Energia Renovável Planta Solar

José Nardi e André Foster, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil
Energia Renovável
Planta Solar
© ABB Group
August 28, 2015
Energia Renovável – Planta Solar
Agenda


Energia Solar no Brasil

Legislação e Incentivos

Leilão de Energia

Conceitos Tecnologia Solar Fotovoltaica

Energia Solar

© ABB Group
August 28, 2015
Mercado de Energia Solar Fotovoltaica - Brasil

Capacidade de Produção

Capacidade instalada
Soluções ABB para Planta Solar Fotovoltaica
Mercado de Energia Solar
Brasil
© ABB Group
August 28, 2015
Energia Solar
Mercado - Energia Solar no Brasil

Base instalada:



© ABB Group
August 28, 2015
Principais aplicações até hoje, são em P&D, telecomunicações,
Eletrificação rural e áreas remotas e serviços públicos.
Crescimento do Mercado:

Potencial estimado de geração - ordem TWp.

Reservatórios de Hidrelétricas em níveis realmente baixos.

Dificuldade na aprovação de projetos hidrelétricos.

Proximidade da geração ao mercado consumidor.

Necessidade de diversificar a matriz energética brasileira.
Limitantes:

Custo de instalação elevado.

Falta de produção de equipamentos nacional em larga escala.
Energia Solar
Mercado – Legislação Brasileira e incentivos

O Brasil está tentando introduzir durante os últimos anos
de energia solar através de programas de incentivo.

Alguns equipamentos para plantas solares receberam
incentivos do governo, mas todas elas relacionadas com a
instalação fora da rede devido a programas do governo de
inclusão social das comunidades isoladas (por exemplo:
Programa Luz para Todos).

Apenas a partir de Jan/2013 foi aprovada, a conexão de
plantas fotovoltaicas à rede, através do sistema de
medição do consumo líquido (Geração distribuída).

A poucos programas de financiamento para o segmento.

© ABB Group
August 28, 2015
BNDES introduziu um plano especifico para plantas
fotovoltaicas, semelhante ao definido para projetos
eólicos.
Energia Solar
Mercado – Leilões de Energia
© ABB Group
August 28, 2015

2013 foi o primeiro ano em que a energia solar fotovoltaica
foi permitida a participar de um leilão federal de energia no
Brasil. Porém, competindo diretamente com as demais
fontes de energias. Não havendo assim projetos solares
leiloados em 2013.

Em 2013 ocorreu o primeiro leilão específico de energia
solar, promovido pelo Estado de Pernambuco. Foi leiloado
um total de 120 MWp, tendo um investimento de 600
MBRL.

Em 2014 foi realizado o 6º Leilão de Energia de Reserva
(LER) especifico para projetos fotovoltaicos, com a
contratação de 31 projetos somando 889 MW de
capacidade instalada dentre os 400 projetos (10.790MW)
cadastrados e um investimento de 4.144 MBRL.
Energia Solar
Mercado – Leilões de Energia – Expectativa 2015/16

© ABB Group
August 28, 2015
Em 2015 serão realizados 2 Leilões de Energia de
Reserva (LER)

1º Leilão marcado para 28 de Agosto de 2015, tem 382
projetos cadastrados totalizando uma capacidade
instalada de 12.528 MW.

2º Leilão marcado para 13 de Novembro de 2015, tem
649 projetos cadastrados totalizando uma capacidade
instalada de 20.953 MW.

