Sistema de Rastreamento Instalado em Módulos com Painéis Fotovoltaicos para Conexão Grid Tie de Baixa Tensão

UNIP

UNIVERSIDADE PAULISTA

PROJETO DE CONCLUSÃO DE CURSO

SISTEMA DE RASTREAMENTO SOLAR INSTALADO EM MÓDULO COM

PAINÉIS FOTOVOLTAICOS PARA CONEXÃO “GRID TIE” DE BAIXA TENSÃO

ALAN DIEGO NASCIMENTO OLIVEIRA – RA 752822-1

ANDRE HUMBERTO MARCONDES QUAGLIO – RA A68HEE-9

HERMES JOSÉ LOSCHI – RA A27JFI-8

JOSÉ AUGUSTO GOES – RA A26045-5

LUIZ FERNANDO TIEGHI – RA A358HA-7

Orientador: Prof. Antônio de Assis Bento Ribeiro

JUNDIAI - SP

2013









Trabalho de conclusão de curso para

obtenção do título de graduação em

Engenharia Mecatrônica apresentado à

Universidade Paulista – UNIP – Campus

Jundiaí - SP

Orientador: Prof. Antônio de Assis Bento

Ribeiro

JUNDIAI – SP

2013

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da UNIP – Campus Jundiaí

Sistema de rastreamento solar instalado em módulo com painéis

fotovoltaicos para conexão “grid tie” de baixa tensão / Alan Diego Nascimento Oliveira... [et. al.] – Jundiaí, SP: [s.n.], 2013.

Orientador: Prof. Antônio de Assis Bento Ribeiro.

TCC (trabalho de conclusão de curso) - Universidade Paulista, Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, Faculdade de Engenharia de Controle e Automação (Mecatrônica).

1. Fotovoltaica. 2. Rastreamento. 3. Residências. I. Ribeiro, Antônio

de Assis Bento. II. Oliveira, Alan Diego Nascimento. III. Quaglio, André Humberto Marcondes. IV. Loschi, Hermes José. V. Goes, José Augusto. VI. Tieghi, Luiz Fernando. VII. Universidade Paulista, Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, Faculdade de Engenharia de Controle e Automação (Mecatrônica). VIII. Título.

CDU 621.8









Trabalho de conclusão de curso para

obtenção do título de graduação em

Engenharia Mecatrônica apresentado à

Universidade Paulista – UNIP – Campus

Jundiaí - SP

Aprovado em:

COMISSÃO EXAMINADORA

_________________________________________

Prof. Dr. Marcos Antônio Nascimento Guimarães

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

_________________________________________

Prof. MSc. Antônio de Assis Bento Ribeiro

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP

_________________________________________

Prof. MSc. José Maciel Filho

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

DEDICATÓRIA

Injustiça seria nomear pessoas, pois certamente esqueceríamos alguém.

Entretanto dedicamos este projeto de conclusão de curso a todas as pessoas

envolvidas que direta ou indiretamente nos apoiaram no transcorrer no curso de

engenharia.

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeço a Deus por me conduzir com sua imensa graça

concedendo-me grande sabedoria para enfrentar está difícil empreitada, em

segundo a minha maravilhosa esposa que suportou com toda a paciência as

diversas noites e dias sem ter a minha devida atenção, também agradeço e dedico

este grande trabalho a linda filha que Deus me concedeu neste semestre e para

finalizar aos meus colegas que me deram todo o suporte necessário para

concluirmos esta obra.

Agradeço a Deus e a todos que acompanharam esta caminhada apoiando

cada um à sua maneira e em especial a toda minha família, esposa Kely, filhos

Lucas e Victória, meu pai Hildeberto e minha mãe Iracema que sempre me deram

força para continuar, meus amigos deste grupo maravilhoso que formamos, porque

sem eles jamais seria possível o término desta graduação.

Agradeço a todos os familiares e amigos que de certa forma me ajudaram

nesta conquista, 5 anos de desafios e aprendizados que levarei comigo pelo resto

da minha vida. Agradeço em especial minha mãe Maria Aparecida de Santana

Loschi pelo apoio e incentivo nesta caminhada, provando que família é

fundamental.

Agradeço em primeiro lugar a Deus por guiar meus passos neste desafio,

meus pais que desde o início estiveram do meu lado me incentivando e me dando

força, aos colegas que estiveram nesta caminhada juntos apoiando uns aos outros e

aos professores que nos direcionaram no decorrer do curso.

Agradeço a Deus por guiar o meu caminho e aos meus companheiros de

equipe por me corrigir nos momentos mais difíceis e me elogiarem nos momentos de

sucesso. Eu também agradeço a minha esposa Regina, minha filha Sabrina e aos

meus pais que sempre entenderam os momentos que estive ausente em casa más

ao mesmo tempo buscando sempre o melhor para mim e para eles. Aos professores

e coordenadores fica o meu muito obrigado, pois pude amadurecer, muito como

profissional e como homem nestes cinco anos.

Agradecemos em geral as empresas que colaboraram com o sucesso do

protótipo; MTU, Medaf equipamentos industriais, Linak e Tholz.

“Todos nós, nos distinguimos por nossas características

e habilidades, a soma de todos os nossos valores flui

diretamente para os nossos resultados, isto torna cada

um de nós especialmente importante.”

(Hermes José Loschi)

RESUMO

A energia elétrica é um fator indispensável no cotidiano da sociedade atual, e a cada

dia o consumo desta vem aumentando exponencialmente. Além deste fato, há

também a preocupação com os impactos sofridos pelo meio ambiente, causados

pelos sistemas de geração de energia elétrica atuais. Com o objetivo de suprir esta

crescente demanda energética e reduzir os impactos ambientais, vários governos

estão investindo em fontes alternativas de energia, aplicando o conceito de

desenvolvimento sustentável, adotando e conscientizando sua população sobre

políticas ecologicamente corretas. Sistemas para geração de energia solar,

renovável e limpa, é uma das alternativas mais adotadas e implementadas ao redor

do globo. Esta monografia apresenta a proposta de um sistema de rastreamento

solar instalado em módulo com painéis fotovoltaicos para conexão “Grid Tie” de

baixa tensão. O objetivo com a instalação do sistema é obter um ganho na geração

de energia elétrica, através do rastreamento do sol. Deste modo, desenvolveu-se um

módulo de geração de energia solar, já contemplando o sistema de rastreamento,

que podem ser utilizado e operar nos três modos possíveis: isolado, conectado à

rede de distribuição de energia elétrica ou hibrido.

Palavras Chave: Fotovoltaica, Rastreamento, Residências.

ABSTRACT

Electricity is an indispensable factor in everyday society today, and every day this

consumption is increasing exponentially. Beyond this fact, there is also concern

about the impacts suffered by the environment, caused by systems of power

generation today. In order to meet this growing demand for energy, and reduce

environmental impacts, several governments are investing in alternative energy

sources, applying the concept of sustainable development, taking its population and

awareness about environmentally friendly policies. Systems for solar power

generation, renewable and clean are one of the alternatives adopted and

implemented around the globe. This monograph presents a proposed tracking

system installed solar photovoltaic panels on module for connection “Grid Tie " low

voltage. The aim of the system setup is to obtain a gain in power generation, by

tracking the sun. Thus, we developed a module solar power generation, already

including the tracking system, may be used and operate in three possible modes:

isolated, connected to the distribution network of electric or hybrid.

Key Words: Photovoltaic, Tracking, Residences.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 Irradiação total em plano cuja inclinação é igual à latitude do local ............ 19

Figura 2 Índice de geração de empregos por MW instalado ..................................... 22

Figura 3 Distribuição de empregos gerados pela indústria fotovoltaica .................... 22

Figura 4 Mapa (a) apresenta a relação entre a população empregada às regiões com

cores mais fortes apresentam menores taxas de desemprego. Mapa (b) apresenta a

irradiação total em plano cuja inclinação é igual à latitude local ............................... 23

Figura 5 Conceito “Net Metering” ............................................................................. 24

Figura 6 Representação da declinação solar ............................................................ 26

Figura 7 Curva característica de um modulo fotovoltaico .......................................... 27

Figura 8 LA37 – Corrente vs. carga de operação ...................................................... 30

Figura 9 Hastes de apoio .......................................................................................... 31

Figura 10 Hastes de apoio, travessas e longarinas ................................................... 32

Figura 11 Plataforma articulável dos painéis fotovoltaicos ........................................ 32

Figura 12 Módulo completo, vista frontal ................................................................... 33

Figura 13 Módulo completo, vista traseira ................................................................. 33

Figura 14 Roldana e hastes de acionamento ............................................................ 34

Figura 15 Conjunto de roldanas e hastes de acionamento ....................................... 34

Figura 16 Descrição simplificada do sistema de acionamento .................................. 35

Figura 17 Atuador no curso total de 353,7milimetros, suportes, hastes e roldanas .. 36

Figura 18 Série de dados, velocidade mensal máxima do vento (x), em Km/h ......... 36

Figura 19 Análise dos esforços na estrutura do módulo ........................................... 37

Figura 20 Análise dos esforços na estrutura do módulo em vista lateral .................. 38

Figura 21 Análise dos esforços na estrutura do módulo em região crítica ................ 38

Figura 22 Análise dos esforços na estrutura da módulo ........................................... 39

Figura 23 Análise dos esforços na estrutura do módulo ........................................... 39

Figura 24 Análise dos esforços na estrutura do módulo com vento na face dos

painéis ....................................................................................................................... 40

Figura 25 Análise dos esforços na estrutura do módulo com vento na face inferior

dos painéis ................................................................................................................ 40



Figura 28 Diagrama de blocos protótipo ................................................................... 42

Figura 29 Placas fotovoltaicas 5W ............................................................................ 44

Figura 30 Fabricação dos suportes das placas ......................................................... 45

Figura 31 Fabricação dos suportes das placas ......................................................... 45

Figura 32 Fabricação das roldnas ............................................................................. 46

Figura 33 Montagem da estrutura vista articulação ................................................... 46

Figura 34 Montagem da estrutura vista frontal .......................................................... 47

Figura 35 Montagem final do prototipo ...................................................................... 47

Figura 36 Montagem painel de automação ............................................................... 48

Figura 37 Montagem painel de automação ............................................................... 48

Figura 38 Logica temporização ................................................................................. 49

Figura 39 Instalação do protótipo “Sunflower” ........................................................... 50

Figura 40 Instalação das placas fotovoltaicas ........................................................... 50

Figura 41 Resultados placas fotovoltaicas ................................................................ 51

Figura 42 Resultados protótipo “Sunflower” .............................................................. 51

Figura 43 Resultado “Sunflower” x Placas fotovoltaicas ........................................... 52

Figura 44 Planilha de custos “Sunflower” .................................................................. 53

Figura 45 Orçamento sistema fotovoltaico – Grid Tie ............................................... 56

Figura 46 Custo de produção (R$/kWh) x CAPEX (R$/Wp) x Fator de capacidade. 58

Figura 47 Alíquota de ICMS por estado correspondente .......................................... 59

Figura 48 Tarifas de impostos para clientes de baixa tensão ................................... 60

Figura 49 Produção “Sunflower” x Custo de produção (CP) em kWh. ...................... 61

Figura 50 Produção de Células Solares 1999 á 2011 ............................................... 63

Figura 51 Projeção da Produção de Energia Fotovoltaica. ............................................ 64

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

PRODIST - Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico

Nacional

ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica

P&D – Pesquisa e Desenvolvimento

INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

LABSOLAR/UFSC – Laboratório de Energia Solar / Universidade de Santa Catarina

SWERA – “Solar Wind Energy Resource Assessment”

CO² - Dióxido de Carbono

CPTEC – Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos

ABNT -Associação Brasileira de Normas Técnicas

CLP – Controlador lógico programável

CC – Corrente Continua

AC – Corrente Alternada

MPPT – “Maximum power point Tracking”

EPE – Empresa de Pesquisas Energética

CATIA – “Computer Aided Three-dimensional Interactive Application”

NBR – Norma Brasileira

FC – Fator de Capacidade

PR – Fator de Desempenho

EPE – Empresa de Pesquisas Energética

II – Imposto de Importação

IPI – Impostos sobre Produtos Industrializados

NCM – Nomenclatura Comum do Mercosul

TIPI – Tabela do Imposto de Sobre Produtos Industrializados

ICMS – Impostos sobre Circulação de Mercadorias e Serviços

PIS – Programa de Integração Social

COFINS – Contribuição Social para o Financiamento da Seguridade Social

CP – Custo de Produção

CAPEX – Custo de Investimento Capital

VP (OPEX) – Valor Presente (Operação e Manutenção ao longo da Vida Útil)

VP (EP) – Valor Presente (Energia Produzida ao longo da Vida Útil)

COPEL – Companhia Paranaense de Energia

CERON – Centrais Elétricas de Rondônia

CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz

CELTINS – Companhia de Energia Elétrica do Estado do Tocantins

CEMAR – Centrais Elétricas de Maranhão

CEMAT – Centrais Elétricas Matogrossenses

CHESP – Companhia Hidro Elétrica do São Francisco

AMPLA – Concessionária de distribuição de energia elétrica do Estado do Rio de

Janeiro

CEMIG – Companhia Energética de Minas Gerais

COELBA – Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia

COELCE – Companhia Energética do Ceará

ENERSUL – Empresa Energética de Mato Grosso do Sul

EUA – Estados Unidos da América

BNDES – Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social

FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos

PBM – Plano Brasil Maior

PEMC – Política Estatual de Mudanças Climáticas

LISTA DE SÍMBOLOS

G – Giga

M – Mega

k – kilo

Ψs – Ângulo azimutal

V – Volts

A – Ampère

J – Joules

W – Watts

Wp – Watts/pico

Vcc – Volts Corrente Continua

Vac – Volts Corrente Alternada

N – Newton

C – Diâmetro da Circunferência

r – Raio

R$ - Real

Ah – Ampère/hora

ms - milissegundos

mm - milímetros

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1.1 Cálculo da Circuferência.......................................................................35

