Produção Fotovoltaica: Legislação, tarifas, tecnologia necessária e viabilidade económica para a produção numa perspetiva de chave na mão

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Produção Fotovoltaica: Legislação, tarifas, tecnologia necessária e viabilidade económica para a produção numa perspetiva de chave na mão. José Alberto Máximo Monteiro VERSÃO FINAL Dissertação realizado no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Major Energia. Orientador: Prof. Dr. José Rui da Rocha Pinto Ferreira Co-orientador: Eng. Henrique Gilberto de Araújo Sá Abril de 2014 ii © José Alberto Máximo Monteiro, 2014 iii iv v Resumo Numa conjetura atual, temas como a escassez ao investimento financeiro, o esgotamento de combustíveis fosseis, o papel das renováveis na sustentabilidade energética e o aumento do custo da energia elétrica é importante conhecer o papel e o futuro do setor empresarial fotovoltaico em Portugal. Na presente dissertação é feita uma análise e descrição de temas como a energia solar e os seus recursos em Portugal, um levantamento e estudo da tecnologia, legislação e regimes praticados pela produção fotovoltaica. Uma análise económica sobre a continuidade e viabilidade das soluções fotovoltaicas com base em casos reais. Uma perspetiva de futuro do setor no que respeita às intensões políticas a ele reservadas, como também caminhos a adotar para novos rumos e mentalidades a se seguir, que salvaguardem o setor e o produtor vi vii Abstract In an actual conjecture, themes like the low financial investment, the fuel fossil exhaustion, the paper of renewable energies in the sustainable energy and the increase of the electric energy price, it is important to know the important role, and the future of the photovoltaic business sector in Portugal. In the present dissertation, it is done an analysis e description of themes like solar energy and its resources in Portugal, a study of technology, legislation and regimes practiced by the photovoltaic production. An economic analysis about the viability and continuity of photovoltaic solutions based on real cases. A future perspective of the sector with regard to the political intentions and also ways to adopt to new rums and mentalities to follow, that safeguard the sector and the producer. viii ix Agradecimentos Quero aqui deixar os meus agradecimentos a todos os que contribuíram para a possibilidade de concretizar este trabalho. Ao meu orientador, o Professor Doutor José Rui da Rocha Pinto Ferreira, pela disponibilidade, acompanhamento e apoio prestado na elaboração desta dissertação. À Matelfe – Instalações Eléctricas, S.A., que desde logo se demostrou disponível e aberta em apoiar o trabalho, permitindo um contato direto com o terreno e um acesso gratificante a formações, conferências e reuniões, que reuniam as entidades particulares, empresariais e públicas do setor. Também agradecer toda a simpatia e ambiente familiar que me proporcionou ao longo da minha estadia nas suas instalações. Um especial agradecimento a todos os que proporcionaram o meu desenvolvimento pessoal e profissional, nomeadamente ao Engenheiro Henrique Sá, ao Engenheiro Jorge Rei, ao Engenheiro Daniel Azevedo, à Doutora Carla Ribeiro e à Dona Cristina Teixeira, a todos os meu muito obrigado por todo o tempo e atenção a mim disponibilizado. Finalmente, à minha esposa e aos meus pais que sempre me incentivaram e apoiaram no meu percurso académico. xvi Lista de figuras Figura 2.1 – Potência instalada das fontes de produção de eletricidade em Portugal Continental em 2012. Fonte APREN. ................................................................. 4 Figura 2.2 – Espectro eletromagnético. Fonte Wikipédia. .............................................. 5 Figura 2.3 – Espectro Solar. .................................................................................. 6 Figura 2.4 – Esquema ilustrativo dos distintos tipos de radiação incidente na Terra. ............. 7 Figura 2.5 - Movimento Terra – Sol. ........................................................................ 7 Figura 2.6 - Declinação do Sol. .............................................................................. 8 Figura 2.7 - Radiação solar na Europa. .................................................................... 9 Figura 2.8 - Radiação solar em Portugal. ................................................................ 10 Figura 2.9 - Ângulo de incidência e ângulo de inclinação. ........................................... 11 Figura 3.1 - Aplicações de sistemas isolados fotovoltaicos. .......................................... 14 Figura 3.2 - Aplicações de sistemas híbridos, fotovoltaico-éolico. ................................. 14 Figura 3.3 – Aplicações de sistemas ligados à rede. ................................................... 15 Figura 3.4 – Elementos base constituintes de um sistema de produção de energia elétrica com entrega direta à rede pública. ................................................................ 16 Figura 3.5 – Célula, módulo e painel fotovoltaico. .................................................... 17 Figura 3.6 - Curva característica I/U de uma célula fotovoltaica. .................................. 19 Figura 3.7 – Módulo sombreado com díodos de by-pass. .............................................. 20 Figura 3.8 – Distância entre painéis. ..................................................................... 21 Figura 3.9 – Distribuição horária da irradiação incidente sobre a superfície terrestre.......... 22 Figura 3.10 – Inversor Aurora numa instalação de concentração solar da Glintt, em Évora.... 23 Figura 3.11 – Tipologia de ligação de um inversor Central. .......................................... 