I Seminário Nacional CIGRÈ de Energia Solar Fotovoltaica Seminário... · Centro tecnológico – 5 tecnologias ... Planta 2 – 02 arranjos ... Dya Solar . SV-245D20 . 15,2 . 15,190

I Seminário Nacional CIGRÈ de Energia Solar Fotovoltaica Painel 2 – Desempenho e qualidade de instalações fotovoltaicas

Estudo de caso projetos PD&I ANEEL: USFV Tanquinho e Telhados Solares

São Paulo, 22 de março de 2018.

2 Fonte: Projeto PA0045

A

B Resultados

C Conclusões

Projetos: PD-2937-0045/2011 – Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho e PD-0063-3012/2014 – Telhados Solares

Agenda

3 Fonte: Projeto PA0045

A

B Resultados

C Conclusões

Projetos: PD-2937-0045/2011 – Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho e PD-0063-3012/2014 – Telhados Solares

Agenda

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Fonte: CPFL

Com capacidade instalada de 1,1 MWp, a planta de Tanquinho foi a primeira do estado de São Paulo

GRANDES NÚMEROS

Fonte: Projeto PD-2937-0045/2011 (PA0045)

> Capacidade instalada: 1,1 MWp

> # painéis usina: 5.382

> # painéis centro tecnológico: 440

> Investimento: R$ 13,99 milhões (R$ 8,41 usina + R$ 5,58 planta BT e estudos)

> Prazo: 54 meses (Testes até abr/16)

PRINCIPAIS OBJETIVOS DO PROJETO > Construção de uma planta solar como laboratório real – Arranjo técnico de

P&D, inserção e teste de 5 tecnologias

> Projetar e construir o sistema (Smart Integration) para monitorar e avaliar impactos da conexão da planta na rede de distribuição.

> Monitoramento, análise do desempenho e avaliação técnico-comercial da inserção de plantas solares na rede

> Avaliação da Complementariedade entre os sistemas solar e eólico

> Gerar conhecimento e valor para o grupo CPFL, compartilhar informações, realizar troca de experiências e contribuir para o avanço da FV no Brasil

5

> Executores P&D (7 empresas) ‒ 1 Universidade ‒ 2 Institutos de Pesquisa ‒ 2 de base tecnológica ‒ 2 engenharia e consultoria

> Fornecedores de serviços (6 empresas) ‒ CPFL Serviços

‒ Projeto conexão MT (11.9 kV) ‒ Projeto e construção casa de

comando ‒ Construção planta (montagem,

ligação, conexão) ‒ Gestão obra

‒ SunEdison e EBES (projeto, PVs e Inversores)

‒ SETUP e CPqD (Smart Integration)

> Empresas cooperadas (14) ‒ 13 utilizando recurso ANEEL ‒ 01 empresa, CPFL Renováveis,

contrapartida

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Trabalhamos com quase 30 diferentes parceiros colaborando com a absorção de know-how e desenvolvimento da cadeia produtiva

(Coord)

6

Arranjo 1 > Sistema tracker em um eixo (p-Si) > 594 painéis Yingli

Arranjo 3 – thin film > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa 2.448 painéis (norte)

> Gerador eólico, 6 kW, estudos integração - entre energéticos (solar e eólico)

Centro tecnológico – 5 tecnologias (15 kWp) > Filme fino (a-µcSi, CdTe) > Silício cristalino (2 mono e 1 poli)

Arranjo 2 > p-Si em estrutura fixa > 1.188 painéis Yingli

Arranjo 4 – filme fino > Silício amorfo microcristalino – estrutura fixa

tipo “shade” > 1.152 painéis Apollo DuPont


A planta foi projetada para contemplar 4 arranjos diferentes, utilizando 5 tecnologias de painéis FV (sendo uma nacional) e integração solar/eólica

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Projeto nome

Campinas, 25 de Julho de 2014

• No futuro, usinas solares de larga escala poderão complementar ou substituir fontes tradicionais de geração