Equação 2.2 Força do vento......................................................................................37

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1 – Cronograma de Atividades

Anexo 2 – Diagrama Elétrico

Anexo 3 – “Data Sheet JT300Sac”

Anexo 4 – “Data Sheet Grid Tie Inverter”

Anexo 5 – “Data Sheet CLP G535R”

Anexo 6 – “Data Sheet Atuador Linear LA37”

Anexo 7 – Desenho 2D do Produto “Sunflower”

Anexo 8 – Planilha de Resultados

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 17

2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 18

2.1 Energia solar, os grandes números ................................................................ 18

2.2 Radiação solar no Brasil ................................................................................... 19

2.3 Sistemas fotovoltaicos como um fator empreendedor .................................. 20

2.3.1 Baixos impactos ambientais ............................................................................. 20

2.3.2 Confiabilidade e qualidade técnica ................................................................... 22

2.3.3 Geração de empregos ...................................................................................... 21

2.4 Conceito ............................................................................................................. 24

3.0 ESCOPO DO PROJETO......................................................................................

25

4.0 DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO ............................................................... 25

4.1 Principio de funcionamento ............................................................................ 25

4.2 Ângulos .............................................................................................................. 26

4.3 Painéis fotovoltaicos......................................................................................... 27

4.4 Inversor .............................................................................................................. 28

4.5 Controlador lógico CLP .................................................................................... 29

4.6 Atuador linear .................................................................................................... 30

4.7 Cabos ................................................................................................................. 31

4.8 Estrutura metálica ............................................................................................. 31

4.8.1 Cálculo da força do vento aplicada .................................................................. 36

4.8.2 Simulação da análise estrutural por elementos finitos ..................................... 37

5.0 Desenvolvimento do protótipo ......................................................................... 42

5.1 Principio de funcionamento do protótipo ....................................................... 42

5.2 Diagrama de blocos .......................................................................................... 42

5.2.1 Sol .................................................................................................................... 43

5.2.2 Painéis fotovoltaicos ......................................................................................... 43

5.2.3 Atuador linear LA512 ........................................................................................ 43

5.2.4 Controlador lógico programável CLP ............................................................... 43

5.2.5 Fonte de alimentação ....................................................................................... 43

5.2.6 Rede de transmissão de energia elétrica ......................................................... 43

5.2.7 Ventiladores ..................................................................................................... 43

5.2.8 Multímetro ........................................................................................................ 43

5.3 Fabricação e montagem da estrutura metálica .............................................. 44

5.4 Instalação elétrica e programação ................................................................... 48

6.0 TESTES E RESULTADOS ................................................................................. 50

6.1 Análise dos resultados protótipo .................................................................... 51

6.2 Projeção dos resultados projeto ...................................................................... 52

7.0 PLANILHA DE CUSTOS .................................................................................... 53

8.0 ANÁLISE DE VIABILIDADE E MERCADO ........................................................ 54

8.1 Transformação da irradiação solar em eletricidade ....................................... 54

8.2 Custo de produção de sistemas fotovoltaicos ............................................... 55

8.2.1 Custo de produção do produto “Sunflower” ..................................................... 57

8.3 Tarifas de energia elétrica para baixa tensão ................................................. 59

8.4 Indicador de viabilidade do produto “Sunflower” ......................................... 60

9.0 PANORAMA DE MERCADO E FUTURO ........................................................... 62

10.0 PROGRAMAS DE INCENTIVO AO MERCADO NACIONAL ........................... 65

11.0 CONCLUSÃO ................................................................................................... 66

12.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 67

ANEXO...................................................................................................................... 69

17

1.0 INTRODUÇÃO

A energia é um dos principais constituintes da sociedade moderna. Ela é

necessária para se criar bens com base em recursos naturais e para fornecer muitos

dos serviços com os quais a sociedade tem se beneficiado. O desenvolvimento

econômico e os altos padrões de vida são processos complexos que compartilham

um denominador comum: a disponibilidade de um abastecimento adequado e

confiável de energia.

Eventos políticos, começando com o embargo do petróleo em 1973 e

continuando com a Revolução Iraniana de 1979, a Guerra do Golfo Pérsico de 1991

e a invasão do Iraque em 2003, fizeram muitos passarem a perceber quanto à

energia é crucial para o funcionamento cotidiano de nossa sociedade. As longas filas

para comprar gasolina, os frios invernos com racionamento de gás natural na

década de 70 nos Estados Unidos, o aquecimento global, a chuva ácida, resíduos

radioativos que ainda hoje nos perseguem, cada um desses temas está relacionado

à forma como usamos a energia (Energia e Meio Ambiente, 2012).

A energia abrange todos os setores da sociedade: economia, ambiente,

relações internacionais, assim como as nossas próprias vidas: moradia, alimentação,

saúde, transporte, lazer e muito mais. O uso de recursos energéticos nos libertou de

muitos trabalhos penosos e tornou nossos esforços mais produtivos.

Hoje em dia, fontes renováveis de energia fornecem aproximadamente 8% da

energia mundial (que aumentam para 22% se incluirmos todos os usos de

biomassa) em muitas partes do mundo essa porcentagem está aumentando de

maneira significativa. A energia eólica é o recurso energético cuja utilização aumenta

mais rapidamente no mundo. Em seguida vem à energia fotovoltaica, com 24% de

crescimento por ano no mundo. Alguns estudos recentes indicam que as fontes

renováveis devem aumentar sua participação para 30% a 40% do total em 2050,

pressupondo esforços globais em políticas públicas voltadas para as questões

ambientais, especialmente as relacionadas com a mudança do clima (Energia e

Meio Ambiente, 2012).

A política traz um novo momento em termos de geração distribuída no Brasil,

temos grandes riquezas naturais em termos de geração distribuída: sol abundante,

potencial eólico muito forte, biomassa muito presente, as reservas de quartzo e

silício, mas ao mesmo tempo temos grandes questões para serem solucionadas

para que possamos evoluir e termos uma geração distribuída presente.

18

2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo aprofunda a discussão sobre a revisão bibliografia e os

respectivos conceitos da elaboração e desenvolvimento do projeto.

2.1 Energia solar, os grandes números

O interesse na energia solar pode ser resumido nos dois números a seguir:

(1) a energia da radiação solar que atinge a atmosfera a cada ano é 1,52×1018 kWh;

e (2) o consumo primário anual de energia no mundo (2011) é 1,40×1014 kWh. Isto

significa que, um aproveitamento de apenas 0,01% da radiação solar seria suficiente

para suprir toda a demanda energética mundial, ou, equivalentemente a uma hora

de energia solar incidente sobre o planeta equivale ao consumo energético mundial

anual (BP – Statistical Review of World Energy 2011).

Parte desta energia não atinge a superfície terrestre. As “perdas” variam

especialmente (em função da altitude, latitude, entorno, etc.), temporalmente (mês

do ano e horário do dia) e em função das condições atmosféricas (chuvas,

nebulosidade, particulados liberados por queimadas, etc.). Desta maneira, são

definidas as seguintes medidas:

Irradiância solar: é uma unidade de densidade de potência, usualmente expressa

em W/m² ou kW/m². Trata-se de uma “fotografia”. Por exemplo: a irradiância solar de

um local é maior ao meio dia num dia de céu claro no verão. A constante solar é um

exemplo da irradiância solar. O citado valor (1,52×1018 kWh) é o produto desta

constante pelo número de horas do ano e pela área da seção transversal do planeta.

Irradiação solar: é uma unidade de densidade de energia, usualmente expressa em

kWh/m²/dia ou kWh/m²/ano. Trata-se do valor da energia solar ao longo de certo

período (ex: em base diária, mensal, anual, etc.).

19

2.2 Radiação solar no Brasil

Os mapas de irradiação solar para o território brasileiro e a América do Sul

foram desenvolvidos pelo INPE em parceria com o LABSOLAR/UFSC no âmbito do

projeto “Solar Wind Energy Resource Assessment (SWERA)” que fez o

levantamento a respeito dos recursos de energia solar no território brasileiro. O

projeto teve como objetivo fundamental facilitar a inclusão de fontes de energia

renováveis na matriz energética de um grupo de países selecionados. A

coordenação das atividades no Brasil e América Latina ficou com o Centro de

Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC).

Em 2006, o INPE publicou no Brasil, como um dos resultados do projeto

SWERA, o Atlas Brasileiro de Energia Solar.

A figura 1, apresenta a radiação solar global (média anual) do Brasil.

Observa-se concentração de irradiação média diária entre 4,8 e 6,0 kWh/m²/dia,

enquanto que na Alemanha o valor máximo é 3,4 kWh/m²/dia. Ou seja, o local com

menor insolação no Brasil é melhor que o de maior insolação na Alemanha, sendo

este o país com maior capacidade instalada em energia fotovoltaica.

Fonte: Proposta para inserção da energia solar fotovoltaica na matriz elétrica brasileira – abinee.

Figura 1 Irradiação total em plano cuja inclinação é igual a latitude do local.

20

2.3 Sistemas fotovoltaicos como um fator empreendedor

A palavra empreendedorismo foi utilizada pelo economista Joseph

Schumpeter em 1950 como sendo uma pessoa com criatividade e capaz de fazer

sucesso com inovações. Mais tarde, em 1967 com Kenneth E. Knight e em 1970

com Peter Drucker foi introduzido o conceito de risco, uma pessoa empreendedora

precisa arriscar em algum negócio. E em 1985 com Gifford Pinchot foi introduzido o

conceito de Intra-empreendedor, uma pessoa empreendedora, mas dentro de uma

organização. Posteriormente, Peter Ferdinand Drucker, considerado “o pai da

administração moderna”, é que amplia a definição proposta por Jean-Baptiste Say,

descrevendo os empreendedores como aqueles que aproveitam as oportunidades

para criar as mudanças. Os empreendedores não devem se limitar aos seus

próprios talentos pessoais e intelectuais para levar a cabo o ato de empreender, mas

mobilizar recursos externos, valorizando a interdisciplinaridade do conhecimento e

da experiência, para alcançar seus objetivos.

O “Sunflower” busca através de um conceito empreendedor, viabilizar a

implementação dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede de transmissão de

energia elétrica, promovendo o crescimento econômico e melhorando as condições

de vida da população. E também como um fator importantíssimo na geração de

empregos e novas rendas.

2.3.1 Baixos impactos ambientais

Os impactos ambientais para a energia gerada por módulos fotovoltaicos são

mínimos. Estratégias de reuso de materiais dos módulos têm sido perseguidas em

alguns países, entre as quais o aproveitamento do silício, vidro e alumínio dos

módulos. Os impactos visuais negativos vêm sendo contornados e em alguns casos

transformados em aspectos positivos através da integração das instalações com as

edificações.

A emissão de poluentes no processo de fabricação de células fotovoltaicas

também é reduzida e bastante controlada. Isso ocorre porque a indústria tem

interesse em preservar sua imagem de limpa e amigável ao meio ambiente, sendo

bastante rigorosa no controle das emissões.

A energia produzida por um módulo de silício ao longo de sua vida útil (25

anos) é de 9 a 17 vezes maior que a energia consumida em sua produção,

principalmente no processo químico de purificação do silício (do mineral até as

21

células). Para filmes finos esta relação é aproximadamente duas vezes maior (Fonte:

Jetion, Fabricante de Painéis Fotovoltaicos, 2013).

2.3.2 Confiabilidade e qualidade técnica

A tecnologia de células solares é bastante madura, com cerca de 50 anos de

desenvolvimentos contínuos. Atualmente, os fornecedores oferecem garantia sobre

a capacidade de produção mínima dos módulos, em geral superior a 90% da

potência inicial após 10 ou 12 anos e de 80% da potência inicial após 25 anos,

poucos produtos são tão confiáveis.

A confiabilidade intrínseca aos módulos obviamente não se traduz em

confiabilidade absoluta na produção de energia devido à natureza intermitente desta

fonte de geração (nem todos os dias são ensolarados e livres de nuvens). Por isso,

ainda que a instalação fotovoltaica do usuário tivesse capacidade equivalente ao seu

consumo, ele ainda dependeria da rede de distribuição da concessionária para o

atendimento contínuo de sua carga. Entretanto é fácil perceber que sob seu ponto

de vista, ao ser uma alternativa adicional à opção de suprimento pela rede, a

geração fotovoltaica de fato aumenta a confiabilidade de suprimento. Quando houver

interrupção de energia, seja por um problema na rede da concessionária ou mais

abrangente (queda de linha de transmissão de alta tensão, saída de Itaipu, etc.), o

sistema fotovoltaico poderá ajudar no atendimento parcial ou total da carga.

2.3.3 Geração de empregos

De acordo à publicação “National Solar Jobs Census 2011” a quantidade de

empregos gerados pela indústria fotovoltaica é bastante significativa nos EUA. Em

2011, a indústria gerou cerca de 100 mil empregos diretos, a maior parte

concentrada em empresas de instalação dos sistemas fotovoltaicos. O total instalado

nos EUA em 2011, de acordo ao “U.S. Solar Market Insight”, foi da ordem de 1.855

MW, o que significa uma oferta de 54 empregos por MW instalado.

Contudo, deve-se levar em consideração que estimativas de empregos

gerados por MW instalado variam significativamente entre estudos. A figura 2,

resume a grande variação entre os valores encontrados na literatura. Ainda assim,

cabe verificar que a mediana dos estudos aponta para a geração de mais de 60

empregos/MW instalado para a fonte fotovoltaica, o que é superior às demais fontes

e tecnologias listadas.

22

Outra observação que deve ser feita trata-se de que a fabricação dos

módulos responde por 25% dos empregos gerados, devido ao elevado grau de

automação. A maior parte dos empregos concentra-se em instalação, como indicado

na figura 3.