26 xvii Figura 3.12 – Tipologia de ligação de um inversor por fileira. ....................................... 27 Figura 3.13 – Tipologia de ligação de um inversor por módulo. ..................................... 27 Figura 3.14 – Funcionamento normal de um inversor ligado à rede pública. ..................... 28 Figura 3.15 – Funcionamento inversor ligado à rede pública, no estado de ilha. ................ 28 Figura 3.16 – Circuito anti-ilha. ........................................................................... 29 Figura 3.17 – Flutuação da tensão numa rede rural de distribuição, com presença de produção fotovoltaica. ............................................................................... 30 Figura 3.18 – Proteções de sistemas fotovoltaicos, solução ABB. ................................... 33 Figura 3.19 – Principais componentes do inversor Power-One, em Évora - Glintt. .............. 34 Figura 3.20 – Instalação de um PT monobloco de 250KVA para a ligação de uma miniprodução à rede, junto a um PT cabine alta de 630KVA destinado à alimentação da instalação de consumo. ............................................................................................ 36 Figura 3.21 – Instalação de monobloco com posto de transformação de 1.25MKVA e seccionamento, à Glintt, Évora. .................................................................... 37 Figura 3.22 – Tipologia possível de configuração de um PT para a produção fotovoltaica. .... 38 Figura 3.23 – Esquema elétrico do Q.G.B.T. da Glintt e a sua implementação em Évora. ..... 39 Figura 3.24 – Q.G.B.T. - Évora - Glintt. .................................................................. 40 Figura 3.25 – Transformador 420 V/ 30 KV - Évora - Glintt. .......................................... 40 Figura 3.26 – Cela disjuntor - Évora - Glintt. ........................................................... 41 Figura 3.27 – Relé para a proteção da interligação - Évora - Glintt. ............................... 42 Figura 3.28 – Transformadores de corrente e de tensão para contagem em MT - Évora - Glintt. ................................................................................................... 43 Figura 3.29 – Celas interruptores-seccionadores - Évora - Glintt.................................... 44 Figura 3.30 – Armário de contagem - Évora - Glintt. .................................................. 44 Figura 3.31 – Comutador de regime especial - Évora - Glintt. ....................................... 45 Figura 5.1 – Tarifas para microprodutores com registros de 2014 .................................. 54 Figura 5.2 – Tarifas para miniprodutores com registros de 2014. ................................... 59 Figura 5.3 – Central fotovoltaica de Valadas............................................................ 61 Figura 6.1 – Registo fotográfico do parque solar instalado em Évora. ............................. 66 Figura 6.2 – Seguimento do tipo “rolo”. ................................................................. 67 Figura 6.3 – Seguimento solar da Glintt - Évora. ....................................................... 67 Figura 6.4 – Radiadores para a dissipação de calor - Glintt. ......................................... 68 xviii Figura 7.1 – Payback do cenário 1. ....................................................................... 71 Figura 7.2 – Payback do cenário 2. ....................................................................... 73 Figura 7.3 – Dados de radiação, equipamentos e potência do sistema em microprodução..... 75 Figura 7.4 – Custo da solução para a microprodução. ................................................. 76 Figura 7.5 – Retorno do investimento para a microprodução. ....................................... 76 Figura 7.6 – Análise da viabilidade económica do investimento. ................................... 77 Figura 7.7 – Payback da análise do cenário 1. .......................................................... 78 Figura 7.8 – Sistemas standards de microprodução. ................................................... 79 Figura 7.9 – Payback da análise da Gama Eco. ......................................................... 80 Figura 7.10 – Payback da análise da Gama Eco+. ...................................................... 81 Figura 7.11 – Payback da análise da Gama Energy. .................................................... 82 Figura 7.12 – Payback da análise da Gama Energy+. .................................................. 83 Figura 7.13 – Payback da análise da Gama Energy Move.............................................. 84 Figura 7.14 – Dados de radiação, equipamentos e potência do sistema em miniprodução. .... 85 Figura 7.15 – Custo da solução para a microprodução. ............................................... 86 Figura 7.16 – Retorno do investimento para a miniprodução. ....................................... 86 Figura 7.17 – Payback da análise do cenário A. ........................................................ 88 Figura 7.18 – Apresentação da proposta. ................................................................ 88 Figura 7.19 – Payback da análise do cenário B. ........................................................ 90 Figura 8.1 – Custo médio por tecnologia (€/MWh) entre 2012 e 2013. ............................. 93 Figura 8.2 – Potência atribuída na miniprodução. ..................................................... 94 Figura 8.3 – Potência atribuída na microprodução..................................................... 95 Figura 8.4 – Paridade da rede. ............................................................................ 