A Democratização da Energia
  “A Solução Fotovoltaica”




           3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   1
Índice


 - Apresentação da Goosun
 - Situação da energia eléctrica em Portugal
 - Micro geração em Portugal e objectivos
 - Soluções fotovoltaicos (ligação à rede)
 - Optimização da produção fotovoltaica




                             3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   2
Apresentação da Goosun

- Empresa fundada em 2008;

- Unidade de Produção de painéis fotovoltaicos cristalinos em Santa Maria da
Feira (desde de Fev. 2009);

- Painéis fotovoltaicos certificados pela TUV Intercert;

- Em fase de certificação ISO 9001 pela TUV Rheinland;

- Tolerância de potência de +/- 2,5Wp;

- Garantias:      10 anos sobre o produto
                  10 anos sobre 90% da potência máxima
                  25 anos sobre 80% da potência máxima




                                        3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   3
Apresentação da Goosun




            75%                                       25%


    Enervento, SGPS


 - Promotora de energias renováveis   - Detentora de licenças de parques fotovoltaicos
 (parques eólicos e biomassa)           9 MW Madeira (cristalino)
                                        1 MW Santa Maria da Feira (CIGS thin film)
                                       10 MW Ferreira do Alentejo (cristalino)
                                        4 MW Ferreira do Alentejo (CIGS thin film)

                                      - Unidade de produção de painéis de thin film
                                      CIGS (em fase de implementação)




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Situação da energia eléctrica em Portugal




                       3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   5
Situação da energia eléctrica em Portugal




                       3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   6
Situação da energia eléctrica em Portugal




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Situação da energia eléctrica em Portugal




                       3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   8
Situação da energia eléctrica em Portugal
                                                      PRODUÇÃO (GWh) 2009


                                              Produção total (Prod. bruta +
                                              saldo Importação):        52.808

                                              Energia Renovável:                       18.556
                                              - Hídrica total:                          8.717
                                              - Eólica:                                 7.440
                                              - Biomassa*+Resíduos:                     1.968
                                              - Biogás:                                    80
                                              - Fotovoltaica:                             160

                                             potência fotovoltaica instalada
                                             96 MW (1625 kWh/kW)
                                              0,86% da energia renovável
                                              0,30% da energia total



            * c/ e s/ cogeração
                                  3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo            9
Situação da energia eléctrica em Portugal
CONSUMO (GWh)




                * c/ e s/ cogeração
                                      3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   10
Situação da energia eléctrica em Portugal
CONSUMO (GWh)




 Consumo médio por consumidor:

 Doméstico:       2.513 kWh   (~ 2 kW fotovoltaico)
                              ca. 20 m2
 Indústria:     156.291 kWh   (~110 kW fotovoltaico)
                              ca. 1100 m2



                                3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   11
Incentivos à Microprodução

 Primeiro passo para o caminho certo: DL 367/2007 “renováveis na hora”
       - Unidades de microprodução (BT)
       - Potência das unidades: até 3,68 kVA p/ “Bonificado” (16 A monofásicos)
                                 até 5,75 kVA p/ “Geral” (25 A monofásicos)
       - Tarifa de venda à rede: 0,65€/kWh (2008); neste momento 0,55€/kWh

 Efeitos do DL das “renováveis na hora”:
        - Grande procura de clientes aos registos (interesse na ordem dos 40 MW)
        - Tarifa de venda MUITO ELEVADA
        - Preços finais dos sistemas MUITO MUITO ELEVADO
        - Dificuldade de acesso às licenças (número de registos limitado; 10 MW)
        - Resultados:
                  Potência instalada: 37,5 MW até ao final 2010
                  Nº de instalações: 10.656
                  Energia produzida: 52.500.000 kWh (52,5 GWh) por ano
                                      corresponde a 0,4% do consumo doméstico!!!!)

                    CONCLUSÃO: Necessidade de alteração do DL !!!

                                     3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   12
Soluções Fotovoltaicas Residências

18 a 20 painéis de 230Wp (GS230mono)

                      Inversor “string” SMA 3800 V

                                            Potência entrada:                       3.900 Wp
                                            Tensão de entrada, MPP:                 200-400V
                                            Nº de entradas (paralelo):              3
                                            Nº MPPT:                                1
                                            Potência saída:                         3.680 W
                                            Eficiências:                            95%


                      Considerações:
                      - Limitações no dimensionamento dos sistemas
                      - Perdas devido:
                           Efeitos de mismatch do painéis
                           Efeitos de sombra dos painéis
                      - Tempo de vida limitada (garantia 5 anos)

                               3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo         13
Limitações nos sistemas actuais de conversão

Arquitectura actual de um sistema fotovoltaico residencial /comercial



                                       - Tensões de entrada elevada (200 a 750V)

                                       - Nº limitado de painéis ligados em série
                                         (string) até no máximo 10 a 24 painéis

                                       - Nº limitado de strings em paralelo
                                         entre 2 a 3 entradas

                                       - Em geral “Maxium Power Point” Comum




                                   3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   14
Perdas nos sistemas actuais de conversão

- Mismatch nos painéis fotovoltaicos
Painéis tem tolerâncias entre 1-3% na       Ao ligar os painéis em série (string), o
potência máxima (Pmax).                     inversor vai determinar uma corrente
                                            eléctrica, (IMPP) do string correspondente a
                                            potência máxima média “MPP médio”.