Figura 2 Índice de geração de empregos por MW instalado.

Figura 3: Distribuição de empregos gerados pela indústria fotovoltaica

23

Outro ponto de destaque em relação à geração de empregos é o fato de que

algumas das regiões brasileiras com maior potencial de geração solar, portanto os

candidatos a um maior volume de instalações, são regiões com baixo nível de

desenvolvimento e elevada carência de empregos, figura 4. Com capacitação

adequada, as instalações fotovoltaicas podem empregar e qualificar a mão de obra

destas regiões. Além dos empregos diretos gerados nas instalações fotovoltaicas, o

setor tem potencial para geração de empregos indiretos.


Figura 4 Mapa (a) apresenta a relação entre a população empregada: as regiões com cores mais fortes apresentam menores taxas de desemprego. Mapa (b) apresenta a irradiação total em plano cuja inclinação é igual à latitude local.

24

2.4 Conceito

Sistemas fotovoltaicos são compostos por módulos, inversores, dispositivos

de proteção, sistema de fixação e cabos. Além dos componentes usuais de um

sistema fotovoltaico o “Sunflower” em função de sua lógica de rastreamento também

possui um atuador linear, relés auxiliares, CLP, fonte de alimentação, disjuntores

monopolares, entre outras particularidades.

O dimensionamento de um sistema fotovoltaico para residências é feito para

que se produza parte ou toda a energia elétrica consumida, podendo ainda trocar o

excedente de energia em créditos de KW. No caso da residência exportar energia,

sua geração de eletricidade acaba beneficiando outros consumidores, que utilizam a

energia excedente que é injetada na rede de distribuição da concessionária.

De modo geral, pode-se conceituar da seguinte maneira:

• Quando a residência consome mais do que o sistema fotovoltaico está

gerando, a parte do consumo que falta é suprida pela rede elétrica.

• Quando o sistema fotovoltaico gera mais do que está sendo consumido

pela residência, a energia excedente automaticamente é injetada na rede

elétrica. Nesse momento, o medidor contabiliza esta energia e o cliente

passa a ter créditos em kW com a concessionária, que podem consumido

em até 36 meses (Conforme regras PRODIST).

O uso de sistemas fotovoltaicos em todas as residências brasileiras poderia

reduzir o déficit energético e sustentar o crescimento industrial brasileiro dos

próximos anos, pois as residências poderiam gerar energia durante o dia,

justamente no período em que o consumo residencial é menor e as indústrias

demandam mais energia. A figura 5, ilustram o conceito supracitado.

Figura 5: Conceito “Net Metering”

25

3.0 ESTRUTURA DO PROJETO

A opção pelo desenvolvimento de um sistema de rastreamento solar instalado

em módulo com painéis fotovoltaicos, para conexão “Grid Tie” de baixa tensão,

denominado “Sunflower”, visa viabilizar através do ganho de rendimento, a

implementação deste conceito no mercado brasileiro, seja em aspetos ambientas,

socioeconômicos e financeiros.

Estudos foram elaborados, de modo a classificar o “Sunflower” em uma faixa

de mercado para empreendimentos abaixo de 1MW, vindo de encontro com os

Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional –

PRODIST, documentos elaborados pela ANEEL que normatizam e padronizam as

atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de

distribuição de energia elétrica.

O desenvolvimento do “Sunflower”, também vem de encontro com a portaria

Nº. 013/2011 Arranjos técnicos e comerciais para inserção da geração solar

fotovoltaica na matriz energética brasileira” da ANEEL para projetos de pesquisa e

desenvolvimento, P&D. Nessa área, que foi incluída pela agência na lista de temas

estratégicos, as concessionárias de distribuição e geração de energia, devem

investir, de forma compulsória, uma fração de suas receitas operacionais líquidas

em P&D.

Com o conceito definido, um cronograma de atividades foi concebido a fim de

controlar e dimensionar o fluxo de atividades para desenvolvimento do projeto. Vide

anexo - 1 Cronograma de Atividades.

4.0 DESENVOLVIMENTO PRODUTO

Este capítulo aprofunda a discussão sobre o desenvolvimento do produto,

desde o seu dimensionamento até modelamento tridimensional da estrutura.

4.1 Principio de funcionamento

A energia proveniente dos painéis em corrente contínua (CC) é convertida em

corrente alternada (CA) através dos inversores, na tensão adequada (a mesma da

rede elétrica) e com frequência e formato de onda mais próximas da corrente da

rede elétrica. Para segurança e confiabilidade do sistema entre os equipamentos

supracitados é instalado um disjuntor monopolar para assegurar que nenhum pico

de tensão e/ou corrente possa danificar o inversor.

26

Os inversores possuem um algoritmo MPPT, de modo a otimizar a operação

do equipamento e garantir que a potência máxima seja obtida nos painéis

fotovoltaicos. O inversor também e responsável pela conexão direta com o medidor

de energia bidirecional, o qual realiza a medição de consumo e geração do sistema.

A estrutura metálica foi dimensionada de modo a comportar os painéis e

demais componentes, composta de um sistema de articulações e roldanas que

permitem o movimento dos painéis fotovoltaicos realizando assim o rastreamento do

movimento aparente do sol (inclusive declinação solar). O rastreamento se torna

possível através da automação, composta por um CLP, o qual desempenha a

função de controle sobre o atuador linear, responsável pelo acionamento do sistema

de articulações e roldanas. Vide anexo – 2 Diagrama elétrico, para detalhes da

configuração.

O “Sunflower” teve como premissa para desenvolvimento o consumo médio

de energia das residências brasileiras, entre 200 a 250 kWh/mês (Fonte: Resenha

Mensal EPE – Empresa de pesquisa Energética).

4.2 Ângulos

Após conhecido o consumo a ser suprido, realizou-se uma análise para

conhecimento da disposição geografia do sol e consequentemente os ângulos de

atuação do projeto.

Durante o estudo de disposição geográfica do “Sunflower”, algumas variáveis

foram observadas para melhor aproveitamento da captação dos raios solares. A

inclinação do eixo de rotação da Terra, em relação à órbita elíptica em torno do Sol,

forma um ângulo de 23,5°, aproximadamente, e determina as estações do ano a

depender da posição do planeta em sua trajetória de translação, conforme figura 6.

Figura 6: Representação da declinação solar.

27

O “Sunflower” através do seu princípio de funcionamento, garante o total

rastreamento do ângulo azimutal (Ψs) durante o período diário de maior irradiação

solar e através de um sistema de acionamento mecânico, corrige ao decorrer das

estações, (Solstício de Inverno á Solstício de Verão) a declinação solar.

Em função da inclinação dos painéis depender da localidade onde o mesmo

está instalado, as premissas para definição dos ângulos de atuação foram:

• Hemisfério sul, inclinação dos painéis no sentido polo norte geográfico,

• Localidade, estado de São Paulo, inclinação aproximada de 20º

(Considerando que os testes serão realizados durante a transição do

solstício de verão para solstício de inverno),

4.3 Painéis fotovoltaicos

Os painéis fotovoltaicos são compostos por módulos, cuja a tensão de circuito

aberto de cada célula fotovoltaica é pequena, da ordem de 0,5-0,6 Volts para células

de silício cristalino. Assim, um módulo de silício cristalino de 30 Volts é constituído,

por exemplo, por 60 células de 0,5 Volts conectadas em série.

Na figura 7, podemos observar que a potência elétrica, produto entre tensão e

corrente é exibida no eixo Y. No exemplo, o ponto de potência máxima ocorre para

1.000 W/m², tensão igual a 30 Volts e corrente de 7,5 Ampères, resultando em 225

Wp.

Figura 7: Curva característica de um modulo fotovoltaico.

Fonte: Jetion, Fabricante de Paineis Fotovoltaicos, 2013.

28

A potência do sistema foi dimensionada, considerando o tempo médio de

insolação do local, a média anual de radiação solar para da região sudeste e de 6

horas, com uma média diária de 16MJ/m²/dia. (Fonte: Atlas Brasileiro de Energia

Solar).

Demanda de consumo médio de uma residência:

250kWh/mês / 30 (dias) = 8,4kWh/dia

Optamos por utilizar 6 (seis) painéis do fabricante JETION, modelo JT300Sac

(vide anexo - 3 “Data Sheet JT300Sac”), e a associação dos mesmos realizada em

paralelo (positivo com positivo e negativo com negativo), a cada painel adicionado, a

tensão se mantém e as correntes se somam, deste modo temos:

300Wp * 6 (Nº de Painéis) = 1,8kWh * 6 (horas) = 10,8kWh/dia

A somatória de potência (Wp) entre eles, resultará em um valor maior que a

necessidade, entretanto fator de segurança adotado, para evitar perdas com

precipitação e fatores externos ao ambiente. Deste modo temos:

• Potência: 1,8kWp

• Tensão: 36Vcc

• Corrente: 55A

4.4 Inversor

Como a energia proveniente dos painéis é em corrente contínua (CC) e a

rede de transmissão de energia elétrica no Brasil, que chega às residências, fornece

corrente alternada (AC) os inversores serão utilizados para modificar a tensão de

entrada 36 Volts, em tensões de saída 110 ou 220 Volts, assim como a corrente

contínua em alternada (senoidal).

Sua aplicação estará ligada tanto para a conexão com o sistema de

transmissão através do medidor bidirecional quanto a alimentação de equipamentos

que trabalham em AC (corrente alternada). Optamos por utilizar 2 (dois) inversores

do fabricante “Power Inverter” modelo “Grid Tie Inverter” (vide anexo - 4 “Data Sheet

Grid Tie Inverter”). Deste modo temos:

29

• Tensão de Entrada: 36VCC

• Corrente de Entrada: 55A

• Tensão de Saída: 110 / 220VCA

• Corrente de Saída: 55A

4.5 Controlador lógico programável (CLP)

O fator determinante para o dimensionamento do CLP do projeto foi a

linguagem de programação, baixo custo e consumo de energia. Sua alimentação e

realizada através de uma fonte 24V e entre os mesmos é instalado uma chave

liga/desliga para controle da alimentação. Optamos por utilizar 1 (um) CLP do

fabricante Tholz, modelo CLG535R – 24Vcc – P458. Vide anexo – 5 “Data Sheet

CLG535R.

Com a programação em “Ladder” tornou possível a construção de uma lógica

de controle temporizado, de modo a atender a necessidade de comandar o atuador

linear durante o período compreendido entre 10:00hs e 16:00hs, horário onde temos

o maior nível de radiação solar, consequentemente sendo também o período de

maior geração de energia.

A lógica desenvolvida para o avanço temporizado do atuador linear tem o

seguinte funcionamento: o CLP transmite 90 comandos temporizados ao longo das 6

horas de operação. Estes 90 comandos são divididos em acionamentos a cada

238,7 segundos com duração de pulso de 1,3 segundos, isto representa que a cada

4 minutos os painéis movimentam 1 grau. O curso total do atuador de 353,7

milímetros e movimentação de 90 graus dos painéis.

Caso ocorra a falta de energia elétrica da rede, o sistema desligará e só

retornará a sua operação normal após o reestabelecimento da energia. Através de

um sinal de “feedback” enviado pelo próprio atuador ao CLP este irá comandar o

mesmo até a posição correta.

30

4.6 Atuador Linear

Para controle do acionamento do sistema de articulações e roldanas,

considerando o tipo de aplicação onde existe uma necessidade de maior capacidade

de movimento e força de retenção, optamos por utilizar o atuador linear do fabricante

LINAK, modelo LA37. Vide anexo – 6 “Data Sheet LA37”.

O atuador linear é alimentado através de uma fonte 24V. Relés auxiliares tem

a função de chaveamento temporizado com objetivo de iniciar o avanço, conforme

comandos enviados pelo CLP a cada 238,7segundos com duração de pulso de

1,3segundos no período entre 10:00hs e 16:00hs, deste modo temos;

• Carga Máxima: 0 – 15000

• Velocidade Máxima: 3,5mm/s

• Comprimento de Curso: 353,7mm

• Tensão de Entrada: 12 – 36 VDC

• Corrente de entrada:(em função da carga e temperatura ambiente

conforme figura 8.

Figura 8: LA37 – Corrente vs. carga de operação.

Fonte: Linak, Fabricante de Atuadores Lineares, 2013.

31

4.7 Cabos

São dimensionados de forma a reduzir perdas de potência em função da

distância entre os módulos fotovoltaicos e o inversor. No lado da corrente contínua

os cabos têm bitolas entre 2,5 mm² e 10 mm². Entre os módulos, inversores e o

quadro de força existem esquemas de proteção, que são disjuntores, dispositivos de

proteção contra surtos atmosféricos (DPS), chaves seccionadoras, etc. Estes

dispositivos são empregados para proteger e isolar o sistema fotovoltaico para

execução de reparos ou manutenção.

4.8 Estrutura metálica

Composta por hastes de apoio, travessas, longarinas, roldanas, hastes de

acionamento das roldanas e plataforma articulável para fixação dos painéis

fotovoltaicos conforme figuras de 9 a 15. O sistema de articulações utiliza o conceito

de transformar o movimento retilíneo provido pelo atuador, que através do avanço e

recuo de sua haste de forma programada, garante o movimento de rotação das

roldanas, a sustentação dos painéis em cada posição definida para o rastreamento

do Sol, a ação do vento e demais esforços aplicados.

Para o dimensionamento dos perfis, chapas de apoio, hastes e roldanas,

foram considerados padrões de mercado e a simulação dos esforços atuantes

realizada através de uma análise estrutural por elementos finitos com “software”

CATIA V5.

Fonte: “Software” CATIA V5, 2013.

Figura 9: Haste de apoio.

32

Figura 10: Hastes de apoio, travessas e longarinas.

Figura 11: Plataforma articulável dos painéis fotovoltaicos.