96 Figura 8.5 – Consumidor em BT com autoconsumo. ................................................... 97 Figura 8.6 – Consumo e produção de uma indústria. À esquerda o período de verão, à direita o de inverno. ........................................................................................... 97 Figura 8.7 – Excesso de produção nas horas de ponta. ................................................ 98 xix Lista de tabelas Tabela 3.1 — Eficiência dos módulos em função das células usadas. .............................. 19 Tabela 3.2 — Vantagens e desvantagens dos inversores com ou sem transformador de frequência. ............................................................................................. 24 Tabela 6.1 — Produção e remuneração parque fotovoltaico da Glintt – Évora. .................. 68 Tabela 7.1 — Critérios do cenário 1. ..................................................................... 71 Tabela 7.2 — Retorno financeiro do cenário 1. ......................................................... 71 Tabela 7.3 — Critérios do cenário 2. ..................................................................... 72 Tabela 7.4 — Retorno financeiro do cenário 2. ......................................................... 72 Tabela 7.5 — Investimento financeiro.................................................................... 73 Tabela 7.6 — Retorno financeiro do investimento representado pela tabela 7.5. ............... 74 Tabela 7.7 — Critérios da análise do cenário 1. ........................................................ 77 Tabela 7.8 — Retorno do investimento da análise do cenário 1. .................................... 78 Tabela 7.9 — Critérios da análise da Gama Eco. ....................................................... 80 Tabela 7.10 — Retorno do investimento da Gama Eco. ............................................... 80 Tabela 7.11 — Critérios da análise da Gama Eco+. .................................................... 81 Tabela 7.12 — Retorno do investimento da Gama Eco+............................................... 81 Tabela 7.13 — Critérios da análise da Gama Energy. .................................................. 82 Tabela 7.14 — Retorno do investimento da Gama Energy. ........................................... 82 Tabela 7.15 — Critérios da análise da Gama Energy+. ................................................ 83 Tabela 7.16 — Retorno do investimento da Gama Energy+. ......................................... 83 xx Tabela 7.17 — Critérios da análise da Gama Energy Move. .......................................... 84 Tabela 7.18 — Retorno do investimento da Gama Energy Move. .................................... 84 Tabela 7.19 — Critérios da análise do cenário A. ...................................................... 87 Tabela 7.20 — Retorno do investimento da análise do cenário A. .................................. 87 Tabela 7.21 — Critérios da análise do cenário B ....................................................... 89 Tabela 7.22 — Retorno do investimento da análise do cenário A. .................................. 89 Tabela 7.23 — Propostas publicitadas para distintas gamas de potência. ......................... 90 Tabela 7.24 — Retornos financeiros das propostas da tabela 7.23. ................................ 91 Tabela 7.25 — Retornos financeiros de investimentos financeiros na banca...................... 91 xxi Abreviaturas e Símbolos APESF Associação Portuguesa das Empresas do Setor Fotovoltaico CEN Comité Européen de Normalisation (em português “Comité Europeu de Normalização”) CENELEC Comité Européen de Normalisation Électrotechnique (em português “Comité Europeu de Normalização Electrotécnica) DGEG Direção Geral de Energia e Geologia DRE Direcções Regionais de Economia EDP Energias de Portugal ENE Estratégia Nacional para a Energia EPIA European Photovoltaic Industry Association (em português “Associação de Industrias Fotovoltaicas Européias”) ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos IEC International Electrotechnical Commission (em português “Comissão Eletrotécnica Internacional”) InCI Instituto da Construção e do Imobiliário, I.P. ISO International Organization for Standardization (em português “Organização Internacional de Normalização”) MPP Maximum Power Point (em português “Ponto Máximo de Potência”) PRO Produção em Regime Ordinário PT Posto de transformação QGBT Quadro geral de baixa tensão RESP Rede Elétrica de Serviço Público SEN Sistema Elétrico Nacional SI Sistema Internacional de Unidades SRM Sistema de Registo de Microprodução SRMini Sistema de Registo de Miniprodução TN Terra – Neutro (Regime de neutro) xxii Capítulo 1 Introdução Das fontes endógenas, a luz solar, chega até nós todos os dias em quantidades gigantescas, podendo vir a assumor desta forma um papel fundamental na sustentabilidade energética do planeta. Da luz solar, a luz visível é convertida em eletricidade pelas células fotovoltaicas, estas são ligadas entre si por forma a formar módulos produzindo assim energia. Das políticas energéticas assumidas no programa ENE 2020, Portugal deverá implementar na atualidade e no decorrer dos próximos anos, medidas de revolução na produção de energia de fontes endógenas, que visam relançar a economia e promover o emprego, apostar na investigação e desenvolvimento tecnológico. Com a execução do ENE 2020 acredita-se atingir metas como a redução substancial da dependência energética do País face ao exterior com a diminuição do saldo importador, o cumprimento dos compromissos assumidos por Portugal no contexto das políticas europeias de combate às alterações climatéricas, a criação de riqueza com o desenvolvimento tecnológico renovável nas indústrias e a criação e aumento de