                                             Pmax médio ≠ P1 + P2 + P3




                   Perdas: até 5%
                                        3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   15
Perdas nos sistemas actuais de conversão

- Sombreamento parcial de painéis




             Sombreamento parcial num conjunto de painéis
             ligados em série (string) pode resultar em perdas até 50%
                              3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   16
Perdas nos sistemas actuais de conversão

- Sombreamento parcial de painéis




Sombreamento parcial num
conjunto de painéis
ligados em série (string) pode
resultar em perdas até 50%




                                 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   17
Perdas nos sistemas actuais de conversão

- Eficiência do sistema de Max Power Point (MPP)
 Perdas estáticas e dinâmicas:
Incapacidade do algoritmo de MPP encontrar e acompanhar o
movimento do ponto máxima do MPP do string/sistema fotovoltaico.




                  Perdas: até 10%
                                3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   18
Arquitectura alternativa



                                                INVERSOR STRING
                 MPP      DC/AC
                                                 (tipo SMA 3800V)




                Arquitectura alternativa
                    MPP           MPP


                   MPP            MPP                            DC/AC



                    MPP           MPP

                           3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   19
Solução: Goosun / Solaredge




                      3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   20
Solução: Goosun / Solaredge




                  PowerBox                 SE3300            Monitorização
                                           SE4000 POR        Webportal
                                           SE5000
    GS230mono                              SE10000 (trifásico)

                Garantia: 25 anos          Garantia: 12 anos


                           3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   21
Principio de funcionamento da solução Solaredge




                      3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   22
Principio de funcionamento da solução Solaredge

Cenário 1: Ideal

                                    Tensão de entrada do Inversor: 400 V
                                    Corrente de entrada: 5 A




                   Tensão de entrada de cada Powerbox: Vmpp=32V
                   Corrente de entrada na Powerbox: 200W/32V = 6,25 A


                   Tensão de saída de cada Powerbox: 200W/5A= 40 V




                            3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   23
Principio de funcionamento da solução Solaredge

Cenário 2: Um painel com sombra parcial

                                        Tensão de entrada do Inversor: 400 V
                                        Corrente de entrada: 4,6 A




                                                     Tensão de saída de cada
                                                     Powerbox (sem sombra):
                                                     200W/4,6A= 43,50 V

                                                      Tensão de saída de cada
                                                      Powerbox (sem sombra):
                                                      40W/4,6A= 8,70 V


                 Tensão de entrada do inversor: 9x43,5V+ 1x8,7V = 400 V

                                3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   24
Principio de funcionamento da solução Solaredge