33

Figura 12: Módulo completo, vista frontal



Figura 13: Módulo completo, vista traseira.

34

Para o dimensionamento das roldanas, foram consideradas as seguintes

premissas:

• Ângulo de inclinação total dos painéis = 90 graus;

• Posicionamento ideal das hastes de acordo com as dimensões dos painéis

fotovoltaicos.

Figura 14: Roldana e hastes de acionamento.

Figura 15: Conjunto de roldanas e hastes de acionamento.



35

De forma simplificada, podemos descrever as posições do sistema de

acionamento das roldanas e o curso da haste do atuador conforme figura 16:

O curso total à ser percorrido pelo atuador foi dimensionado conforme a

seguir:

Cálculo da circunferência:

rc π2= (1.1)

r = raio da roldana;

c = diâmetro da roldana.

Considerando as premissas descritas acima, chegamos em um deslocamento

de 353,7 milímetros à ser percorrido pela haste do atuador. Conforme demonstrado

no item 4.6, este deslocamento foi utilizado para o dimensionamento do “stroke” do

atuador conforme figura 17. Vide anexo – 7 “Desenho 2D do produto “Sunflower’.

Figura 16: Descrição simplificada do sistema de acionamento.

Posição inicial, onde: a: ângulo de posição inicial, painéis inclinados na direção leste “Sunrise” b: comprimento do braço do atuador na condição de repouso

c: curso total a ser percorrido pelo atuador na circunferência da roldana

d: posição do atuador

Posição de operação, onde: a: ângulo de posição, conforme orientação dos painéis

b: comprimento do braço do atuador em operação

c: curso total a ser percorrido pelo atuador na circunferência da roldana


Posição final, onde: a: ângulo de posição final, painéis inclinados na direção oeste “Sunset” b: comprimento do braço do atuador na condição final c: curso total a ser percorrido pelo atuador na circunferência da roldana


36

4.8.1 Cálculo da força do vento aplicada

Para o cálculo da força à ser aplicada nos painéis fotovoltaicos, foi

considerada a velocidade máxima do vento (x) mensal em km/h de 2008, conforme

figura 18.

Figura 17: Atuador no curso total de 353,7 milímetros, suportes, hastes e roldana.

Fonte ESALQ, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, SP.


Figura 18: Série de dados, velocidade mensal máxima do vento (x), em km/h.

37

F= Força do vento;

ρ= Densidade do ar (1,23kg/m³);

v= Velocidade do vento (92km/h = 25,6m/s);

A= Área da painel fotovoltaico (2m²).

F= 805,65N

F= ρ . v² . A (2.2) 2

4.8.2 Simulação da análise estrutural por elementos finitos

Foi elaborada a análise estrutural do módulo completo conforme

considerações abaixo:

• Materiais e dimensões utilizadas em todos os perfis;

• Massa dos painéis fotovoltaicos e de todos os demais materiais;

• Ação do vento com referência a norma NBR 6123 (1988);

• Aplicação da força do vento em cada painel fotovoltaico na direção horizontal.

Análise do módulo com painéis as 13:00hs, através do gráfico de Von Mises

visto nas figuras 19, 20 e 21, foram encontrados valores máximos de

aproximadamente 14,3MPa ou 1,47e⁷ N/m², valor menor que a tensão de

escoamento do material utilizado nas estruturas do módulo que é de 210MPa para

aço carbono de baixa liga.

Figura 19: Analise dos esforços na estrutura do módulo.


38

Figura 20: Análise dos esforços na estrutura do módulo em vista lateral.

Figura 21: Análise dos esforços na estrutura do módulo em região crítica.



39

Análise do módulo com painéis ás 10:00hs e 16:00hs, através do gráfico de

Von Mises visto nas figuras 22 à 27, foram encontrados valores máximos de

aproximadamente 13,8MPa ou 1,38e⁷ N/m², valor menor que a tensão de

escoamento do material utilizado nas estruturas do módulo que é de 210MPa para

aço carbono de baixa liga.

Figura 22: Análise dos esforços na estrutura do módulo.

Figura 23: Análise dos esforços na estrutura do módulo.



40

Figura 24: Análise dos esforços na estrutura do módulo com vento na face inferior dos painéis.

Figura 25: Análise dos esforços na estrutura do módulo com vento na face inferior dos painéis.



41





42

5.0 DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO

Este capítulo aprofunda a discussão sobre desenvolvimento do protótipo

desde o seu dimensionamento até a fabricação.

5.1 Princípio de funcionamento do protótipo

Para o protótipo, o princípio de funcionamento obedece ao conceito do projeto

“Sunflower”, entretanto em uma escala reduzida (painéis de 5W cada). Não se fez

uso de inversores, para obtenção dos valores de carga foram utilizados ventiladores,

compatíveis com a potência dos painéis, para simular a carga de operação.

A estrutura metálica foi dimensionada para comportar os painéis e

desenvolvida de modo a representar o sistema de articulações com roldanas que

permitem os painéis fotovoltaicos realizarem o rastreamento do movimento aparente

do sol (Inclusive declinação solar). O rastreamento se tornou possível através da

automação, composta por um controlador logico CLP, atuador linear e demais

componentes.

5.2 Diagrama de Blocos

O Diagrama de Blocos apresentado na figura 28, representa todos os

componentes do protótipo e os equipamentos utilizados para medição dos valores

de potência.

Figura 28 Diagramas de blocos protótipo

43

5.2.1 – Sol

• Fonte de Energia para os Painéis Fotovoltaicos

5.2.2 – Painéis Fotovoltaicos

• Potência: 5W

• Tensão: 12V

• Corrente: 1,5Ah/dia

5.2.3 – Atuador Linear LA512

• Força: 750N

• Máx. Curso: 130 milímetros

• Máx. Velocidade: 40 milímetros/segundos

5.2.4 – CLP (Controlador Lógico Programável)

• Responsável pela Temporização e controle do sistema

5.2.5 – Fonte de Alimentação

• Tensão de entrada: 110/220VCA

• Tensão de saída: 24VCC

5.2.6 – Rede de Transmissão de Energia Elétrica

• Responsável pelo abastecimento de energia elétrica a residência e, fonte de

alimentação 24V.

5.2.7 – Ventiladores

• Potência: 1,4W

• Tensão de entrada: 12V

• Corrente de entrada: 0,12Ah

5.2.8 – Multímetro

• Utilização para mensurar a carga

44

5.3 Fabricação e montagem da estrutura metálica

O princípio para desenvolvimento da estrutura foi utilizar como referência as

placas fotovoltaicas de 5W, para dimensionamento da mesma, conforme figura 29.

Para construção dos suportes das placas (figura 30), foram utilizados:

• Tubo quadrado de 20 x 1,5 milímetros de espessura, aço carbono

SAE 1020 para a construção do suporte de fixação das placas;

• Tubo quadrado de 15 x 1,5 milímetros de espessura, aço carbono

SAE 1020 nas extremidades dos suportes;

• Chapas de aço carbono SAE 1020 de 1,5 milímetros de espessura

dobradas e soldadas, que serão encaixadas no tubo quadrado, com

a função de fazer o travamento e fixação das placas.

Figura 29 Placas fotovoltaicas 5W

45

Na estrutura foram utilizados tubos quadrados de 20 x 1,5 milímetros de

espessura (figura 31) para os pés e tubo retangular de 40 x 20 x 1,5 milímetros de

espessura para os distanciadores entre os mesmos.

Para o sistema de articulação foram utilizados chapas de aço carbono de 1,5

milímetros de espessura para a confecção das roldanas responsáveis pela

inclinação dos painéis. Barras chatas de aço carbono de 10 x 3 milímetros de

espessura, que foram utilizadas para transmitir o movimento do atuador para as

roldanas, conforme figura 32.

Figura 30 Fabricação dos suportes das placas

Figura 31 Fabricação dos suportes das placas

46

Com todas as partes confeccionadas iniciou-se o processo de montagem da

estrutura, composta de 2(dois) cavaletes em formas de “H” distanciados por barras e

fixados com parafusos M5 x 40 milímetros de comprimento (8x), em seguida fixados

os suportes das placas nos cavaletes com parafusos M5 x 12 milímetros de

comprimento (4x) e fixado o sistema de articulação composto de 4(quatro) barras

menores fixadas no suporte das placas e nas roldanas de articulação e 2(duas)

barras maiores fixadas nas roldanas com parafusos M6 x 12 milímetros de

comprimento (12x), conforme figuras 33 e 34.

Figura 32 Fabricação das roldanas

Figura 33 Montagem da estrutura vista articulação.

47

Na última parte da montagem do protótipo (Figura 35), encontrou-se a melhor

posição para a fixação do atuador responsável por transformar um movimento linear

em um movimento de rotação das roldanas. O atuador foi fixado através de uma

barra chata dobrada de aço carbono de 1 ½” x 3/16” de espessura soldada no

distanciador da estrutura e também por uma barra chata dobrada de aço carbono de

1 ½” x 3/16” de espessura soldada na barra de articulação.

Figura 34 Montagem da estrutura vista frontal.

Figura 35 Montagem final protótipo.

48

5.4 Instalação elétrica e programação

A instalação elétrica do protótipo, obedece o conceito do item 5.2 Diagramas

de Blocos, apresenta-se a seguir as figuras 36 e 37 das instalações elétricas dos

componentes da automação.

Figura 36 Montagem painel de automação.

Figura 37 Montagem da estrutura vista articulação.

49

A programação foi realizada através de um CLP, modelo CLG535R – 24Vcc –

P458 do fabricante Tholz. O software utilizado para a programação foi o “Ladder –

Tholz 0.7”, neste software foi construída a lógica de funcionamento do protótipo

conforme figura 38.

1 - Lógica de funcionamento inicial: Ao ligar a chave liga/desliga o CLP energiza a

entrada digital ED1 que por sua vez comandará o temporizador TE1 por 100ms e o

mesmo acionará as saídas RL1, LED0, A2, IHM1 e TE2.

2 – A saída RL1 do relé tem por objetivo comutar o relé auxiliar da Omron que irá

acionar o atuador linear.

3 – A saída LED0 é uma simples indicação visual da operação;

4 – A saída A2 (comando auxiliar) tem por objetivo garantir o acionamento do

atuador linear.

5 – A saída IHM1 (interface homem-máquina) é uma indicação visual da operação

no display do CLP;

6 – A saída TE2 (temporizador) tem por objetivo garantir o acionamento do retorno

do atuador linear,

Figura 38 Logica temporização.

50

6.0 TESTES E RESULTADOS

Após conclusão das montagens mecânica, elétrica e eletrônica foram

executados vários testes de performance, a fim de obter os melhores e mais

precisos dados de geração. Os testes foram realizados simultaneamente, conforme

figuras 39 e 40 entre o protótipo “Sunflower” e painéis fotovoltaicos com as mesmas

características técnicas, para análise da eficiência do rastreamento.

Os testes foram executados, com a utilização de ventiladores para simulação

de carga e a medição das grandezas de tensão e corrente realizadas através de

multímetros.

Figura 39 Instalação do protótipo “Sunflower”

Figura 40 Instalação dos painéis fotovoltaicos

51

6.1 Análise dos resultados protótipo

Abaixo apresentam-se os valores (Figura 41) encontrados com o sistema

estático, sem rastreamento, apenas instalado nas coordenadas ideias.

Abaixo apresentam-se os valores (Figura 42) encontrados com o sistema de

rastreamento em funcionando, para as mesmas coordenadas de instalação.

Figura 41 Resultado Placas fotovoltaicas

Figura 42 Resultado protótipo “Sunflower”

52

Abaixo apresentam-se (Figura 43) a comparação dos valores obtidos entre os

testes com os painéis fotovoltaicos e o protótipo “Sunflower”. (Vide anexo – 8,

“Planilha de Resultados de Testes”).

Através da comparação dos resultados obtidos, é possível observar a

diferença na eficiência, isso é dado em função que o sistema de rastreamento,

mantém os painéis totalmente perpendiculares durante o movimento aparente do

sol.

Após a realização de vários testes e obtenção de dados com uma maior

confiabilidade e qualidade técnica nas medições de geração, observa-se diferença

de 30,3% a mais do sistema de rastreamento em comparação com os painéis

fotovoltaicos, sendo essa diferença é em função do sistema de rastreamento.

6.2 Projeções dos resultados projeto

O princípio de funcionamento do protótipo “Sunflower” obedece rigorosamente

o projeto, incluindo partes mecânicas, elétricas e temporização, mediante isso,

nossa projeção de ganho na eficiência do Projeto “Sunflower” está em torno de 31%

com variação de +/- 0,8%, variação esta em função da instalação dos sistema,

comprimento dos cabo, etc.

Figura 43 Resultado “Sunflower” vs. Placas Fotovoltaicas

53

7.0 PLANILHA DE CUSTOS

Para formular o custo do projeto, foram solicitadas junto aos fornecedores

cotações de seus correspondentes produtos e expectativa de vida util. Formulou-se

a planilha de valores, conforme figura 44.

Figura 44 Planilha de Custos “Sunflower”

54

8.0 ANÁLISE DE VIABILIDADE E MERCADO

Este capítulo aprofunda a discussão sobre os aspectos econômicos e

financeiros da geração de energia elétrica a partir da fonte fotovoltaica, avaliando a

viabilidade do produto “Sunflower”.

8.1 Transformação da Irradiação solar em eletricidade

A irradiação solar e sua conversão em energia elétrica podem ser

combinadas no fator de capacidade (FC) da instalação fotovoltaica, que mede a

relação entre a energia média produzida em um intervalo de tempo, usualmente ano

/ kWh e a capacidade nominal do sistema (kWp) multiplicada pelo número de horas

do ano (8.760).

FC = Produção anual de eletricidade (kWh) / (8.760 x kWp instalados).