• Nova possibilidade de atuação para a CPFL Renováveis

USINAS DE LARGA ESCALA

INSTALAÇÕES COMERCIAIS E INDUSTRIAIS

• Estabelecimentos comerciais e industriais poderão produzir grande parte da energia que consomem

• A CPFL Serviços poderá oferecer soluções de auto-produção, estabelecendo uma nova opção de serviços para os clientes

INSTALAÇÕES DE PEQUENO PORTE

• Mesmo os consumidores de menor porte poderão produzir parte de sua energia com painéis solares

• A CPFL Serviços pode criar um modelo de negócios voltado ao varejo, abrindo um novo mercado

Foco do projeto atual

Tanquinho

O projeto da USFV possibilitou avaliar inserção centralizada, mas e a questão de GD descentralizada? O projeto Telhados permite que a CPFL estude e se capacite em todas as formas de aplicação da FV

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Objetivos do projeto > Instalação Massiva de Geradores Distribuídos

em um alimentador simulando grande penetração

> Teste de métodos e conceitos em escala real

> Definição de metodologias para determinar impactos, manutenção, planejamento, operação e integração das micro-usinas nas distribuidoras

> Comparativo com países com elevada quantidade de FV

Principais ganhos para setor elétrico > Mapeamento dos impactos para a

Distribuidoras da instalação massiva de microgeração fotovoltaica

> Identificação de metodologias que permitam adequar a Distribuição a essa nova realidade

O projeto Telhados Solares da CPFL tem por objetivo avaliar os impactos da inserção da microgeração distribuída para o setor elétrico

• Investimento: R$ 14,8 milhões

• Prazo: 44 meses (nov/14 – jul/18)

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Alimentador Alvo do Projeto BGE10 Potência: 3,5 MVA Número de clientes: ~ 5.000 Expectativa do Projeto Prossumidores: 231 Capacidade Instalada: 850 kWp Taxa Geração / Consumo: 20% Inserção massiva em transformadores de MT/BT

Distrito de Barão Geraldo – Campinas – SP 5 Alimentadores: BGE08, BGE09, BGE10, MDE22 e

MDE25 Potência: 20 MVA Número de clientes: 16.711

O projeto está localizado em Barão Geraldo – Campinas, região que combina características técnicas e visibilidade

10

Região elétrica de instalação e monitoramento das microgerações

11 Fonte: Projeto PD-2973-0045/2011

A

B Resultados USFV Tanquinho

C Conclusões

Caracterização do projeto PD-2937-0045/2011 – Usina Solar Fotovoltaica Tanquinho

Agenda

13 Fonte: Projeto PD-2937-0045/2011 (PA0045)

Estabelecer e seguir de plano de ação de O&M: limpeza painéis e estação solarimétrica, termovisão, verificação de estruturas, verificação de conexões é de vital importância

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Realização de limpeza periódica

Inspeção, verificação e reaperto presilhas

Inspeção com termovisor para detecção de ponto quente e fissuras

Monitoramento via COG

Ponto quente - falta de aperto conexão

Foram obtidos aprendizados de O&M de plantas fotovoltaicas e a correta aplicação de procedimentos reflete positivamente na geração da energia


15

Resultados da manutenção realizada em 28/11/2016 pela equipe da CPFL Renováveis eliminou riscos e perdas na planta 2, melhoria execução


Detecção de potno quente e substituição de terminais

Detecção e substituição de placa de silício amorfo com defeito

Detecção de ponto quente em inversor Fronius. Substituição

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Arranjo 1 > Sistema tracker em um eixo (p-Si) > 594 painéis Yingli

Arranjo 2 > p-Si em estrutura fixa > 1.188 painéis Yingli


Planta 1 – Sistema Fixo versus Sistema Móvel

ANÁLISE DE DESEMPENHO

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Planta 1 – Geração total por arranjo no período Mai/2013 a Dez/2015 da tecnologia de silício policristalino mostra bom desempenho tracker


• Sistema tracker gerou 9,78% mais energia que os arranjos com estrutura fixa no período

Produtividade (Mai/13 até Dez/15) (MWh / MWp)