Os projetos, quase em sua totalidade, localizados na
região nordeste.
Conceitos Energia Solar Fotovoltaica
© ABB Group
August 28, 2015
Conceitos Tecnologia Solar Fotovoltaica
Funcionamento da Planta Solar
Sistemas Isolados

Painéis Fotovoltaicos

Banco de Bateria

Cargas DC

Controlador de Carga

Inversores

Quadro de distribuição AC
Sistemas Conectados à rede
© ABB Group
August 28, 2015

Painéis Fotovoltaicos

String Box e / ou Combiner Box DC

Inversores (Centros de Inversão e
Transformação)

Quadro de distribuição AC

Subestação e conexão à rede
Conceitos Tecnologia Solar Fotovoltaica
Composição Planta Solar Fotovoltaica
© ABB Group
August 28, 2015
Energia Solar
© ABB Group
August 28, 2015
Energia Solar
Capacidade de Produção

Altos índices de irradiação entre os trópicos

Possibilidade de instalação próximo ao consumidor

Instalação em locais onde há pouca ou escassas fontes de energia renovável
© ABB Group
August 28, 2015
Energia Solar
Capacidade de Produção
© ABB Group
August 28, 2015

Alta irradiação em todo o território

Alta Capacidade de produção

Extenso território
Energia Solar
Capacidade de Geração Elétrica Instalada – MW
Capacidade Instalada de Geração Solar
Maiores produtores – 2014 (%)

23%
21%
3%
3%
16%
10%
10% 13%
Alemanha
China
Japao
Italia
Estados Unidos
França
Espanha
RoW
Fonte: IEA PVPS – Snapshot of Global PV Markets 2014
© ABB Group
August 28, 2015
Principais Países produtores (2014):

Alemanha – 38.200 MW

China – 28.199 MW

Japão – 23.300 MW

Itália – 18.480 MW

Estados Unidos – 18.280 MW

França – 5.660 MW

Espanha – 5.358 MW

Demais Países – 40.914 MW
6
Energia Solar
Capacidade de Geração Elétrica Instalada – MW
Capacidade Instalada de Geração Elétrica
Brasil – 2014 (%)

Capacidade Instalada

3,65
1,45

28,25
0,01

66,6

Hídrica - 66,6%
Solar - 0,01%
Térmica - 28,25%
Eólica - 3,65%
Nuclear - 1,48%
Fonte: EPE – Balanço Energético 2015
© ABB Group
August 28, 2015
Mundo:

2013 – 138.856 MW

2014 – 178.391 MW
Crescimento de 28%
Brasil :
6

2013 – 5 MW

2014 – 11 MW
Capacidade Instalada em relação ao
todas as fontes:

Brasil (2014) – 0,01% do Total

Mundo (2014) – 3,2% da Total
Soluções ABB para Planta Solar
Fotovoltaica
© ABB Group
August 28, 2015
Sistemas de Geração – Solar
Solução ABB – Escopo de Fornecimento
© ABB Group
August 28, 2015

String Box

Centro de Inversão e Transformação – Eletrocentro ou Skid:

02 (dois) Inversores PVS800 de 1MW

01 (um) Transformador (Seco ou Óleo)