O fator de capacidade depende tanto da irradiação solar (recurso primário)

como do fator de desempenho, que mede a qualidade da instalação fotovoltaica. O

dimensionamento de um sistema fotovoltaico para residências considera:

• Perdas nos inversores de energia de CC para CA;

• Eventuais sombreamentos na instalação;

• Eventual acúmulo de poeira ou sujeira nos módulos, reduzindo a

capacidade de absorção da irradiação;

• Perdas (ôhmicas) nos cabos, tanto no lado CC como CA da instalação;

• Redução de eficiência dos módulos fotovoltaicos decorrente de

temperaturas mais elevadas que as utilizadas no ensaio e informadas pelo

fabricante (células a 25 graus);

• Indisponibilidade do sistema fotovoltaico, seja por paradas forçadas

(quebras de componentes) ou desligamentos para manutenções;

• Diferenças nas curvas características (A x V) dos módulos, o que significa

que quando conectados eletricamente não operarão no mesmo ponto de

máxima eficiência.

A média nacional de fator de capacidade é de 15%, estando associada a uma

instalação em local com alta irradiação, igual a 2000 kWh/m²/ano ou 5,85

kWh/m2/dia representativa nas regiões mais favoráveis do país (Fonte: Proposta

para inserção da energia solar fotovoltaica na matriz elétrica brasileira – abinee)

55

8.2 Custo de produção de sistemas fotovoltaicos

Apresenta-se na figura 45, exemplo de orçamento de sistemas fotovoltaicos,

empregando módulos, inversores e estrutura importados. Atualmente não é comum

no mercado a oferta de sistemas com instalação, na grande maioria dos casos isso

e orçado separado. O valor apresentado no exemplo de orçamento considera

diversos tributos, tais como:

• Incidência de imposto de importação (II) sobre módulos (NCM 8541.40.32)

igual a 12% e inversores importados (14%);

• A alíquota do Imposto sobre Produtos Industrializados (IPI) incidente sobre

módulos fotovoltaicos (NCM 8541.40.32) continua sendo de 0%, conforme

Tabela de Incidência do Imposto sobre Produtos Industrializados (TIPI)

anexa ao Decreto nº 7.660, de 23/12/2011. Há, entretanto, incidência de

alíquota de IPI de 15% sobre os inversores importados. Os inversores

nacionais recebem redução no IPI, que pode chegar a 100% sob alguns

condicionantes;

• Incidência de ICMS sobre inversores (alíquota variando por Estado);

• Incidência de PIS (1,65%) e COFINS (7,6%) sobre os módulos e

inversores 10,2%.

56

Os demais custos que compõe as instalações fotovoltaicas serão somados a

estes. Como referência de valores, para um sistema de mesmo porte, o custo da

instalação pode variar de R$: 7.000,00 (Considerando 170kWh/mês) a R$:

20.000,00 (Considerando 620kWh/mês) sendo isto em função das condições e

locais de instalação, cabos e demais componentes de proteção, projeto de

instalação e horas de serviços prestados (Fonte: NeoSolar Energia, 2013).

Diante dos valores apresentados, um sistema com uma produção de energia

de 250kWh/mês, nas condições acima, pode ser orçado com um valor de R$

28.000,00, com estimativa de CAPEX de 15R$/Wp.

Fonte: NeoSolar Energia, 2013.

Figura 45: Orçamento sistema fotovoltaico – Grid Tie.

57

O “Sunflower” como demostrado no item 6.0 e considerando as mesmas

condições supracitadas acima, observa-se que a estimativa do CAPEX,

considerando a diferencia em função do ganho de rendimento, como demostrado no

item 5.1, é de 10R$/Wp. Lembrando que esse valor, trata-se do investimento em

função do watt para a instalação fotovoltaica. O valor importante e denominado

custo de produção (CP) expresso em kWh, será calculado e através do mesmo

realizada a comparação com a tarifa energética.

8.2.1 Custo de produção do produto “Sunflower”

O custo de produção (CP) de um sistema fotovoltaico, expresso em R$ por

kWh produzido, pode ser calculado pela seguinte fórmula:

CP = [CAPEX + VP (OPEX)] / VP (EP)

Onde:

• CP: Custo de produção (R$/kWh).

• CAPEX: Custos de investimento do sistema fotovoltaico (R$).

• VP (OPEX): Valor presente de custos de operação e manutenção ao longo

da vida útil da instalação (R$)

• VP (EP): Valor presente da energia produzida ao longo da vida útil da

instalação (kWh)

O cálculo do custo de produção considera tanto os investimentos iniciais

quanto uma previsão sobre custos de operação e manutenção ao longo da vida útil

da instalação. Os seguintes parâmetros típicos serão utilizados na análise do custo

de produção:

• Vida útil: 25 anos;

• O custo de investimento (CAPEX): R$: 21.969,00;

• Custo de VP (OPEX): estimado em R$: 4.793,00 (Já considerando

substituição de componentes eletrônicos, durante vida útil);

• Eficiência das células: redução de 0,75%/ano sobre valor original (100%);

• Ganho de rendimento em função do rastreamento de: 31% +/- 0,8%.

58

A figura 46, apresenta o custo da produção de energia (R$/kWh) para faixas

de custos de investimento (eixo X) e curvas com fatores de capacidade (FC)

variando entre 12% e 18%, conforme legenda na parte superior do gráfico.

Através do gráfico percebe-se que uma instalação com 15% de fator de

capacidade (referência nacional) e custo de investimento de 10R$/Wp (CAPEX + VP

OPEX % EM 25 ANOS) o custo de produção de energia é de 0,73 R$/kWh. Este

valor é próximo da ordem de grandeza da tarifa de energia de clientes residenciais

de diversas concessionárias no Brasil, incluídos os impostos e encargos.


Figura 46: Custo de produção (R$/kWh) vs. CAPEX (R$/Wp) vs. Fator de capacidade.

59

8.3 Tarifas de energia elétrica para baixa tensão

Para consumidores residenciais e pequenos comércios, a tarifa de energia

elétrica consiste num valor único (R$/kWh) aplicado ao consumo de eletricidade

mensal (kWh) e sobre o qual incidem impostos federais (PIS e COFINS) e estaduais

(ICMS), sendo esta última variável de acordo com o Estado, tipo de cliente e

consumo, conforme figura 47. Por exemplo, um cliente no Rio de Janeiro com

consumo mensal até 299 kWh recolhe 18% de ICMS e superior a 300 kWh recolhe

30%. Para a verificação da competitividade da energia fotovoltaica com relação a

conta de energia, assumimos como única a maior alíquota de ICMS por Estado

correspondente aos clientes de baixa tensão com maior consumo de energia, como

indicado a seguir:

A figura 48, mostra as tarifas com impostos para clientes de baixa tensão

(clientes residenciais) por Estado da federação, sobre os quais foram acrescidos os

impostos mencionados, como indicado a seguir:

Figura 47: Alíquota de ICMS por estado correspondente.

60

Observa-se grande dispersão de resultados, com variação dos valores finais

entre 0,35 a 0,70 R$/kWh. Destacam-se: AES SUL, COPEL, CERON, CEB, CAIUA e

CPFL entre as menores tarifas finais e CELTINS, ENERGISA/MG, CEMAR e

CEMAT entre as maiores tarifas finais.

8.4 Indicador de viabilidade do produto “Sunflower”

A viabilidade do produto “Sunflower”, será medida pela razão direta entre as

tarifas de energia com impostos e o custo de produção da energia sola:

• Indicador de viabilidade = Tarifa de energia com impostos / Custo de

produção solar;

• Uma relação superior a 1,0 indica que a energia fotovoltaica já é

competitiva;

• Uma relação inferior a 1,0 indica que a energia fotovoltaica ainda não é

competitiva.


Figura 48: Tarifas de impostos para clientes de baixa tensão

61

Considerando a produção unitária do “Sunflower”, o mesmo apresenta um

indicador de viabilidade igual a 0,97. Entretanto, realizou-se uma análise no âmbito

de projeção de vendas, considerando um desenvolvimento em série, ou seja, quanto

maior a produção, maior o poder de aquisição dos componentes e

consequentemente menor custo de produção (CP). Para tal análise, foram

solicitadas junto aos fornecedores cotações com projeção de vendas e formulou-se

a figura 49.

Observa-se que a partir de uma produção mensal, o produto “Sunflower” será

totalmente viável e competitivo para clientes conectados a baixa tensão em boa

parte das concessionárias.

Os resultados indicam uma competitividade para clientes residenciais.

Adicionalmente à queda de valores dos componentes principais (módulos

fotovoltaicos e inversores) observada em escala global, contribuirão para a queda do

custo de aquisição dos componentes. Entretanto, para total viabilidade e

desenvolvimento em série do “Sunflower”, é necessário algumas iniciativas, dentre

elas destacam-se:

Figura 49: Produção “Sunflower” vs. Custo de produção (CP) em kWh.

62

• Aumento do número de instalações, fomentando o surgimento de maior

número de empresas integradoras, formação de equipes especializadas,

aumento da concorrência e redução de custos;

• Maior agilidade e simplicidade nos requisitos para registro como

autoprodutor de energia e registros solicitados pela concessionária;

• Maior especialização de empresas que ofereçam soluções de

componentes específicos dos sistemas fotovoltaicos. Em mercados como

Europa e EUA, existem empresas especializadas em estruturas metálicas

que facilitam a fixação dos módulos fotovoltaicos, que podem ser

instaladas em menor tempo em telhados ou lajes;

• Modelos de negócios que evitem impostos “em cascata” e capazes de

transformar os elevados investimentos iniciais, por vezes inviáveis, em

fluxos de pagamentos suaves mais aderentes às realidades financeiras

dos usuários interessados.

9.0 PANORAMA DE MERCADO E FUTURO

A crescente demanda por fontes renováveis de energia e programas de

incentivos em diversos países faz com que a produção de células fotovoltaicas

avance a ritmo acelerado. A Revista PHOTON Internacional estimou em

52,5GW/ano a produção de células fotovoltaicas em 2012, com correspondente

capacidade de produção de 69 GW/ano em 2013. Este valor é aproximadamente

70% superior à produção do ano de 2011 e 260 vezes maior que a produção do ano

2000, conforme figura 50;

63

A energia fotovoltaica tem atributos que a tornam única. O fato de ser possível

incrementar a produção tão rapidamente e a tecnologia se desenvolver a partir da

infraestrutura existente faz com que a taxa de inovação da energia fotovoltaica seja

muito maior que os demais setores de energia. Na realidade, esta taxa situa-se mais

próxima de setores como TI, com suas mudanças constantes.

O recurso solar é abundante e melhor distribuído geograficamente que o

petróleo, que é controlado por um grupo pequeno de países produtores. A queda de

preços esperada nos próximos anos é de tal ordem que muitos especialistas, como

o prêmio Nobel Paul Krugman, acreditam que esta forma de produzir energia será

competitiva em relação às tradicionais formas de produção, tais como as que

utilizam carvão mineral ou gás natural.

Paul Krugman, em artigo intitulado “Here comes the Sun” publicado no “New

York Times” em 6 de novembro de 2011, faz uma analogia (tirada de um artigo do

“Scientific American”) entre a famosa “Lei de Moore” e a evolução de preços da

indústria fotovoltaica. O autor argumenta que estamos próximos de uma

transformação energética impulsionada pela queda vertiginosa dos preços da

energia fotovoltaica. Por fim, Krugman conclui, de forma semelhante ao exibido na

figura 51, que: “se a tendência de queda de preços continuar, e parece que de fato

Figura 50: Produção de Células Solares 1999 á 2011.

Fonte: Revista PHOTON, 2011.

64

está se acelerando, em poucos anos atingiremos o ponto em que a eletricidade

gerada pelos módulos solares se torna mais econômica que a eletricidade gerada

pela queima de carvão mineral e fontes hidráulicas”.

Fonte: “Here comes the Sun”.

Figura 51: Projeção da Produção de Energia Fotovoltaica.

65

10.0 PROGRAMAS DE INCENTIVOS AO MERCADO NACIONAL

Incentivo do latim “incentīvus”, é aquilo que move ou leva uma pessoa a

desejar ou a fazer algo. Pode-se tratar de algo real (como o dinheiro) ou simbólico (a

intenção de dar ou obter uma satisfação). Para a economia, um incentivo é um

estímulo que se oferece a uma pessoa, uma empresa ou um sector com o objetivo

de aumentar a produção e melhorar o rendimento.

Este ano de 2013 tem sido especial para o setor brasileiro de energia solar.

Pela primeira vez essa fonte poderá participar de um leilão de compra de energia, no

caso o leilão A-3 (para entrega daqui a três anos). Esse certame, que será realizado

em outubro, contará com 119 projetos solares distribuídos em nove estados, Na

esfera dos governos estaduais, São Paulo e Minas Gerais se mostraram dispostos a

incentivar o desenvolvimento da fonte por meio de isenção de imposto e estímulo à

pesquisa e a projetos (Fonte: O Estado RJ, 09 de outubro de 2013).

De modo geral é de fundamental importância para o mercado nacional e

inserção de programas dedicado ao incentivo da energia fotovoltaica, tais como:

P&D e Eficiência Energética da ANEEL, FINEP, Inova Brasil e Desenvolve São

Paulo, Linha Econômica Verde, que buscam viabilizar a implementação de projetos

e o desenvolvimento em série da energia fotovoltaica na matriz energética brasileira.

66

11.0 CONCLUSÃO

O projeto “Sunflower” na definição de seu conceito buscou seguir os modelos

de negócios para energia fotovoltaicos padronizados pela ANEEL, dimensionamento

dos componentes eletrônicos com baixo custo de produção, excelência na

confiabilidade e qualidade técnica e o desenvolvimento de um produto como um

fator empreendedor para geração de empregos, sempre com foco nas residências.