postos de trabalho. Logo é esperado, no setor da produção solar, que a legislação em Portugal incentive a produção de energia descentralizada, com estímulos à Microprodução e Miniprodução, bem como o estímulo à produção centralizada ao nível das centrais fotovoltaicas. Criando instrumentos jurídicos, mecanismos e remunerações que possibilitem o aproveitamento deste recurso e atraia o investimento de uma forma simples e transparente. Sendo a Matelfe, uma entidade empresarial que exerce a sua atividade na área das instalações elétricas, é de extrema importância da análise estratégica de mercado conhecer toda a legislação existente, incentivos, remunerações, tecnologias aplicáveis, procedimentos de acesso e custo/benefício implicados à implementação de um projeto de produção fotovoltaica. Como resultado, a Matelfe, com um compromisso empreendedor e no contexto de uma nova oportunidade de negócio, com bases adquiridas do desenvolvimento deste trabalho, poderá futuramente estabelecer-se como uma entidade instaladora de projetos fotovoltaicos, respondendo eficientemente à necessidade de um mercado que se espera vir a ser bastante promissor. O trabalho será desenvolvido numa altura em que a Matelfe encontra-se a fornecer um posto de transformação, monobloco, de 1,25MVA destinado à grande produção fotovoltaica em Évora, um projeto da Glintt, e também com vista a novos projetos similares, como o caso de um possível monobloco de 250kVA para a miniprodução na Chamusca. 2 1.1 - Objetivos do trabalho Com o desenvolvimento deste trabalho, realizado na empresa Matelfe – Instalações Elétricas S.A., será obtido o ponto de situação do setor fotovoltaico no que respeita à produção descentralizada, particularmente ao que se refere à Microprodução, Miniprodução e Grande Produção. Para uma boa compreensão destes regimes foram desenvolvidos os seguintes itens: I. Estudo da legislação em vigor em Portugal para o regime de produção fotovoltaica, regime tarifário e normas elétricas aplicáveis; II. Estudo de viabilidade económica para implementação de um parque fotovoltaico: a. Implantação do sistema; b. Manutenção do sistema ao longo da sua vida útil; c. Comparação custo/benefício; d. Oportunidade de negócio; III. Validação dos pontos anteriores com base num parque real e em propostas solicitadas em âmbito empresarial; 1.2 - Estrutura do trabalho Esta dissertação é constituída, para além da introdução, por mais oitos capítulos. No segundo capítulo são abordados assuntos sobre a energia solar, no que respeita à radiação, ao recurso existente em Portugal e a importância do ângulo ótimo. No terceiro capítulo é apresentada a atualidade da tecnologia fotovoltaica associada a sistemas de ligação à rede pública de distribuição, bem como os equipamentos a ter em conta para a produção de energia. No quarto capítulo é realizado um estudo aprofundado da legislação que vigora em Portugal para a produção fotovoltaica. No quinto capítulo aborda-se os distintos regimes possíveis de se praticar em Portugal para a produção de energia proveniente de sistemas fotovoltaicos. No sexto capítulo um caso real de uma produção fotovoltaica em grande escala. No sétimo e oitavo capítulos são efetuados estudos e análises económicas, do ponto de vista de viabilidade, de soluções fotovoltaicas apresentadas pelo setor empresarial, apontando-se novos rumos e caminhos para a boa sustentabilidade fotovoltaica. Por fim, no nono capítulo, as conclusões alcançadas com a realização da dissertação. Capítulo 2 Energia Solar 2.1 - Enquadramento Portugal, e a sua economia, continua nos dias de hoje a ter uma forte dependência energética quer face ao exterior quer face ao uso de fontes de energia tradicional. Apesar do forte progresso das energias renováveis desde as crises petrolíferas dos anos 70, da consciencialização da esgotabilidade dos recursos fósseis e impacto adverso que estes traduzem ao meio ambiente, o país não tem sido capaz de direcionar investimento significativo para áreas muito mais benéficas como as renováveis. À medida que as reservas petrolíferas, de carvão e de gás natural vão escasseando, os seus preços vão aumentando e sendo estes os principais recursos energéticos a que a produção de energia elétrica em Portugal recorre, a despesa na importação destes recursos será desmesurada. Portugal deverá despertar para os seus recursos naturais aproveitando e explorando o potencial imenso de que é detentor, diversificando a produção de energia, alavancando o desenvolvimento sócio-económico, tornando o setor sustentável a longo prazo e reduzindo o impacto ambiental. As energias renováveis são sem dúvida um caminho a seguir assumindo assim um papel fundamental na produção de eletricidade através da energia solar, eólica, biomassa e das ondas, e desta forma também permitindo o cumprimento de compromissos internacionais e europeus como é o tratado de Quioto e a diretiva do Parlamento Europeu para uma imposição de 20% de energia renovável até 2020. A energia solar assume e demonstra um papel preponderante e revolucionário na evolução do setor energético, permitindo uma energia mais eficiente com a diminuição de perdas, uma racionalização do consumo com a produção descentralizada, uma diminuição da dependência a recursos fósseis e dependência externa, um menor impacto ambiental, economicamente competitiva permitindo um rápido retorno de investimento com uma tecnologia existente bastante desenvolvida e conceituada, e um baixo custo de manutenção e intervenção. 