01 (um) Cubículo de Média Tensão / Religador
34,5kV

Subestação Elevadora

Sistema de Automação

Estação Meteorológica

Cabos de Baixa Tensão AC e DC

Cabos de Média Tesão

Supervisão de Montagem e Comissionamento
até
Sistemas de Geração – Solar
Quadros de Proteção DC e Stringboxes
 Quadro de Proteção DC
 Disjuntor / Fusível / Chave
Seccionadora e Supressor de Surto.
 Quadro Gemini IP65.
 Fácil e Rápido Comissionamento
 Sistema de Monitoramento de String
 Medição de Corrente para detecção
de Strings com falha
 Detecção de degradação de String.
 Demais Características
 16 ou 24 entradas – 320Adc /
1000Vdc
 Medição de Tensão do arranjo
 Protocolo Modbus RTU RS485
© ABB Group
August 28, 2015
Sistemas de Geração – Solar
Centro de Inversão e Transformação
 Centro de Inversão e Transformação – Eletrocentro ou Skid:
 02 (dois) Inversores PVS800
 01 (um) Transformador (Seco ou Óleo)
 01 (um) Cubículo de Média Tensão até 34,5kV
© ABB Group
August 28, 2015
Sistemas de Geração – Solar
Centro de Inversão e Transformação - Inversor
 Principais critérios dos Inversores
 Performance > 98%.
 Precisão MPPT.
 Perdas em Altitude (Fator de derating
acima 2.000 mts).
 Mínimas perdas por temperatura.
 Amplo intervalo de Tensão DC de Entrada
 Alta disponibilidade
 Entradas DC com medição de corrente
 Restart Automático
 Compensação de Potencia Reativa
 Ferramentas de Simulação
 5 anos de garantia
© ABB Group
August 28, 2015
Sistemas de Geração – Solar
Centro de Inversão e Transformação - Transformador
 Tipos de Transformadores:
 A Seco.
 A Óleo:
 Comum / Pedestal
 Principais critérios de seleção dos
Transformadores:
 Baixas Perdas no transformador.
 Regulação de carga.
 Baixa Manutenção.
 Monitoramento de Temperatura e
Proteção
 Ferramenta de calculo
Performance e perdas.
© ABB Group
August 28, 2015
de
Sistemas de Geração – Solar
Centro de Inversão e Transformação – Média Tensão
Religador Automático - Gridshield
Cubiculo Isolado a Gás SF6 - SafePlus
© ABB Group
August 28, 2015

Solução Modular (C – V – F)

Compacta

Isolado a gás SF6

Instalação Abrigada

Atuação como religador, seccionadora
ou chave de abertura em carga

Instalação externa (em pátio ou em
poste)

Relê de Proteção e automação –
RER620
Sistemas de Geração – Solar
Subestação Elevadora
 Subestação Elevadora:
 Tensão Nominal: 69 / 138 /
230kV
 Transformador de tensão e
corrente
 Transformador de Potência
 Seccionadora
 Chave desconexão
 Disjuntor
 Proteção e Controle
 Projeto e execução
© ABB Group
August 28, 2015
Sistemas de Geração – Solar
eBOP – Automação e Controle

Automação tem papel chave na operação, manutenção e otimização de plantas solares;

Novas funcionalidades orientadas ao processo de otimização, permitem aumentar a
performance econômica da planta;

Em sistemas fotovoltaicos a integração da eletrônica de potência está abrindo uma nova
dimensão na operação otimizada dessas plantas;

A nível de DCS é controlado:


Controles dos equipamentos de eletrônica de potência (ex. Inversores)

Otimização de chaveamentos

Tratamentos de Eventos e alarmes
A nível de automação local é executado:


© ABB Group
August 28, 2015
Tracker (Seguidores)

Algoritmo mais preciso para sistema de seguidor solar

Implementação de controle de movimento em um ou dois eixos
Quadro de conexão de potência:

Gerenciamento de quadros de potência

Medição de correntes por String

Controle de corrente para detecção de falhas em strings
Sistemas de Geração – Solar
eBOP – Automação e Controle – Arquitetura
Inversor
Inversor
Média
Tensão
TCP/IP
AC500
Transformador
Inversor
Inversor
Inversor
Média
Tensão
Estação
Meteorológica
TCP/IP
AC500
RS485
TCP/IP
Switch
2 MW
2 MW
Transformador
Estação
Meteorológica
TCP/IP
RS485
Switch
Média
Tensão
TCP/IP
AC500
RS485
RS485
TCP/IP
RS485
Switch
Internet
Solução expansível e escalável para qualquer tamanho de planta
© ABB Group
August 28, 2015
Inversor

Todos os componentes de hardware e software se aplicam na
arquitetura escalável

Reutilizável padrão sistemático fácil .
RS485
2 MW
Transformador
Estação
Meteorológica
Sistemas de Geração – Solar
Estação Meteorológica
 Estação Meteorológica
Medição de Temperatura Ambiente
Medição da Irradiação Solar
Medição da Direção do Vento
Medição da Velocidade do Vento
Sensores, unidade de aquisição de dados e comunicação
RS485 em uma única unidade
© ABB Group
August 28, 2015
© ABB Group July 27, 2015 | Slide 1