrados no telhado inclinado

Solução aditiva: os módulos são fixados à estrutura já existente. Solução integrativa: os módulos substituem a estrutura existente.

Aplicações

II. Sistemas Fotovoltaicos

Integração em coberturas de vidro

Integração em dispositivos de sombreamento

Integração em fachadas

Condições gerais

III. Microprodução

Unidade de produção de electricidade numa instalação de BT. Energia vendida integralmente à rede.

Rentabilidade é garantida através das tarifas subsidiadas.

Possibilidade de o investimento receber até cerca de 5000€ por ano. Tempo de retorno do investimento de cerca de 7 anos.

Sistema de registo para microprodutores (SRM).

Regimes de Remuneração

III. Microprodução

Regime Bonificado

Regime Geral

Rentabilidade

III. Microprodução

Legislação Actual

Decreto-Lei nº 118-A de 25 de Outubro de 2010: - Tarifa aplicada durante um total de 15 anos contados desde o primeiro dia do mês seguinte ao do início do fornecimento; - 1º período de 8 anos com tarifa fixada em 0,40€/kWh; - 2º período de 7 anos com tarifa fixada em 0,24€/kWh; - Ambos as tarifas são sucessivamente reduzidas anualmente em 0,02€/kWh; - Após os 15 anos, a tarifa passa a ser a de consumo BTN. Benefícios Fiscais IRS: dedução de até 30%.

IRC: período mínimo de vida útil de 4 anos do equipamento de energia.

IVA: taxa intermédia de 13%.

Descrição Geral

IV. Caso Prático

Objectivo: dimensionamento e viabilidade económica de um sistema FV ligado à rede numa moradia na cidade do Porto.

Software utilizado: PVSYST versão 5.03.

O microprodutor deseja usufruir do sistema tarifário do regime bonificado. - Foi estabelecida uma potência máxima de ligação à rede de 3,6 kWp.

Não se considerou a presença de sombreamentos.

Características do projecto

IV. Caso Prático

Foram considerados três tipos de fixação dos módulos:

(1) Sistema fixo

(11) Sistema de um eixo

(1I1) Sistema de dois eixos

Selecção dos módulos FV

IV. Caso Prático

Módulos Sunpower SPR 225-WHT-I.

16 módulos (2 fileiras de 8 módulos em série). Área ocupada: 20 m 2

Selecção do inversor de rede Sistema fixo: Inversor de rede Sunny Boy SB 3300.

Sistema de 1eixo / Sistema de 2 eixos: Inversor de rede Sunny Boy SB 3800. Resultados de produção

IV. Caso Prático Orçamento

Foram considerados os custos individuais dos componentes, sob a taxa de IVA de 13%.

O sistema de 2 eixos apresenta melhores níveis de produção e de payback.

IV. Caso Prático

Conclusões

Sistema tarifário actual contribui para um retorno do investimento mais lento.

Níveis de produção aumentam directamente com o seguimento da trajectória solar e tornam-se mais rentáveis. O preço dos componentes têm vindo a diminuir, acompanhando a redução das tarifas subsidiadas.

Garantia de potência de 25 anos dos módulos garantem a longevidade do investimento. Microprodução FV em Portugal apresenta valores de TIR de 12% a 13%.

Torna-se mais rentável aderir a um “Kit” de produção FV ligado à rede.

Células Fotovoltaicas

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Ponto de situação das células FV:

- 1ª geração: células de silício cristalino (90% do mercado actual). - 2ª geração: células de película fina (10% do mercado actual). - 3ª geração: conceito de novas células.

A eficiência das células FV tem vindo a aumentar.

Células Fotovoltaicas

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Pontos principais da Investigação e Desenvolvimento para o sector FV:

(1) Pesquisa de novos materiais

(2) Tempo de vida útil dos equipamentos

(3) Diminuição do peso

(4) Melhoria na eficiência da conversão

(5) Menor consumo de silício

(6) Maiores módulos de filme fino

(7) Materiais BIPV

(8) Módulos flexíveis

Sector Fotovoltaico Mundial

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

O mercado FV mundial é encabeçado pela Alemanha e novos países começam-se a destacar.

Sector Fotovoltaico Mundial

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Alguns países possuem desde já metas ambiciosas para o futuro do FV.

A evolução do sector FV permite a criação de novas vagas de emprego.

Mercado energético em Portugal

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Forte dependência energética externa em Portugal.

Portugal é dos países da UE que mais depende do petróleo.

Produção energética assenta exclusivamente no aproveitamento de FER.

Problema da intermitência da energia hídrica.

Fontes de energia renováveis em Portugal

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Notável crescimento na aposta das FER em Portugal.

Sector Fotovoltaico em Portugal

V. Estado Actual e Perspectivas Futuras

Metas ambiciosas no que diz respeito à capacidade de potência FV.

Intensificação dos sistemas ligados à rede.

Grande potencial nos sistemas FV integrados em edifícios.

- “Se fosse instalado um sistema de 5 kWp em cada uma das mais de três milhões de habitações domésticas que compõem o parque habitacional, resultaria uma produção anual de 19 TWh.”

Resultado:

- Benefícios ecológicos e ambientais; - Benefícios arquitecturais; - Benefícios sócio-económicos; - Benefícios energéticos.

VI. Conclusões

Actualmente, os módulos FV ainda representam custos demasiado elevados, no entanto, tem-se verificado um abaixamento dos custos, bem como um aumento da sua eficiência e do seu tempo de vida útil. A redução de perdas na rede de transporte e o aumento da fiabilidade do fornecimento de electricidade, são vantagens inerentes à microprodução FV. Em Portugal, existem políticas favoráveis para o crescimento da microprodução e os investimentos actuais já registam bons níveis de tempo de retorno do montante investido. É de prever uma evolução dos sistemas FV integrados em edifícios.

Fim da Apresentação

Filipe Fernandes dos Santos 17 de Fevereiro de 2011