10 As figuras 2.7 e 2.8 demostram que sem dúvida alguma Portugal é um país com uma radiação solar admirável, um país que ao aproveitar todo o seu potencial solar poderá significativamente reduzir o consumo energético nacional, designadamente os combustíveis fósseis. A energia solar tem diversas aplicações, não polui, não produz ruido e podendo ser utilizada em sistemas de grande fiabilidade e durabilidade. A radiação solar que afeta um corpo pode ser absorvida, refletida ou transmitida, conforme a Lei da Conservação de Energia, dependendo das propriedades do corpo e da frequência da radiação. A conversão térmica da energia solar baseia-se na absorção de radiação por uma superfície e na entrega desta energia para o elemento que a irá adquirir. A radiação num painel solar é amplificada quando os painéis são orientados a sul, numa instalação efetuada no hemisfério norte, e a norte no hemisfério sul, e quando estes são colocados na horizontal em vez de na vertical. Mas existe um ângulo médio que terá uma maior eficiência se o painel estiver entre estas duas posições, o chamado ângulo ótimo. Figura 2.8 - Radiação solar em Portugal. 11 2.6 – Ângulo ótimo O ângulo de inclinação é definido pelo plano da superfície captadora e o plano horizontal onde este se encontra, o plano do painel e o plano do solo, e como referido, existem distintos ângulos ótimos de inclinação do painel consoante a latitude do local de instalação. Como é sabido do ponto de vista terrestre, o Sol descreve um movimento, movimento esse que varia ao longo do dia e também ao longo das estações do ano. O movimento relativo do Sol no céu representa-se mediante a sua altura em função do horizonte e o seu azimute em função da direção sul, ou seja, depende de um ângulo solar que é compreendido entre o raio solar e a projeção do mesmo sobre o plano horizontal e de um ângulo azimute formado pela projeção horizontal da linha perpendicular à superfície captadora e a linha que passa por esta e o sul geográfico. Daqui se retira que o ângulo de incidência, ângulo formado pela radiação direta sobre a superfície recetora, irá sofrer uma variação angular ao longo do dia e dos meses. A inclinação dos painéis deve otimizar a captação de radiação solar direta para que seja máxima a quantidade de energia solar recebida, assim sendo, seria de se esperar que o ângulo de incidência fosse 0º para a situação ótima, incidência perpendicular ao painel (figura 2.9). Isto implicaria uma variação constante do ângulo de inclinação o que não é possível para a grande maioria das instalações, o que obriga a implementação de um ângulo com maior rendimento diário de captação de energia tendo em conta a variação da altura solar ao longo do ano. Intitula-se ângulo ótimo como a inclinação fixa que retira maior proveito da energia solar e que se rege pela seguinte expressão, ó =3,7+0,69∗  α é o ângulo ótimo; φ é a latitude do local da instalação; Figura 2.9 - Ângulo de incidência e ângulo de inclinação. 12 Para Portugal este valor rondará os 35º, isto porque, quando se pretende uma instalação direcionada para a máxima rentabilidade durante o Inverno adiciona-se 15º à latitude do local, quando se pretende para a máxima rentabilidade durante o Verão subtrai-se 15º à latitude do local e para uma rentabilidade anual subtrai-se 5º à latitude do local. A implementação de um sistema fotovoltaico em edifícios, fachadas ou telhados, adotando apenas a inclinação dos mesmos reflete uma distribuição da radiação inferior ao valor ótimo o que reduz o rendimento de energia produzida. A utilização de seguidores solares que seguem a posição do sol ao longo do dia e do ano poderá representar um aumento de 50% da produção de energia solar mas o investimento inicial e a manutenção do sistema é bastante mais complexa quando comparada com um sistema fixo, o que implica, um estudo prévio com o intuito de encontrar a melhor solução técnico-económica. Capítulo 3 Tecnologia fotovoltaica 3.1 – Sistemas solares fotovoltaicos A variabilidade de aplicações do fotovoltaico para a produção de energia permite caracterizar as distintas soluções em três grandes grupos:  Sistemas isolados;  Sistemas híbridos;  Sistemas de ligação à rede; Sistemas Isolados Estes sistemas são especificamente interessantes para situações onde a rede pública de distribuição de energia não existe, seja por razões técnicas, económicas ou para aplicações em países com baixo desenvolvimento, onde as infraestruturas elétricas são praticamente nulas (figura 3.1). Em pequena dimensão também podemos encontrar em aparelhos eletrónicos, como relógios e máquinas de calcular. Num sistema isolado sem armazenamento, com cargas em corrente contínua ou alternada, os recetores consomem imediatamente a energia produzida, e como não necessitam da utilização de baterias estes têm a vantagem de serem mais económicos, como é o caso de sistemas de bombagem de água. Os sistemas com recurso ao armazenamento necessitam além das baterias de um regulador de carga, este será responsável pelo controlo da carga nas baterias. 14 Figura 3.1 - Aplicações de sistemas isolados fotovoltaicos. Sistemas híbridos Um sistema hibrido consiste na conjugação de um sistema fotovoltaico com outro tipo de sistema de produção de energia, como o caso de um sistema a com motor gerador diesel, ou gás ou mesmo eólico (figura 3.2). A combinação destes sistemas permitirá potencializar o aproveitamento energético do local como também, caso se justifique, a diminuição dos painéis fotovoltaicos tornando a solução mais económica. O acoplamento de distintos sistemas permitirá uma maior fiabilidade e continuidade, dado que é possível o carregamento das baterias durante o período noturno, no entanto, estes sistemas têm de possuir equipamentos com sistemas de controlo mais eficientes quando comparados com os sistemas isolados, o que poderá tornar a solução inviável. Figura 3.2 - Aplicações de sistemas híbridos, fotovoltaico-eólico. 