Diante do apresentado neste trabalho, o sistema de rastreamento solar

instalado em módulo com paineis fotovoltaicos para conexão “Grid Tie” de baixa

tensão é viável, conforme considerações a seguir:

• Sistema de rastreamento apresentando um ganho de 31% +/- 0,8% no

aproveitamento na irradiação solar;

• Consumidor estará se tornando um mini/micro gerador de energia,

participando diretamente na eficiência energética e contribuindo com as

concessionárias distribuição de energia;

• Instrumento de educação ambiental e conscientização ecológica;

• Geração de energia renovável sem impactos ambientais;

• Geração de empregos;

• Retorno financeiro ao consumidor residencial;

• Tecnologia em ascensão “Smart Grid”;

Apresentamos a seguir alguns pontos que podem ser estudados como

melhorias neste projeto:

• Utilização de bancos de baterias para residências;

• Projeto de instalação em telhados residenciais;

• Estudo de nacionalização dos componentes importados;

• Melhorias no sistema de articulação (movimento aparente de sol), para

redução da periodicidade de manutenção;

• Melhorias na eletrônica embarcada, para redução da periodicidade de

troca dos componentes eletrônicos;

• Automação no sistema de articulação, declinação solar (Solstício de

inverno e verão).

67

12.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

HINRICHS, Roger A.; KLEINBACH, M.; REIS, Lineu B. Energia e Meio Ambiente:

Inclui artigos que discutem a questão energética no Brasil. Tradução da 4ª ed. Norte

Americana: ED. Cengage Learning, 2010.

PERLOTTI, E. et al. Proposta para Inserção da Energia Solar Fotovoltaica na

Matriz Elétrica Brasileira: Estudo do grupo setorial de sistemas fotovoltaicos da

abinne. 1ª ed. São Paulo: Ed. Edgard Blücher Ltda., 2012.

BARBOSA, E. et al. Grid-connected system of Lampião Restaurant: NE/Brazil. In:

X WREC. World Renewable Energy Congress: Glasgow: WREC, 2008.

BARKER, P. P. Photovoltaics support distribution feeder: Electric Light & Power,

Vol 2, 1997.

BRITO, M. C., SERRA, J. M. Células solares para a produção de energia

eléctrica: Quantum número 1 - Revista do Departamento de Física da Faculdade de

Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal, 2005.

CHIGUERU, Tiba. et al. Atlas Solarimétrico do Brasil: Banco de dados

solarimetricos. 1ª ed. Recife: Ed. Universidade da UFPE, 2000.

CGEE. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos. Energia solar fotovoltaica no

Brasil: subsídios para tomada de decisão. Série Documentos técnicos 2 Brasília, DF

: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2010.

CRESESB. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito.

Energia Solar: Princípios e Aplicações. Disponível em: http://www.cresesb.cepel.br.

(Acesso em 20 de janeiro 2013).

BEER, F. P., JOHNSTON Jr., E. R. Mecânica vetorial para engenheiros e

cinemática e dinâmica: Ed. Pearson Education do Brasil, São Paulo 2006.

68

KAMINSKI, P.C. Mecânica Geral para Engenheiros: Ed. Edgard Blücher Ltda . 1ª

edição São Paulo. 2000.

Home Page da abinee - “Arquivos” http://www.abinee.org.br/informac/arquivos/

(Acesso em 03 de março de 2013).

Home Page da abinee - “Tarifas Energéticas” http://www.abinee.org.br

/abinee/estatuto.htm (Acesso em 03 de março de 2013).

Home Page da ANEEL - “PRODIST” http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=82

(Acesso em 25 de maio de 2013).

Home Page da “CLEANTECHNICA” - “HER COMES THE SUN” http://cleantechnica.

com/2011/12/12/here-comes-the-sun-the-chart-paul-krugman-left-out/ (Acesso em 18

de abril de 2013).

Home Page da EPE – “Resenha Mensal” http://www.epe.gov.br/

ResenhaMensal/Forms/EPEResenhaMensal.aspx (Acesso em 04 de junho de 2013)

Home Page da INPE – “Instituto Nacional de Pesquisa Energética”

http://www.inpe.br/ (Acesso em 04 de julho de 2013)

Home Page do O ESTADO RJ ANEEL – “Energia solar ganha incentivos do governo

federal e estaduais” http://www.oestadorj.com.br/pais/energia-solar-ganha-

incentivos-do-governo-federal-e-estaduais/ (Acesso em 20 de setembro de 2013)

ELETRICIDADE MODERNA. São Paulo: Ed. Aranda, ano 40. n.460, julho. 2012.

Anexo 1 – Cronograma de Atividades

Engineering

ManHour

(h)

Responsible

Engineering

ManHour

(h)

Responsible

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

1 300

1.1 DESCRIÇÃO SOBRE O CONCEITO, HISTORICO, APLICAÇÕES E FUNCIONALIDADE 20 HERMES X

1.2 DESCRIÇÃO DA INTERFACE SISTEMA / ANNEL 40 HERMES X X

1.3 40 HERMES X X

1.4 DESCRIÇÃO SOBRE O SISTEMA TRACKING, METODOS E APLICAÇÃO 80 HERMES X X X X

1.5 TEORIA DE FUNCIONALIDADE DO SISTEMA DE MONITORAÇÃO 80HERMESQUAGLIO

X X X X

1.6 40ALAN

TIEGHIAUGUSTO

X X

2 ANALISE DE VIABILIDADE AMBIENTAL 140

2.1 DESCRIÇÃO DAS SOLUÇÕES AMBIENTAIS X SISTEMAS DE ENERGIAS ATUAIS 40 QUAGLIO X X

2.2 GRAFICOS, ESTUDOS DE VIABILIDADE AMBIERNTAL A LONGO PRAZO 40 QUAGLIO X X

2.3 60 QUAGLIO X X X

3 260

3.1 DESCRIÇÃO DOS CUSTOS X PROJETO X MANUTENÇÃO 80HERMESQUAGLIO

X X X X

3.2 80HERMESQUAGLIO

X X X X

3.3 ANALISE / FORMA DA AMORTIZAÇÃO DO INVESTIMENTO 80HERMESQUAGLIO

X X X X

3.4 ANALISE DA AMORTIZAÇÃO DO INVESTIMENTO X PROJEÇÃO DE VENDAS 20HERMESQUAGLIO

4 750

4.1 MATERIAS DO SISTEMA DE MONITORAÇÃO / RASTREAMENTO

4.1.1 ESPECIFICAÇÕES DOS PAINEIS FOTOVOLTAICOS,INTERFACES 10 HERMES X

4.1.2 60ALAN

HERMESX X X

4.1.3 INTERFACE CLP / TEMPORIZADOR, CONTADOR, ETC.. 60ALAN

HERMESX X X

4.1.4 80ALAN

HERMESX X X X

4.1.5 ATUADOR PARA ACIONAMENTO DOS PAINEIS 60ALAN

HERMESQUAGLIO

X X X

4.1.6 INTERFACE PAINEL DE CONTROLE / ATUADOR 20ALAN

HERMESX

4.1.7 SISTEMA PARA ACIONAMENTO DOS PAINEIS 80AUGUSTO

TIEGHIX X X X

4.1.8 SISTEMA DE ACIONAMENTO DOS PAINEIS / INTERFACE ATUADOR 40AUGUSTO

TIEGHIX X

4.1.9 100AUGUSTO

TIEGHIX X X X X

4.2 DESENHOS / ANALISES DO PROJETO

4.2.1 MODELAGEM / DESING DO PROTORIPO 40 QUAGLIO X X

4.2.2 DESENHOS / INTERLIGAÇÕES DO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO 100ALAN

HERMESX X X X

4.2.3 100AUGUSTO

TIEGHIQUAGLIO

X X X X

DIMENSIONAMENTO DO PAINEL DE CONTROLE, SISTEMAS DE EMERGENCIA E MANUAL, E DEMAIS EQUIPAMENTOS ELETRONICOS UTILIZADOS

ANALISE FINANCEIRA X PROGEÇÃO DE VENDAS

INTRODUÇÃO / MONOGRAFIA

CALENDER

LIDE TIME

JUNEAPRIL

GA

TE

S F

OR

PA

SS

ING

PH

AS

E -

GA

TE

S F

OR

PA

SS

ING

PH

AS

E -

GA

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PH

AS

E

Sunflower Activities Plan 2013 Status 02/03/2013 REV-4 _ 02_03_2013

AccomplishedPlanning

MARCH OCTOBERMAY AUGUST SEPTEMBER

PROJECTS - Activities Description

JULY

GA

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GA

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PH

AS

E -

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E

DESENHOS / INTERLIGAÇÕES DO SISTEMA DE ACIONAMENTO DOS PAINEIS

GA

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PH

AS

E -

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PH

AS

E

DESENVOLVIMENTO & PROJETO

GA

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ING

PH

AS

E -

GA

TE

S F

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PA

SS

ING

PH

AS

E

ANALISE / FORMA DO MELHOR INVESTIMENTO (CAIXA FEDERAL, PROGRAMAS ESPECIAIS)

DESCRIÇÃO DA QUALIDADE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA E METODOS PARA O MESMO

PONTOS POSITIVOS X NEGATIVOS, VISUALIZANDO AMBIENTALMENTE (SUPER MARKETING)

GA

TE

S F

OR

PA

SS

ING

PH

AS

E -

GA

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S F

OR

PA

SS

ING

PH

AS

E -

GA

TE

S F

OR

PA

SS

ING

PH

AS

E

ESTRUTURAS DO SISTEMA, ARTICULAÇÕES, E SUPORTE PAINEL, SUPORTE INVERSOR

MICROCONTROLADOR (CLP), LIGAGEM DE PROGRAMAÇÃO, INTERFACES

CONCLUSÃO DA MONOGRAFIA (INCLUSÃO DE MAIORES INFORMAÇÕES) DA APRESENTAÇÃO, ENSAIOS PARA APRESENTAÇÃO

Página 1 de 4

Engineering

ManHour

(h)

Responsible

Engineering

ManHour

(h)

Responsible

CALENDER

LIDE TIME

Sunflower Activities Plan 2013 Status 02/03/2013 REV-4 _ 02_03_2013

AccomplishedPlanning

PROJECTS - Activities Description

5 120

5.1 40AUGUSTO

TIEGHIX X

5.2 20ALAN

HERMESX

5.3 COMPRA DOS EQUIPAMENTOS PROTOTIPOS 20 TODOS X

5.4 40ALAN

TIEGHIAUGUSTO

X X

6 80

6.1 40AUGUSTO

TIEGHIX X

6.2 TESTES DE ACEITAÇÃO DO PROTOTIPO FINAL 20ALAN

TIEGHIAUGUSTO

X

6.3 20ALAN

TIEGHIAUGUSTO

X

1650

TESTES DE ACEITAÇÃO

TOTAL DE HORAS

MONTAGEM DO SISTEMA PROTOTIPO FINAL (CONSIDERANDO 2 SEMANAS PARA CHEGADA DAS PEÇAS)

ESPECIFICAÇÃO E COMPRA (SE NECESSARIO) DOS EQUIPAMENTOS NECESSARIOS PARA MEDIR OS RESULTADOS DOS TESTES DE GERAÇÃO INICIAL

TESTES DE ACEITAÇÃO DO PROTOTIPO (PLACA DE 12V) / ANALISE DOS RESULTADOS OBTIDOS

COMPRAS & MONTAGEM PROTOTIPO

MONTAGEM DO PROTOTIPO PARA TESTES DE GERAÇÃO INICIAIS (UTILIZANDO PLACA 12V )

ANALISE E REGISTROS DO RESULTADOS OBTIDOS

Página 2 de 4

Anexo 2 – Diagrama Elétrico

ItemDescrição

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Painel fotovoltaico Jetion JT305 SMc 300W, 35Vcc, 8.58A

Regua de Bornes para terminais de 0,2mm2 a 10mm2

Disjuntor Monopolar Weg MDW-C63

Shunt Derivador de Corrente

Medidor e Controlador DC

Inversor de Frequência Grid Tie1000W Input 22-60Vcc

Atuador Linear Linak LA-37 24Vdc, 15kN, 3,5mm/s

Fonte de Alimentação MINI-PS-100-240AC/24DC/1.3

CLP Tholz CLG535R-24V-P458

Chave Liga/Desliga

AlanAlanAlan

xxxx

xxxx

Desenho de Arquitetura Detalhada do Sistema

de Geração Fotovoltaica Automatica Grid Tie

SISTEMA FOTOVOLTAICO GRID TIE

DE-001

Lista de Materiais

cabo 2x10mm2 cabo 2x10mm2

cabo 6x0,5mm2

Terminais

Anel 2x cada

painel

LIMITE DE FORNECIMENTO SUNFLOWER

1

2

5

4

3

7

12

12

910

11

8

6

6

2

2

cabo 4x2,5mm2

cabo 7x1mm2

cabo 2x1mm2

cabo 4x1mm2

cabo 2x1mm2

13 13

14

14

14

14

14

14

14

14

15

17

17

17

17

17

17

16

16 16

18

14

14

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Rele Omron MY2N 24Vcc

Terminais Anel 1mm2

Terminais Pino 1mm2

Terminais Pino 0,5mm2

Terminais Anel 10mm2

Terminais Pino 10mm2

Cabo Universal Tripolar

Dispositivos de consumo de energia residencial

Quadro de controle da automação e distribuição de energia residencial

Qtde

Fabricante/

Distribuidor

6

1

1

1

1

2

6

1

1

1

2

12

34

6

24

18

2

Jetion

Phoenix Contact

Weg

16

Kron

Kron

Power Inverter

18

Linak

Phoenix Contact

Tholz

Steck

11Fonte de Alimentação QUINT-PS/ 1AC/24DC/10

1

Phoenix Contact

Omron

1313

ATX Terminais

ATX Terminais

14

ATX Terminais

ATX Terminais

ATX Terminais

Spon

21

22

Medidor de consumo bidirecional concessionária

Rede de Distribuição

Cabo de Alimentação (+) do motor do Atuador LinearCabo Negativo (-) do motor do Atuador Linear e de todo o sistemaCabo de Alimentação (+) do sistema auxiliar de feedback de posicionamento doAtuador Linear e Alimentação (+) de todo o sistemaSinal pulsante A do feedback de posicionamentoSinal pulsante B do feedback de posicionamentoCabo Negativo (-) do feedback de posicionamentoAterramento Residencial

Nota: Quadro Elétrico com todos os componentes da automação do sistema serão instalados dentro da residência, distâncias dos cabos serão

definidas após verificação das instalações elétricas da residência do cliente.

