REDE DE ESTAÇÕES DE PESQUISA EM ENERGIA SOLAR

Inaugurada em 09/12/2019

Projeto integrante do P&D ANEEL/COPEL Distribuição – PD 2866-0464/2017 – “Metodologia para Análise, Monitoramento e Gerenciamento da Geração Distribuída por Fontes Incentivadas”

• Projeto de pesquisa proposto pela UTFPR em parceria com a Copel estabeleceu rede de estações de pesquisa em energia solar em seis campi da universidade
• Pesquisa irá comparar tecnologias de geração solar e indicar quais são mais adequadas por região para instalação de usinas solares
• As estações solarimétricas instaladas no projeto farão parte da rede SONDA do INPE e irão fornecer medições da radiação solar de maior precisão no Paraná
• Somada à rede climatológica existente, infraestrutura oferece arranjo único para tornar o Paraná referência em geração solar

Um projeto de pesquisa conjunto desenvolvido pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR em parceria com a Copel está transformando o Estado em uma referência no campo da energia solar.

A primeira fase foi concluída em novembro de 2019, com a construção de uma rede de Estações de Pesquisa em Energia Solar e coordenado pelo Laboratório de Energia Solar – Labens da UTFPR. A rede consiste de estações solarimétricas e módulos de avaliação instalados nos campi da universidade em Curitiba, Ponta Grossa, Pato Branco, Medianeira, Campo Mourão e Cornélio Procópio.

Orçado em aproximadamente R$ 6 milhões, o projeto foi selecionado em chamada pública da Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel e propõe um arranjo inédito para levantar informações sobre a energia solar e o potencial fotovoltaico no território paranaense. Uma iniciativa pioneira e estratégica que visa fomentar a cadeia produtiva de micro e minigeração a partir de energias renováveis, buscando sua maior inserção na matriz energética paranaense e brasileira.

Estações – As Estações de Pesquisa abrigam estações solarimétricas que medem com grande precisão a radiação solar, além de módulos de avaliação de diferentes tecnologias de painéis fotovoltaicos. As unidades instaladas nos câmpus da UTFPR somam-se à rede avançada de estações do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – Inpe, rede SONDA – Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais, e a outras redes climatológicas existentes no Estado, como as do Simepar e do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET.

Em seu conjunto, as redes permitem analisar a variação da radiação solar ao longo do ano nas diferentes regiões do Estado, e este mapeamento em conjunto com outras análises, indicará quais as tecnologias de módulos fotovoltaicos são mais adequadas e vantajosas para cada região, de acordo com seu microclima.

Módulos – Junto às estações solarimétricas foram instalados módulos de avaliação com sistemas fotovoltaicos de quatro diferentes tecnologias: silício monocristalino, silício policristalino, telureto de cádmio (CdTe) e disselineto de cobre, índio e gálio (CIGS). Os chamados Módulos de Avaliação de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica (SFVCR) irão avaliar o desempenho destas tecnologias nos diversos microclimas do Paraná, em uma configuração inédita no País. Os módulos permitem comparar o comportamento dos painéis solares e a eficiência da geração solar sob diferentes condições climáticas, avaliando fatores como velocidade do vento, temperatura ambiente e radiação solar, entre outras.

O projeto inclui ainda a instalação, no campus da UTFPR em Curitiba, de um sistema de geração fotovoltaica associado a um banco de baterias. Conectado à rede elétrica, ele é base para uma pesquisa sobre o fornecimento de energia elétrica para o sistema nos horários de maior consumo.

O conhecimento mais aprofundado sobre o comportamento e distribuição espacial da radiação solar no Paraná, do desempenho de diferentes tecnologias de geração fotovoltaica e de seu comportamento quando inserido na rede elétrica permitirá encaminhar políticas públicas bastante efetivas para a expansão da geração distribuída a partir desta fonte renovável.

Com a conclusão da instalação das estações de pesquisa, teve início a fase de coleta de informações e mapeamento das características solares das microrregiões do estado, com duração prevista de um ano. O acervo de dados serve de insumo a novos empreendimentos solares e a novas pesquisas, aperfeiçoando com precisão inédita as estimativas da radiação já mapeadas no Paraná.