15 Sistema ligado à rede Toda a energia gerada é entregue instantaneamente à rede pública, não sendo necessária a aplicação de baterias nem reguladores de carga (figura 3.3). Estes sistemas estão normalmente associados aos regimes de produtor-consumidor, ou simplesmente produtor, com venda de energia elétrica às companhias distribuidoras de energia ou em mercados energéticos. Nos casos da produção centralizada, as centrais fotovoltaicas, encontram-se por norma em áreas desertas e afastadas dos centros urbanos, dado a necessidade de grandes áreas, e por norma a energia é entregue em média tensão junto à rede de distribuição MT. Na produção descentralizada os sistemas são normalmente integrados em edifícios ou junto a estes, pois a instalação deve-se encontrar junto do consumo e a entrega, apesar de prever a média tensão, a grande generalidade é em baixa tensão e na rede de distribuição BT. Figura 3.3 – Aplicações de sistemas ligados à rede. O sistema ligado à rede é o sistema aplicado ao longo deste trabalho, pois é ele que implica os regimes de produção de energia no qual se enquadra a Microprodução e a Miniprodução e, desta forma, será este o objeto de estudo mais aprofundado no que respeita à sua tecnologia. Quer para a aplicação de pequena produção de energia quer para a grande, os elementos constituintes que encontramos são de uma forma genérica os mesmos, variando apenas em quantidade. Esta realidade permite distinguir as pequenas produções das grandes produções pela sua dimensão, ou seja, pela área de terreno que ocupam, pelo que muitas vezes é habitual o projetista de uma central fotovoltaica considerar o sistema como um aglomerado de pequenas produções fotovoltaicas, caso opte pela aplicação de vários inversores. Assim encontramos os seguintes elementos base constituintes, figura 3.4:  Módulos fotovoltaicos;  Inversores DC/AC; 16  Cablagem DC e AC;  Proteções DC e AC;  Contagem;  Outros elementos do circuito elétrico; Figura 3.4 – Elementos base constituintes de um sistema de produção de energia elétrica com entrega direta à rede pública. Para além destes elementos, será necessário a consideração da implementação de um transformador elevador em algumas situações, nomeadamente para potências de produção consideráveis. De seguida serão apresentados os elementos constituintes de uma forma mais aprofundada. 3.2 - Módulo fotovoltaico Antes de mais, é importante distinguir os conceitos entre células, módulos e painéis fotovoltaicos. 17 Figura 3.5 – Célula, módulo e painel fotovoltaico. Um painel é constituído por um conjunto de módulos que podem ser ligados em série, paralelo ou de forma mista de modo a obter diferentes valores de tensão ou corrente. Estes por sua vez são um conjunto de células fotovoltaicas ligadas em série ou paralelo, figura 3.5. A potência padrão do módulo sob condições técnicas é variável desde os 10W aos 250W, o que terá entre 0,2 a 1,5 m2 de dimensão, dependendo do número de células aglomeradas (normalmente 36). A sua durabilidade é superior a 30 anos. Para o cálculo da potência produzida, esperada pela instalação recorre-se à expressão 3.1, PProduzida = PPico X nº de horas de radiação solar (kWh) (3.1) A radiação medida numa superfície horizontal ao longo de um período de tempo, pode ser anual, mensal ou diária. Na aquisição dos módulos estes vêm acompanhados da datasheet, folha de características elétricas, mecânicas e térmicas, que são de extrema importância quer para o correto dimensionamento do sistema quer para a comparação na escolha do produto, normalmente o diferencial entre painéis está associado ao tipo de célula utilizado na construção do módulo. 18 3.2.1. – Célula fotovoltaica Célula monocristalina Formada por silício monocristalino representa a primeira geração e a mais utilizada atualmente. Associada a técnicas de produção complexas e dispendiosas, onde o material é desoxidado, purificado, solidificado e posteriormente cortado em forma de pastilhas dando origem às células, esta solução apresenta um valor comercial elevado e o seu rendimento elétrico varia entre os 12% e os 16% em funcionamento. Célula policristalina Formada por silício poliscristalino, os átomos não se organizam num único cristal, o que implica uma solução com um rendimento de apenas 11% aos 13% comparada com a célula anterior. Este diferencial de eficiência é justificado pelo facto do seu modo de fabrico ser de menor complexidade. Célula de silício amorfo Formada por silício amorfo apresenta um alto grau de desordem na estrutura dos átomos, normalmente associada a equipamentos eletrónicos como as máquinas calculadoras, uma vez que a sua eficiência é baixa, variando entre os 8% a 10%. Com o desenvolvimento tecnológico dos últimos anos tem-se apresentado como soluções de grande superfície para sistemas de baixo custo. Célula de telureto de cádmio (CdTe) Sendo do tipo heterojunção, com uma estrutura homogénea, as células de CdTe apresentam uma eficiência de cerca de 8% e um potencial considerável para a redução de custos quando produzida em massa. No entanto o cádmio apresenta um risco de toxicidade que não permite a sua grande aplicação. Célula de disseleneto de cobre-índio (CIS) Formada por selénio, cobre e índico, estas células apresentam uma excelente eficiência na absorção, baixa deterioração e boa estabilidade quando sujeitas à incidência luminosa. Com uma eficiência entre os 7,5% e os 9,5% estas células produzidas em massa permitem obter baixos custos de investimento, no entanto, sofrem de sérios problemas associados a ambientes quentes e húmidos. Célula de disseleneto de cobre-índio-Gálio (CIGS) Formada por selénio, cobre e uma ligação índico-gálio, permitem obter um bom desempenho quando comparadas com as CIS, chegando aos 12% de eficiência. 