4.834

4.404 9,78%

Custo kWh tracker = R$ 616

Custo KWh sistema fixo = R$ 673

Os aprendizados e troca de experiências com outras empresas nos mostraram que o uso de sistemas tracker depende de cada projeto, tecnologia e região de construção, portanto, aprendizados devem ser levados em consideração na elaboração de projetos futuros


18

• Potência do painel = 280 Wp • Potência painel instalado – apresenta decaimento dentro do previsto pelo fornecedor • Ponto de atenção: bolhas no EVA que recobre as células dos painéis – ponto de atenção (8 painéis de 1.782 com 4

anos de uso) sem impactos na geração até o momento • Manutenção periódica realizada em novembro/2016 – não detectou pontos quentes em painéis nem aumento no

número de bolhas

Monitoramento e ensaios de curva I x V

Planta 1 – Diagnóstico dos fatores de baixa performance foram identificados mediante análise aprofundada do problema


ANÁLISE TÉCNICO-COMERCIAL

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Arranjo 3 – thin film > Silício amorfo microcristalino estrutura fixa 2.448 painéis (norte)

Arranjo 4 – filme fino > Silício amorfo microcristalino – estrutura fixa

tipo “shade” > 1.152 painéis Apollo DuPont


Planta 2 – 02 arranjos diferentes em estruturas fixas



Planta 2 – Caracterização dos arranjos, geração e fator de capacidade Geração total por arranjo no período Mai/2013 a Dez/2015

Estrutura Ângulo Inclinação dos módulos (tilt) Azimute Orientação Nº módulos Potência (kWp) Nº inversores

Meia-água 12° -23 Norte 2448 347,6 34

Duas-águas 06° -113 Leste 576 81,8 08

06° 67 Oeste 576 81,8 08

• Pode-se verificar que a aplicação da tecnologia fotovoltaica para microgeração é aceitável em condições alternativas de inclinação e orientação azimutal (orientação do painel).


23 Fonte: CPFL - Projeto PA0045 – dados de medição e monitoramento

• Potência do painel = 142 Wp • Potência painel em estoque – é maior que a potência nominal para compensar a perda estimada pelo fornecedor no

primeiro ano • Potência painel instalado – apresenta decaimento maior que o previsto estando em torno de 13%.

Teste realizado pela USP – São Paulo – laboratório credenciado INMETRO

Nº de Série Condição Potência (W) Medição S120718002180AS Estoque 159,2 Simulador S120718002200AS Estoque 161,7 Simulador S120627006030AS Em uso 123,5 Simulador S120718008600AS Em uso 123,6 Simulador

Planta 2 – Diagnóstico dos fatores de baixa performance foram identificados mediante análise aprofundada do problema


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Centro tecnológico – 5 tecnologias (15 kWp) > Filme fino (a-µcSi, CdTe) > Silício cristalino (2 mono e 1 poli)


Planta 3 – Avaliação de 5 tecnologias diferentes


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Planta 3 – Relação de desempenho – Performance de Set/2015 até Set/2016 do arranjo técnico de P&D plantas de 15 kWp

Planta FV Tecnologia Fabricante Modelo Eficiência (%) (INMETRO)

Potência (kWp)

BT01 p-Si Dya Solar SV-245D20 15,2 15,190 BT02 m-Si Canadian Solar CS6P-250M 15,5 15,000 BT03 a-Si/µSi Apollo-Dupont DA 142-C1 9,1 15,336 BT04 m-Si Canadian Solar CS6P-265M 16,5 15,370 BT05 CdTe First Solar FS397-Plus 13,5 14,820

Melhor performance foi da tecnologia de silício monocristalino

Telureto de cádmio teve melhor desempenho que policristalino e silício amorfo microcristalino

O dois piores desempenho foram de a-Si/µSi e p-Si nacional




Importante realizar o monitoramento de grandezas e da geração. Sistema Smart Integration monitorando a geração das diversas tecnologias aplicadas no site

• Coleta e contabiliza energia gerada pelos diferentes arranjos e tecnologias • Coleta e registra dados clima e sol • Coletada dados de qualidade da energia gerada • Permite realizar ensaios de simulação dos impactos de carga indutiva, capacitiva e não-linear.