Estruturas Instaladas

• Três estações Solarimétricas completas que farão parte da rede SONDA do INPE (Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) nos campi Curitiba, Medianeira e Campo Mourão;
• Quatro estações Solarimétricas padrão EPE (Empresa de Pesquisa Energética), necessárias para projetos de Usinas Fotovoltaicas que participam de leilões de energia da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) nos campi Curitiba, Ponta Grossa, Pato Branco e Cornélio Procópio;
• Seis Módulos de Avaliação de SFVCR (Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede), cada um contendo 4 (quatro) tecnologias distintas e mais utilizadas no mercado internacional para geração fotovoltaica, com o intuito de analisar o desempenho destas nos diferentes microclimas encontrados do Paraná, representados neste projeto pelos seis campi da UTFPR . As quatro tecnologias que compõe o módulo de avaliação e suas respectivas especificações são:
  • Silício Monocristalino: 14 módulos de 365Wp cada, totalizando 5,11 kWp, utilizando dois inversores de 3kWp;
  • Silício Policristalino: 14 módulos de 335Wp cada, totalizando 4,69 kWp, utilizando dois inversores de 3kWp;
  • Telureto de Cádmio: 18 módulos de 85Wp cada, totalizando 1,53 kWp, utilizando um inversor de 1,5kWp;
  • Disselineto de Cobre, índio e gálio (CIGS): 12 módulos de 140Wp cada, totalizando 1,68 kWp, utilizando um inversor de 1,5kWp;
  • Um SFVCR da tecnologia de silício policristalino com aproximadamente 10 kWp de potência com Backup de Energia no câmpus Curitiba (armazenamento de energia elétrica através de banco de baterias), para análise da inserção da energia elétrica acumulada em horários de maior consumo visando contribuir na redução do pico de demanda e/ou horário de ponta, assim como na qualidade da energia;

Benefícios Esperados

1. Para a Copel e Setor Elétrico:
   • Alinhamento com interesses do órgão regulador (ANEEL) no estímulo e uso da GD através de fontes incentivadas e exploração de novos modelos de negócio;
   • Capacitação de profissionais da COPEL-DIS, transferência tecnológica do projeto e promoção de ambiente inovador de pesquisa com parceria público-privada;
   • Referencial sobre o impacto operacional e características da interconexão de fonte incentivada com as redes de distribuição;
   • Ampliação do conhecimento teórico e prático sobre a participação junto ao sistema elétrico de uma planta fotovoltaica capaz de operar conectada ou isolada da rede elétrica, permitindo o gerenciamento da energia elétrica produzida. Este conhecimento auxiliará na tomada de decisões estratégicas tanto por parte da COPEL quanto por outros órgãos do Setor Elétrico quanto à regulamentação deste tipo de planta, visto que é uma realidade em países desenvolvidos, logo, não tardará a fazer parte da realidade brasileira;
   • Disponibilidade de know-how sobre a monitoração e gerenciamento de parâmetros de desempenho em usinas de micro e minigeração por fonte solar fotovoltaica visando a elevação dos índices de eficiência e operação.
2. Para a Sociedade:
   • Disseminação dos benefícios das energias renováveis, embasando a criação de políticas públicas e diversificando e desverticalizando a geração de energia, além de reduzir os gastos públicos e impactos ambientais;
   • Mapeamento solarimétrico no estado auxiliando no planejamento do uso da energia solar fotovoltaica principalmente na escala da micro e minigeração;
   • Melhoria das condições de capacitação de técnicos especializados em Geração Distribuída e Energia Solar Fotovoltaica;
   • Tornar o Paraná uma das referências a nível nacional em pesquisas envolvendo a fonte solar;
3. Para a Universidade:
   • Capacitação do corpo docente e discente nos temas desenvolvidos, além de equipar e modernizar laboratório com equipamentos necessários para o desenvolvimento das pesquisas em energia solar;
   • Instalação de estruturas únicas para estudo no Paraná que permitirão o desenvolvimento de pesquisas a curto, médio e longo prazos relacionadas a radiação solar e suas componentes, e ao desempenho, monitoramento e atuação em Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Rede Elétrica com e sem backup de energia;
   • Consolidação da parceria entre a UTFPR com a COPEL-DIS em pesquisas relacionadas a fonte solar.

Vídeo do Seminário Final