19 Na tabela 3.1 apresenta-se um resumo com a eficiência comercial dos diferentes tipos de células. Tabela 3.1 — Eficiência dos módulos em função das células usadas. Tecnologia Eficiência Comercial Silício monocristalino 12% - 16% Silício policristalino 11% - 13% Silício amorfo 8% - 10% Telureto de cádmio ≈ 8% Disseleneto de cobre-índio 7,5% - 9,5% Disseleneto de cobre-índio-gálio ≈ 12% 3.2.2. – Curva característica Para um correto dimensionamento de uma produção fotovoltaica, o conhecimento da curva característica da célula fotovoltaica permite ao projetista obter melhores rendimentos na produção. A representação típica desta curva denomina-se por curva corrente/tensão, figura 3.6. Figura 3.6 - Curva característica I/U de uma célula fotovoltaica. Da qual podemos retirar os seguintes dados: 26 sombreamento, pois o sombreamento ou falha de uma parte envolve uma redução global do desempenho. Há vantagens económicas decorrentes da presença de um único inversor, em termos de redução do investimento inicial e dos custos de manutenção. A implementação desta tipologia numa central de grande produção conduz a um inversor de grandes proporções e com características superiores, designadamente quanto à sua fiabilidade e qualidade, no entanto, caso ocorra a situação de necessidade de substituição do equipamento o custo associado é bastante significativo. Além disso, na falha do inversor toda a produção é comprometida, daí que esta tipologia está associada normalmente para as baixas potências. Figura 3.11 – Tipologia de ligação de um inversor Central. Inversor de fileira Cada fileira de painéis é associada a um inversor (figura 3.12), existindo assim um equipamento por cada unidade de fileira. Esta tipologia permite uma melhor gestão da produção, como um maior número de controlo de pontos de potência (MPP), a possibilidade de aumentar a potência instalada com a inserção de novas fileiras, a redução das perdas por sombreamento e das perdas joule associadas à extensa cablagem de corrente contínua que leva a uma redução de custos e aumento da produção, a continuidade da restante instalação na falha de uma fileira bem como a possibilidade de manutenção individual do inversor. Por estas razões esta tipologia está normalmente associada às grandes produções, em que a necessidade de substituição do inversor significa um custo menor e uma gestão mais eficiente por painéis. 27 Figura 3.12 – Tipologia de ligação de um inversor por fileira. Inversor com módulo Cada módulo possui incorporado o inversor e é utilizado apenas para sistema de muito baixa potência, 50 a 400W, normalmente associado a 1 ou 2 painéis, figura 3.13. Esta tipologia utiliza uma cablagem de secção mais baixa do lado AC, dado que o inversor é ligado à rede a uma tensão de 230V. Esta solução associada a potências consideráveis implicaria um brutal apontamento no custo da instalação devido ao elevado número de inversores presentes. Figura 3.13 – Tipologia de ligação de um inversor por módulo. 3.3.6 – Condição de ilha Em inversores ligados à rede, ou seja, em paralelo com a rede, umas das situações a que se deve evitar é a condição de ilha, em que após a ocorrência de um defeito na rede esta fica a uma tensão nula e a produção fotovoltaica continua a alimentar a falha. A norma IEE 1547.1-2005 define esta ocorrência como: 28 “Uma situação em que uma parte de um sistema de energia é alimentado apenas por um ou mais sistemas de energia, através dos pontos de ligação comum associados, enquanto a parte da área do sistema de energia está eletricamente separada do sistema geral” Na norma IEC62116 encontramos ilha como: “Estado em que uma parte da rede de distribuição de energia, que contém carga e produção, continua a operar independentemente da restante rede.” Figura 3.14 – Funcionamento normal de um inversor ligado à rede pública. Na figura 3.14 observa-se o esquema elétrico do inversor funcionando, em paralelo com a rede, como uma fonte de corrente que a alimenta à mesma frequência e amplitude de tensão à da rede. Na situação de ilha, embora a tensão da rede seja nula, a rede será vista como uma carga ressonante RLC, e se a carga resistiva for ajustada à potência produzida é criado o estado de alimentação, figura 3.15. Figura 3.15 – Funcionamento inversor ligado à rede pública, no estado de ilha. Esta situação pode ser perigosa principalmente por três razões: 1. Segurança: existe a necessidade de manutenção da rede, esta é desligada e ocorre a situação de ilha, os trabalhadores podem encontrar inesperadamente os cabos carregados quando esperariam uma tensão nula; 29 2. Danificação de equipamentos: em teoria poderá danificar-se o equipamento da instalação em condições divergentes às previstas pelas normas de funcionamento padrão; 3. Falha total da rede: ao fechar o circuito de uma ilha, poderá ocorrer graves problemas no sistema elétrico, ao fazer com que os equipamentos de proteção não detetem o problema. Devido a estas causas os inversores deverão ser equipados com mecanismos anti-iha. A norma IEEE 1547,1-2005 estabelece a configuração representada na figura 3.16 para o uso da carga ressoante e frequência encontrada na rede pública. Figura 3.16 – Circuito anti-ilha. O inversor induz uma variação de frequência por uma carga RLC que se alimenta constantemente da rede, detetando a condição de ilha. Na situação normal de funcionamento a energia reativa imposta pela rede não provoca qualquer alteração à frequência nominal, na situação de ilha, a energia reativa da rede provoca um desajuste na frequência causado pela ressonância da carga LC, em que o inversor deteta essa variação e desliga-se da rede automaticamente. 