Concessionária

Concessionária

N/A

N/A

19

20

21

22

23

23Representação de crédito por kW gerado N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

CR

IA

DO

P

OR

U

M P

RO

DU

TO

E

DU

CA

CIO

NA

L D

A A

UT

OD

ES

K

CRIADO POR UM PRODUTO EDUCACIONAL DA AUTODESK

CR

IA

DO

P

OR

U

M P

RO

DU

TO

E

DU

CA

CIO

NA

L D

A A

UT

OD

ES

K

CRIADO POR UM PRODUTO EDUCACIONAL DA AUTODESK

Anexo 3 – “Data Sheet JT300Sac”

Anexo 4 – “Data Sheet Grid Tie Inverter”

1

DATA SHEET GRID TIE INVERTER

1000w grid tie inverter for solar panel system

DC 22V - 60V

AC 90V-130/190~260V

Feature:

1. This 1000W micro grid tie inverter is designed specially for small power solar panel.

2. This inverter can directly connect solar panel, through inverter to home grid.

3. Easy to installation, just need solar panel, grid tie inverter, then directly can put into

home grid.

Note: this pv inverter only has grid tie inverter function, do not have traditional

inverter function, please do not connect with the battery and the solar panel at the

same time, for further questions, please feel free to contact us.

Features MPPT (Maximum Power Point Tracking) allowing each solar panel to run at

optimum output.

Electrical Specifications SGTI-1000

Normal AC Output Power 950W

Maximum AC Output Power 1000W

AC Output Voltage Range (Optional) 190V~260V

90V~130V

AC Output Frequency Range 46Hz~65Hz

Total Harmonic Distortion (THD) <5%

Power Factor 0.99

DC Input Voltage Range 22V~60V

Peak Inverter Efficiency 92%

Standby Power Consumption <0.5W

Output Current Wave Form Pure Sine-Wave

MPPT Function Yes

Over Current Protection Yes

Over Temperature Protection Yes

Reverse Polarity Protection Yes

Island Protection Yes

Stackable Yes

Mechanical Specifications

Operating Temperature Rang -10 ~ +45

Net Weight 4.5 KG

Gross Weight 5.0 KG

Dimension

2

There are many advantages of Small Grid Tie Photovoltaic System compare with the

traditional grid tie system.

1. Low cost and easy installation - Small Grid Tie Photovoltaic System can make full use

of all types of buildings surface that face to the sun in the city as well as fast and easy

installation of solar modules and grid tie inverter. It's very low maintenance costs.

2. Free combination - Small Grid Tie Photovoltaic System can be used as a separate

grid tie system and can be setup as a large solar array with many of them. The quantity

of Small Grid Tie Photovoltaic System in the array is just according to your desire. If

you are planning to install a grid-tie PV system, in a general way, the solar array and

inverter need to be carefully matched to ensure that the inverters voltage and power

limits are not exceeded. When you want to increase more solar panel and if the total

power of the solar panels exceeds the allocation grid inverter, it is necessary to

increase the cost of a grid inverter.

3. Combination of Small Grid Tie Photovoltaic System does not interact - The

traditional solar grid tie inverter system, they offer units ranging in high power output

and these units are modular so you can have multiple units operating in parallel for

large solar arrays. Although, the traditional grid inverter has MPPT feature (Maximum

Power Point Tracking), but the maximum power point is according to the entire series

in terms of solar panels array, if the performance of a piece of solar panels in the

system, for some reason, such as leaves, bird droppings, dust, shadow, etc., degrades,

the performance of the entire solar power system will decrease. If the performance of

a piece of solar panels in the system degrades, this just effects this piece itself, will not

affect other Small Grid Tie Photovoltaic System in the system.

4. Improving the efficiency of the entire solar power system – In traditional grid tie

system, the solar panels are connected in series, so the MPPT of the inverter is

according to the total panels in series, not to every panel, but there is difference

between every panel, so not every panel is working at the maximum power, this will

reduce the total power of these panel in series.But Small Grid Tie inverter Photovoltaic

System has no such disadvantage. Because every inverter of Small Grid Tie

Photovoltaic System has MPPT function, so every panel is working at the maximum

power, this will increase the efficiency of the entire system.

5. Low power consumption – Most of the parts in the small grid-tie inverter are digital

ICs and low power MCU, so the power consumption of it is low, though the quantity of

grid tie inverters is increased, but this will not increase the power consumption of the

entire system.

INSTALLATION :

The individual system of Small Grid Tie Photovoltaic System is shown in Figure 1.

Installing the solar panel of the Small Grid Tie Photovoltaic System at a suitable

location that sunshine can irradiate on it, connecting the cables of the solar panel to

the DC input terminals of the small grid tie inverter of the SGPV, inserting the plug of

3

the inverter into the socket of the home grid. After this, when the sun shines, the Small

Grid Tie Photovoltaic System will convert the solar energy to the home grid.

Small Grid Tie Photovoltaic System can be stackable, and all Small Grid Tie Photovoltaic

Systems are independent each other. The total power converting to the grid is the

total power of all Small Grid Tie Photovoltaic Systems. The installation of each Small

Grid Tie Photovoltaic System is same. Connecting large quantity of Small Grid Tie

Photovoltaic System to the grid, this will construct high-power grid-tie system

Anexo 5 – “Data Sheet CLP G535R”

1 / 5

1. CARACTERÍSTICAS

O CLG535R é um controlador programável que integra os principais recursos empregados em

uma automação industrial. Dispõe integrado de IHM (interface homem máquina) contemplada por

um teclado numérico, tecla de função e display de LCD 16x2 tipo caractere.

A sua programação é realizada via linguagem ladder com software totalmente em português,

simples e intuitivo. O software e o cabo de programação são componentes adicionais, que não

acompanham o produto. É necessário especificar no pedido.

As suas características permitem automatizar um grande número de aplicações, dispondo de

diversos tipos de entradas e saídas, dimensional compacto e visual moderno, este se torna uma

ótima solução para automatização de processos.

Este controlador é indicado para realizar pequenas e médias automações, como por exemplo,

automatizar: máquinas para calçado, fornos, máquinas para lavanderia...

2. APRESENTAÇÃO

1 – Display LCD. Interface com o usuário, apresenta informações/programação do processo.

2 – Leds. Indicação luminosa, definida conforme programação ladder.

3 – Teclado numérico. Utilizado para inserir valores na programação.

4 – Tecla de Função. Sua função é definida pelo usuário no programa Ladder.

5 – Tecla Sinal. Utilizado para inserir valores negativos na programação de parâmetros.

6 – Tecla Avanço. Utilizado para avanço de bloco/parâmetro de programação.

7 – Tecla Retrocesso. Utilizado para retrocesso de bloco/parâmetro de programação.

8 – Tecla Cancelar. Utilizado para retorno de nível de programação.

9 – Tecla Enter. Utilizado para acessar programação.

Obs.: Todas as teclas podem ser utilizadas no diagrama Ladder.

3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

3.1 CARACTERÍSTICAS DE HARDWARE

3.1.1 – Alimentação

Entrada: 24Vcc.

Tolerância: ± 10%.

Consumo máximo: 500mA.

3.1.2 – Saídas de relé

Quantidade: 8.

Capacidade: 2A/250Vca.

3.1.3 – Saídas de transistor

Quantidade: 2.

Tipo: Coletor aberto NPN.

Capacidade: 24Vcc/20mA.

3.1.4 – Saída analógica tensão

Faixa: 0 a 10Vcc.

Resolução: 10 bits (1023 valores).

Impedância mínima da carga: 100KΩ.

3.1.5 – Saída analógica corrente

Faixa: 4-20mA.


Impedância máxima da carga: 500Ω.

3.1.6 – Entradas digitais

Quantidade: 8.

Tipo: NPN / PNP conforme configuração, dividida em 2 grupos de 4 entradas.

Impedância de entrada: 8.8KΩ.

3.1.7 – Entradas analógicas

Quantidade: 4.

Tipo: configurável, termopar J, termopar K, 4-20mA e 0-10Vcc.

Faixa: Termopar J: -50 a 760ºC, resolução 1ºC.

Termopar K: -50 a 1370ºC, resolução 1ºC.

Corrente: 4-20mA, resolução 10 bits (1023 valores), impedância 150Ω.

Tensão: 0-10Vcc, resolução 10 bits (1023 valores), impedância > 1MΩ.

Obs.: Tempo de amostragem conforme selecionado nas configurações do controlador através

do software de programação.

3.1.8 – Led´s

Quantidade: 10.

Cor: Azul, média intensidade.

3.1.9 - Display

Tipo: LCD caractere, 16x2.

Cor: Fundo azul, caracteres em branco.

3.2 CARACTERÍSTICAS DE SOFTWARE

3.2.1 – Temporizadores

Quantidade: 32.

Tipo: ao pulso, retardo para ligar, retardo para desligar.

Limite máximo de tempo: 32767 (tempo total = tempo x escala).

Escalas: 10ms, 100ms, 1s e 10s.

3.2.2 – Contadores

Quantidade: 32.

Limite máximo de contagem: 32767.

3.2.3 - Contadores Rápidos

Quantidade: 2.

Limite máximo de contagem: 32767.

Freqüência máxima de contagem: 5 Khz.

Obs.:Os contadores rápidos estão vinculados as entradas digitais 1 e 2.

3.2.4 – Comparadores

Quantidade: 32.

Tipos de comparação: menor, menor ou igual, igual, maior ou igual e maior.

3.2.5 – Contatos Auxiliares

Quantidade: 32.

3.2.6 – Controle de temperatura

Quantidade: 8.

Tipo: controle proporcional, controle percentual.

Obs.: Este controlador dispõe de quatro entradas analógicas.

3.2.7 – Relógio (RTC – Real Time Clock)

Quantidade: 4, dia da semana e horário.

Eventos: cada relógio dispõe de quatro eventos, onde é permitido ajustar o dia da semana e o

horário do evento.

Obs.: O relógio possui uma bateria interna para manutenção da hora e dia da semana mesmo

na falta de energia. A sua vida útil é estimada em 10 anos.

3.2.8 – Telas IHM

Quantidade: 32.

Obs.: Em cada tela IHM poderão ser exibidas simultaneamente quatro variáveis.

3.2.9 – Configuração de parâmetros

O controlador possui acesso aos parâmetros de configuração, dispondo de um menu com

acesso ao ajuste das principais variáveis. O texto de descrição de cada parâmetro pode ser alterado

pelo usuário.

Obs.: Para maiores informações acessar o software de programação do controlador

CLG535R. O mesmo encontra-se disponível no site: www.tholz.com.br.

2 / 5

4. MAPA DE PROGRAMAÇÃO

3 / 5

5. ESQUEMA DE LIGAÇÃO

5.1 ESQUEMA DE LIGAÇÃO: GERAL

Legenda:

EAx – Entrada analógica;

SC1 – Saída de corrente analógica, 4 -20mA;

ST1 – Saída de tensão analógica, 0-10Vcc;

EDx – Entrada digital;

TRx – Saída de transistor, tipo coletor aberto NPN;

GND – Terra, fonte de alimentação;

24Vcc – 24Vcc, fonte de alimentação;

C1 – Contato comum dos relés RL1, RL2, RL3 e RL4;

C2 – Comum comum dos relés RL5, RL6, RL7 e RL8;

RLx – Saída de relé;

Prog. – Programação do controlador.

5.2 ESQUEMA DE LIGAÇÃO: ALIMENTAÇÃO

5.3 ESQUEMA DE LIGAÇÃO: SAÍDAS DE RELÉ

5.4 ESQUEMA DE LIGAÇÃO: SAÍDA DE TRANSISTOR

5.5 ESQUEMA DE LIGAÇÃO: ENTRADAS DIGITAIS

O CLG535R permite configurar as entradas digitais como NPN ou PNP, para isto o

controlador divide as entradas em dois grupos:

* Grupo 1: ED1, ED2, ED3 e ED4

* Grupo 2: ED5, ED6, ED7 e ED8

Cada grupo pode ser configurado dentre as opções NPN ou PNP. Está configuração é

realização através do software do CLP, nas configurações de hardware:

5.6 SAÍDA DE TENSÃO

Obs.: O terra da carga da saída de tensão deve ser o mesmo da alimentação do controlador.

4 / 5

5.7 SAÍDA DE CORRENTE

5.8 ENTRADAS ANALÓGICAS

O controlador CLG535R possui quatro entradas analógicas configuráveis. Estas podem ser

configuradas entre: termopar tipo J, termopar tipo K, corrente 4-20mA e tensão 0-10Vcc.

A seleção do tipo de entrada analógica é realizada através do software de programação do

controlador, na aba configuração do hardware:

5.8.1 Entrada Analógica – Termopar tipo J ou termopar tipo K

Termopar tipo J faixa: -50 a 760ºC, resolução 1ºC.

Termopar tipo K faixa: -50 a 1370ºC, resolução 1ºC.

Tempo de amostragem conforme selecionado nas configurações do controlador através do

software de programação.

5.8.2 Entrada Analógica – Entrada de corrente, 4-20mA

Impedância de entrada: 150Ω.




5.8.3 Entrada Analógica – Entrada de tensão, 0-10Vcc

Impedância de entrada: > 1MΩ.