Produção x irradiação da USFV Tanquinho de Jan/2014 a Dez/2016 mostra que a usina manteve o desempenho constante no período

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Irradiação x Produção

MWh 2014 MWh 2015 MWh 2016 IGH 2014 - kWh/m2 IGH 2015 - kWh/m2 IGH 2016 - kWh/m2

• Ano de 2016 mostra melhoria de O&M, pois com IGH menor teremos geração maior que 2014 • Menor tempo de reestabelecimento • Apenas 26 horas sem operação ao longo do ano devido a problemas na conexão

MONITORAMENTO

Ano Produção

2013 2014 2015 2016 Total

1.403 MWh 1.584 MWh 1.475 MWh 1.448 MWh 5.867 MWh

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QDCA-1, Planta 2 Distorção total de: > Tensão > Corrente

Medição realizada aponta pico de distorções harmônicas de corrente superiores a 300% para condições de baixa geração P < 20% Pnom – poto de atenção para redes fracas (GD ou Usina)


QGBT-1, Planta 1 Distorção total de: > Tensão > Corrente


29 Fonte: Projeto PD-2973-0045/2011

A

B Resultados Telhados Solares

C Conclusões


Agenda

30

SE Barão Geraldo

Internet 3G

São monitorados dados de tensão, corrente, potência, energia e eficiência

O Sistema Online de Leitura (SOL), monitora 231 UCs coletando dados a cada 1 minuto

32

Ferramenta para análise, desenvolvida, permite avaliar o desempenho do sistema fotovoltaico

34

Tensão de atendimento adequada DRC = 0 DRP = 0

Tensão de atendimento precária DRC = 0

DRP ~ 20%

Existem UCs com transgressão dos limItes de tensão estabelecidos pelo PRODIST

35

Condomínio Quinta da Fonte 15 sistemas FV (total de 36 kWp) Sobreposição das curvas de carga dos

27 dias de medição Amostras a cada 10 segundos

É possível identificar a Reversão de Fluxo e o efeito “Duke Curve” em um transformador com inserção massiva de GD

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Fluxo direto (média → baixa tensão)

Fluxo reverso (baixa → média tensão)

Pico direto = 21,18 kW

Pico reverso = 31,10 kW

Energia Importada = 2.230 kWh

Energia Exportada = 2.454 kWh

Fluxo de potência reverso chega a ser 47% maior que o fluxo direto em Trafo (45 kVA)

37

A

B Resultados

C Conclusões


Agenda

38 38

Como aprendizados-chave do projeto para grandes empreendimentos sugerimos cuidados na definição de parceiros e tecnologia

Do ponto de vista da tecnologia sugerimos adquirir componentes e equipamentos

de fornecedores Tier 1, pois permite realizar benchmark e avaliar desempenho e

satisfação junto a clientes e mitiga riscos devido a grande movimentação existente

no setor (cuidado com eficiência ofertada)

Para contrato é importante ter a garantia de desempenho global da usina (PR)

pela vida do útil do empreendimento

Entrega no local do empreendimento dos principais itens (módulos FV,

inversores, eletrocentros) sejam de responsabilidade do(s) fornecedor(es) para

garantir a integridade dos componentes (ENEL Green)

Exigir teste com laudo de eletroluminescência de todos os módulos

FV(possibilita identificar antes da montagem problemas como microfissuras)


39

• Recomendações Engenharia deve rever os procedimentos de controle Volt/Var em alimentadores

com conexão massiva de sistemas FV. Deve-se rever os procedimentos de transferência/remanejamento de carga em

alimentadores com conexão massiva de sistemas FV.

Deve-se ter atenção com o controle de V/Var e com a transferência de carga em alimentadores com inserção massiva de FV

41

Por quê não?

42 42

Antonio Roberto Donadon Analista de Inovação Tel: (19) 98182-9437 E-mail: [email protected]

Contato

Grato!

mailto:[email protected]

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