               ideal                    sombra parcial




                       3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   25
FIM




3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo   26

Jornadas Isep 2010

  • 1.
    A Democratização daEnergia “A Solução Fotovoltaica” 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 1
  • 2.
    Índice - Apresentaçãoda Goosun - Situação da energia eléctrica em Portugal - Micro geração em Portugal e objectivos - Soluções fotovoltaicos (ligação à rede) - Optimização da produção fotovoltaica 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 2
  • 3.
    Apresentação da Goosun -Empresa fundada em 2008; - Unidade de Produção de painéis fotovoltaicos cristalinos em Santa Maria da Feira (desde de Fev. 2009); - Painéis fotovoltaicos certificados pela TUV Intercert; - Em fase de certificação ISO 9001 pela TUV Rheinland; - Tolerância de potência de +/- 2,5Wp; - Garantias: 10 anos sobre o produto 10 anos sobre 90% da potência máxima 25 anos sobre 80% da potência máxima 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 3
  • 4.
    Apresentação da Goosun 75% 25% Enervento, SGPS - Promotora de energias renováveis - Detentora de licenças de parques fotovoltaicos (parques eólicos e biomassa) 9 MW Madeira (cristalino) 1 MW Santa Maria da Feira (CIGS thin film) 10 MW Ferreira do Alentejo (cristalino) 4 MW Ferreira do Alentejo (CIGS thin film) - Unidade de produção de painéis de thin film CIGS (em fase de implementação) 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 4
  • 5.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 5
  • 6.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 6
  • 7.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 7
  • 8.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 8
  • 9.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal PRODUÇÃO (GWh) 2009 Produção total (Prod. bruta + saldo Importação): 52.808 Energia Renovável: 18.556 - Hídrica total: 8.717 - Eólica: 7.440 - Biomassa*+Resíduos: 1.968 - Biogás: 80 - Fotovoltaica: 160 potência fotovoltaica instalada 96 MW (1625 kWh/kW) 0,86% da energia renovável 0,30% da energia total * c/ e s/ cogeração 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 9
  • 10.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal CONSUMO (GWh) * c/ e s/ cogeração 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 10
  • 11.
    Situação da energiaeléctrica em Portugal CONSUMO (GWh) Consumo médio por consumidor: Doméstico: 2.513 kWh (~ 2 kW fotovoltaico) ca. 20 m2 Indústria: 156.291 kWh (~110 kW fotovoltaico) ca. 1100 m2 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 11
  • 12.
    Incentivos à Microprodução Primeiro passo para o caminho certo: DL 367/2007 “renováveis na hora” - Unidades de microprodução (BT) - Potência das unidades: até 3,68 kVA p/ “Bonificado” (16 A monofásicos) até 5,75 kVA p/ “Geral” (25 A monofásicos) - Tarifa de venda à rede: 0,65€/kWh (2008); neste momento 0,55€/kWh  Efeitos do DL das “renováveis na hora”: - Grande procura de clientes aos registos (interesse na ordem dos 40 MW) - Tarifa de venda MUITO ELEVADA - Preços finais dos sistemas MUITO MUITO ELEVADO - Dificuldade de acesso às licenças (número de registos limitado; 10 MW) - Resultados: Potência instalada: 37,5 MW até ao final 2010 Nº de instalações: 10.656 Energia produzida: 52.500.000 kWh (52,5 GWh) por ano corresponde a 0,4% do consumo doméstico!!!!) CONCLUSÃO: Necessidade de alteração do DL !!! 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 12
  • 13.
    Soluções Fotovoltaicas Residências 18a 20 painéis de 230Wp (GS230mono) Inversor “string” SMA 3800 V Potência entrada: 3.900 Wp Tensão de entrada, MPP: 200-400V Nº de entradas (paralelo): 3 Nº MPPT: 1 Potência saída: 3.680 W Eficiências: 95% Considerações: - Limitações no dimensionamento dos sistemas - Perdas devido: Efeitos de mismatch do painéis Efeitos de sombra dos painéis - Tempo de vida limitada (garantia 5 anos) 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 13
  • 14.
    Limitações nos sistemasactuais de conversão Arquitectura actual de um sistema fotovoltaico residencial /comercial - Tensões de entrada elevada (200 a 750V) - Nº limitado de painéis ligados em série (string) até no máximo 10 a 24 painéis - Nº limitado de strings em paralelo entre 2 a 3 entradas - Em geral “Maxium Power Point” Comum 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 14
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    Perdas nos sistemasactuais de conversão - Mismatch nos painéis fotovoltaicos Painéis tem tolerâncias entre 1-3% na Ao ligar os painéis em série (string), o potência máxima (Pmax). inversor vai determinar uma corrente eléctrica, (IMPP) do string correspondente a potência máxima média “MPP médio”. Pmax médio ≠ P1 + P2 + P3 Perdas: até 5% 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 15
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    Perdas nos sistemasactuais de conversão - Sombreamento parcial de painéis Sombreamento parcial num conjunto de painéis ligados em série (string) pode resultar em perdas até 50% 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 16
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    Perdas nos sistemasactuais de conversão - Sombreamento parcial de painéis Sombreamento parcial num conjunto de painéis ligados em série (string) pode resultar em perdas até 50% 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 17
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    Perdas nos sistemasactuais de conversão - Eficiência do sistema de Max Power Point (MPP)  Perdas estáticas e dinâmicas: Incapacidade do algoritmo de MPP encontrar e acompanhar o movimento do ponto máxima do MPP do string/sistema fotovoltaico. Perdas: até 10% 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 18
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    Arquitectura alternativa INVERSOR STRING MPP DC/AC (tipo SMA 3800V) Arquitectura alternativa MPP MPP MPP MPP DC/AC MPP MPP 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 19
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    Solução: Goosun /Solaredge 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 20
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    Solução: Goosun /Solaredge PowerBox SE3300 Monitorização SE4000 POR Webportal SE5000 GS230mono SE10000 (trifásico) Garantia: 25 anos Garantia: 12 anos 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 21
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    Principio de funcionamentoda solução Solaredge 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 22
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    Principio de funcionamentoda solução Solaredge Cenário 1: Ideal Tensão de entrada do Inversor: 400 V Corrente de entrada: 5 A Tensão de entrada de cada Powerbox: Vmpp=32V Corrente de entrada na Powerbox: 200W/32V = 6,25 A Tensão de saída de cada Powerbox: 200W/5A= 40 V 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 23
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    Principio de funcionamentoda solução Solaredge Cenário 2: Um painel com sombra parcial Tensão de entrada do Inversor: 400 V Corrente de entrada: 4,6 A Tensão de saída de cada Powerbox (sem sombra): 200W/4,6A= 43,50 V Tensão de saída de cada Powerbox (sem sombra): 40W/4,6A= 8,70 V Tensão de entrada do inversor: 9x43,5V+ 1x8,7V = 400 V 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 24
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    Principio de funcionamentoda solução Solaredge ideal sombra parcial 3ª Jornadas Electrotécnicas, ISEP - Manuel Azevedo 25
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    FIM 3ª Jornadas Electrotécnicas,ISEP - Manuel Azevedo 26