5.9 PROGRAMAÇÃO – CONEXÃO COM O COMPUTADOR

A transferência do programa elaborado no computador para o controlador CLG é realizado

através de uma porta serial RS232.

6. CONSIDERAÇÕES SOBRE A INSTALAÇÃO ELÉTRICA

5 / 5

* A alimentação do controlador deve ser proveniente de uma fonte de corrente contínua

estabilizada própria para instrumentação, caso não seja possível sugerimos a instalação de um filtro

de linha para proteger o controlador.

* Recomendamos que os condutores de sinais digitais e analógicos devem ser afastados dos

condutores de saída e de alimentação, e se possível em eletrodutos aterrados.

* Sugerimos a instalação de supressores de transientes (FILTRO RC) em bobinas de

contatoras, em solenóides, em paralelo com as cargas.

7. INSTALAÇÃO NO PAINEL

7.1 DIMENSÕES

* Peso aproximado: 280g.

* Dimensões: 98 x 98 x 104 mm.

* Recorte no painel: 91 x 91 mm.

7.2 MONTAGEM EM PAINEL

O CLG deve ser instalado em painel com abertura conforme as dimensões especificadas no

item 7.1. Para fixação ao painel, introduza o controlador na abertura do painel pelo seu lado frontal

e coloque as presilhas no corpo do controlador pelo lado posterior do painel. Ajuste firmemente a

presilha de forma a fixar o controlador ao painel. Para remover a presilha, afrouxe os parafusos.

Para resolver quaisquer dúvidas, entre em contato conosco.

THOLZ Sistemas Eletrônicos

Av. Oscar Cirilo Ritzel, nº 195. Fone: (051) 3598 1566

25 de Julho, Campo Bom, RS, Brasil. http://www.tholz.com.br

Cep: 93700-000 E-mail: [email protected]

* O fabricante reserva-se o direito de alterar qualquer especificação sem aviso prévio.

Anexo 6 – “Data Sheet Atuador Linear LA37”

p r o d u c t d at a s h e e t

La37actuatorFeatures:• 24VDCPermanentmagneticmotor• Force7,5kN(7000cycles)–15kN(700cycles) MODBUS10kN• Staticholdingforceupto45kN*inpushandpull• Dynamicwindstressforces15kNpush/pull 100.000times• Max.speed3,5mm/sec.• Strokelength500,750and1000mm• Heavy-dutyaluminiumhousingforharsh conditions• Highlyefficientacmethreadspindle• Protectionclass:IP66foroutdooruse(dynamic)• Handcrankformanualoperation• Integratedbrake,highself-lockingability• Typicallyendplayfromoutertubetoballrodeye is0,4to0,8mm,maxendplay1,05mm, expectedextraplayafter10years+0,35mm• Nonrotatingpistonrodeye• Embeddedelectronicsandfeedback,e.g.HALL pulsesorMODBUSRTU• Ballrodeye• Noiselevel:73dB(A)measuringmethodDS/EN ISO8746actuatornotlocked• 5yearswarranty**

Options:• Built-inend-stopswitches• HalleffectsensorwithA/B–signal• Exchangeablecablesindifferentlengths

Usage:• Dutycycleatmax.load15%at-30°Cto+70°C• Ambientoperatingtemperatureandfull15kN performancefrom-30°Cto+70°C• Ambienttemperatureandfull10kNperformance withMODBUSactuators+5°Cto+40°C*dependingonstrokelength**specialconditions

tough applications require equally tough actuator

solutions. the La37 actuator was specifically

developed for solar applications, where there is a

need for more lifting capacity and holding force.

this is done without compromising the well-known

LINaK quality, so you can expect a minimum of

maintenance and a long lifetime of up to 20 years

- that is why we grant 5 years warranty.

iFLeX is a descriptive term under which every TECHLINE® actuator with built-in intelligence is unified.

FormoreinformationoniFLEX,pleasesee:www.linak.com/techline

Order number Push max.(N)

Pull max.(N)

Self-locking min. (N) Push*

Self-locking min. (N)

Pull

Pitch (mm/spindle rev.)

Typical speed (mm/s)

load

Standard stroke lengths(mm)

Typical amp.** (A)

24 V

no full No load Full load

371cXXX1XXXX2XX 15000 15000 45000 45000 2.5 3.2 3 500, 750,1000 2.2 9.5 amp

371cXXXaXXXX2XX 10000 10000 45000 45000 2.5 3.2 3 500, 750,1000 2.2 8.0 amp

Technical specificationsLA37 with 24 V motor

* depending on stroke length in push ** depending on temperature - se curves

Curves and tables:

* speed and current based on nominal power supply of 24 Vdc.

LA37 Static load vs. stroke length

LA37 Current vs. load (Start) LA37 static load stroke length 500 mm

LA37 Current vs. load (Operation) LA37 static load stroke length 750 mm

LA37 Speed vs. load LA37 static load stroke length 1000 mm

If a current peak is appearing (25 amp) during normal operation, there is a risk of failure at the internal limit switches, the actuators must be stopped and inspected by a service technician.

We strongly recommend to protect the application against overload by adding overcurrent protection.

Speed and current tables:

LA37Ordering example:

Cable: 0 = No cable 7 = 5 m power Cable UV-bestandig + Data cable M12x1 (Bus) 8 = 5 m power and 5 m signal UV-bestandig (0367072-5000+0367071-5000) 9 = 5 m power Cable l UV-bestandig (0367072-5000))

IP-degree: 2 = Standard (IP66)

Motor type: 2 = 24 V DC without clutch

Stroke length: XXX = mm 500 mm 750 mm 999 mm = 1000 mm

Feedback: 0 = Standard (No feedback) H = Hall signal Magnet D = Bus

End stop: 1 = With limt switches A = Modbus

Safety Options: + = No Safety Nut

Piston rod eye: 0 = Flexible eye Ø 20H7 0361568 1 = Flexible eye Ø 19,2 ± 0,1 (3/4") 0361571

Back fixture: 0 = Ø30 mm (Trunnion mounting on outer tube) 0368055 Gearbox: C = Gear ratio

Spindle type: 1 = 1-threaded acme spindle (2.5 mm pitch)

Actuator type: 37 = LA37

37 0 0 0 0 0 0 0

LA37 Dimensions (1000 mm)

LA37 Piston Rod Eyes.

A

B

C

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

1 2 3

WE IMPROVE YOUR LIFE

General Surface Character:

Name:

Sheet:Producer: No. of check. dim. #

General Tolerance:

Material:

Type:

No.:

LINAK GroupInternal Lifecycle

Format:

Name:

Date:Scale:

Volume:

Product:

Color:

Ø 20 H7 or 19.2 ± 0.1 (3/4")

25

58

25

20

37.8

Ø 5

1

Ø 3

0

-- 1:1 2012-01-17- A3 47075 mm³ - 1/1 3

ISO2768-mK :noitaretI 0

ISO1302

LA36XL Flexible Pistor Rod Eye 0361568_SALESBACKUP - Condential: Property of LINAK A/S GROUP HEADQUARTER, DK-6430 NORDBORG, DENMARK Phone +45 73 15 15 15 ; FAX +45 74 45 80 48. Not to be handed over to, copied or used by third party.

Hall A

Hall B

Connections diagram: For 37xxxx+10xxxxxx Connections diagram: For 37xxxx+1Hxxxxxx

Note: If you wish to use the endstop signals, you will have to keep power on the brown and blue wires, otherwise the signal will be lost.

Note: For MODBUS - please see seperate installation guide

Item Specification Comment

Relative positioning

signal description can be used for both direction and positioning

Input Voltage

12 – 36 V dc cable dimension: 6 x 0,5 mm² (6 x aWG20) for all different voltages.

output voltage always the same as input voltageNote: max. output voltage 24V dc 12 V : 11 V ± 1 V24 V : 23 V ± 1 V36 V : 23 V ± 1 V

resolution

(distance the piston rod moves per count)

La37: actuator = 0,0343 mm per count.

Movement per single hall pulse:

La37 actuator = 0,1372 mm per pulse

the hall sensor signals are generated by the turning of the actuator gearing.

these signals can be fed into a pLc (programmable Logic controller). In the pLc the quadrature signals (fig. 1) can be used to register the direction and position of the piston rod.

N.B. For more precise measurements, please contact LINaK a/s.

Frequency Frequency is 14-26 hz on a signal (and the same on B signal) depending on load.every pulse is “oN” for 10 ms.there is a phase shift of 90º ± 30º between the phases

Low frequency with a high load.higher frequency with no load.

current consumption 15 ma also when actuator is not running.

switching capacity 40 ma, max. pr. channel Max. 680 nF

connection supply = redhall a = Yellowhall B = Greencommon - = Black

diagram:

Hall A

Hall B

Quadrature

Count

Input to PLC

Represents directionand position.

Pulse

Positioning feedback – Hall sensors.

Fig. 1

Terms of useThe user is responsible for determining the suitability of LINAK products for specific application. LINAK takes great care in providing accurate and up-to-date information on its products. However, due to continuous development in order to improve its products, LINAK products are subject to frequent modifications and changes without prior notice. Therefore, LINAK cannot guarantee the correct and actual status of said information on its products. While LINAK uses its best efforts to fulfil orders, LINAK cannot, for the same reasons as mentioned above, guarantee the availability of any particular product. Therefore, LINAK reserves the right to discontinue the sale of any product displayed on its website or listed in its catalogues or other written material drawn up by LINAK.All sales are subject to the Standard Terms of Sale and Delivery for LINAK. For a copy hereof, please contact LINAK.

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Anexo 7 – Desenho 2D do Produto “Sunflower”

Somente para a empresa Sunflower e uso interno. Only for Sunflower Company and internal use.

A solução técnica apresentada no presente documento é propriedade intelectual da Sunflower Techno Solutions Ltda. e todo seu conteúdo é protegido por leis Brasileiras e Internacionaisde direitos autorais. Este documento deve ser examinado unicamente pelo destinatário acima e não deve ser copiado, aberto e/ou apresentado a terceiros. Qualquer uso, reprodução,abertura e/ou distribuição de todo ou qualquer parte deste documento e seu conteúdo é proibido e resultará em processo legal por infração de direitos autorais.

The technical solution here in is intellectual property of Sunflower Techno Solutions Ltda. and all its contents is protected by Brazilian and international copyright laws. It isintended to be examined by the addressee named above only and must not be shown and/or disclosed to third parties/companies. Any unauthorized use, copying disclosure and/ordistribution of all or any part of this document and its contents is prohibited and will result in legal prosecution for copyright infringement.

A

B

C

D

E

F

G

H

J

L

N

P

21 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

A

B

C

D

E

F

G

H

J

L

N

P29/10/13CoradiniDESENHADO

FORMATO Desenho de propriedade da Sunflower, não devendoser reproduzido sem nossa prévia autorização.

Gerado por CAD, não efetuar modificações manuais.Não tirar medidas sobre o desenho.

DESCRIÇÃO APLICAÇÃO N° SUNFLOWER

PROJEÇÃOA0 A1 A2 A3 A4

APROVADO

VERIFICADO

RESP.

Hermes

Hermes

29/10/13

29/10/13

NOME DATA ESC.

1:15

TOL. GERAL

N° CLIENTE: ---

CLIENTE: ---

REV. DESENHADO DATAAPROVADO VISTO-

DESCRIÇÃO DA MODIFICAÇÃO

500.0001.00.0Energia SolarProjeto Sunflower

POS.-- - - -

LIN.: -----ANG.: -----MASSA (g)---

Dimensões faltantes conf. modelo 3D

( ) Dimensões referência

Características de controle

6100

2850

2610

3 080

X

2040

4080

X

Anexo 8 – Planilha de Resultados

Cordenadas TimeVolts (V)

Tracking

Volts (V)

Estatico

Current (A)

Tracking

Current (A)

Estatico

Power (W)

Tracking

Power (W)

Estatico

Eficiencia (%)

Tracking

Eficiencia (%)

Estatico

06:00:00 3,5 1,2 0,05875 0,0022 0,205625 0,00264 4,1125 0,0528

06:10:00 5,5 2 0,114 0,0041 0,627 0,0082 12,54 0,164

06:20:00 8,52 4,22 0,1315 0,0052 1,12038 0,021944 22,4076 0,43888

06:30:00 8,76 4,3 0,1435 0,007 1,25706 0,0301 25,1412 0,602

06:40:00 9,1 4,89 0,15125 0,082 1,376375 0,40098 27,5275 8,0196

06:50:00 9,5 5,54 0,1555 0,094 1,47725 0,52076 29,545 10,4152

07:00:00 9,72 6,12 0,1695 0,107 1,64754 0,65484 32,9508 13,0968

07:10:00 16,36 7,77 0,24575 0,127 4,02047 0,98679 80,4094 19,7358

07:20:00 15,8 8 0,28725 0,144 4,53855 1,152 90,771 23,04

07:30:00 15,26 9,09 0,2885 0,153 4,40251 1,39077 88,0502 27,8154

07:40:00 15,46 10 0,291 0,174 4,49886 1,74 89,9772 34,8

07:50:00 15,7 10,09 0,29525 0,189 4,635425 1,90701 92,7085 38,1402

08:00:00 15,75 11,42 0,2945 0,199 4,638375 2,27258 92,7675 45,4516

08:10:00 16,06 12 0,3 0,198 4,818 2,376 96,36 47,52

08:20:00 16,2 12,11 0,298 0,2 4,8276 2,422 96,552 48,44

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EObservções;Considerando 5 horas de maxima insolação = 16mj/m²

Temperatura Ambiente = Max. 26ºC - Min. 13ºC

20º Inclinação Norte - Sul

90 Inclinação Leste - Oeste

Resultados dos Testes - Prototipo Sunflower

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Sistema de Rastreamento Instalado em Módulos com Painéis Fotovoltaicos para Conexão Grid Tie de Baixa Tensão