3.3.7 – Aquisição do inversor A seleção do inversor é efetuada de acordo com a potência nominal que a instalação deve gerar, esta relação deve ter em conta a perdas dos módulos, as perdas nas cablagens e a eficiência do inversor. A sua eficiência é a relação entre a potência à saída e a potência à entrada, apresentando resultados entre os 86% e os 96%. Em situações de excesso de produção o inversor deverá ser equipado com um limitador de potência automático. Entre as considerações já mencionadas deverão ser levados em consideração os seguintes pontos: 30  Lado DC:  Potência nominal e potência máxima;  Tensão nominal e tensão máxima;  Corrente nominal e corrente máxima;  Variação do MPP sob condições normais de funcionamento;  Lado AC:  Potência nominal e potência máxima;  Tensão nominal e tensão máxima;  Corrente nominal e corrente máxima;  Taxa de distorção harmónica;  Intervalo de temperatura; Havendo a possibilidade de a escolha recair num inversor monofásico ou num inversor trifásico, para a mesma solução em BT, é recomendado a opção do trifásico devido à baixa probabilidade de desconexão com a rede, causada pela variação dos valores nominais de tensão da rede, figura 3.17. Figura 3.17 – Flutuação da tensão numa rede rural de distribuição, com presença de produção fotovoltaica. Devido a linhas de distribuição com grandes distâncias, baixos consumos e tensões relativamente altas a probabilidade de desconexão de um inversor monofásico comparativamente a um monofásico é superior, isto porque, no trifásico a corrente divide-se pelas três fases, e pela lei de ohm, sendo a corrente menor a tensão também será menor, também no trifásico a impedância reduz-se consideravelmente devido à presença dos cabos. No entanto o trifásico é afetado pelo desequilíbrio do sistema, daí ser recomendar apenas na baixa tensão, associado a baixas produções e consumos equilibrados. 31 3.4 – Cablagem Numa instalação fotovoltaica encontram-se pelo menos 3 tipos de cabo diferentes, cada um com a sua função, os de fileira, o cabo principal DC e o cabo AC, e estes devem assegurar o cumprimento dos limites fixados pela tensão nominal, pela intensidade de corrente máxima admissível, e a minimização das perdas na linha. A cablagem DC deve ser projetada com extremo cuidado, pois a fraca qualidade dos contatos elétricos poderá levar ao aparecimento de arcos e, consequentemente ao risco de incêndio. Para instalações com risco de incidência de descargas atmosféricas, é recomendado o uso de cabos blindados, por razões contra falhas de terra e curtos-circuitos, recomenda-se o uso de cabos monocondutores isolados. Características das cablagens DC:  Tensão nominal, UN:  Normalmente entre 300 a 1000 V;  Previstas para a temperatura de -10 ᵒC.  Corrente admissível, IZ:  De acordo com a norma IEC 60364-7-712;  Condições ambientais:  Suportar temperaturas superiores a 70 ᵒC;  Resistência aos raios ultravioletas;  Quedas de tensão:  Queda de tensão máxima de 1%;  Quando as distâncias são muito grandes e verifica-se tensões baixas, assume-se uma queda de tensão próxima dos 3%. Os cabos de fileira são os responsáveis por fazer a ligação elétrica entre os painéis fotovoltaicos e a caixa de junção, e devem ser dimensionados de forma a transportar uma corrente 25% superior à corrente de curto-circuito do gerador. O cabo principal DC tem a função de estabelecer o contato elétrico entre a caixa de junção e o inversor, de acordo também com a norma IEC 60364-7-712. O cabo AC, como esperado, é responsável por estabelecer a ligação entre a saída do inversor e a rede elétrica através do equipamento de proteção. A ligação é efetuada por um cabo de 2 polos para instalações monofásicas e de 4 polos para trifásicas, pois a rede pública de distribuição em baixa tensão é explorada em esquema de ligação à terra do tipo TN, pelo que o condutor neutro da rede não deverá ser ligado com a terra da unidade de produção. Todo o dimensionamento da instalação deverá respeitar as regras técnicas de instalações em baixa tensão e o guia técnico das instalações de produção independente de energia elétrica, bem como outros documentos mais à frente referidos. 32 3.5 – Proteções Tal como o correto dimensionamento da cablagem, o dimensionamento das proteções é um fator de extrema importância para garantir o correto funcionamento da instalação, e como qualquer outra instalação, as instalações elétricas de sistemas fotovoltaicos deverão integrar dispositivos que assegurem a proteção das instalações e das pessoas. O projetista deverá ter em consideração os potenciais riscos e tomar medidas de proteção para os evitar ou minimizar, com equipamentos que passam por fusíveis, disjuntores, diferenciais e descarregadores de sobretensão. Apesar de a instalação dever respeitar as RTIEBT, existe muito pouca informação específica sobre as proteções para estas instalações, existindo apenas algumas regras recomendadas pelas normas IEC 60364-7-712 e EN 50438. Para os cabos de fileira são usados fusíveis, designados por fusíveis de fileira, estes devem ser usados apenas para sistemas com 4 ou mais fileiras estando dispensados para os sistemas menores. Com a utilização destes fusíveis é assegurado o isolamento elétrico das fileiras, pois caso ocorra algum defeito em alguma, esta poderá ser isolada. Segundo a norma IEC 60364-7-712 é exigido um interruptor de corte geral entre os módulos e o inversor, na eventualidade da ocorrência de falhas ou para condução de trabalhos de manutenção e reparação. O interruptor principal DC deve ser bipolar de forma a isolar o circuito positivo e negativo, e por razões de segurança deverá ser instalado diretamente antes do inversor, este equipamento não deve ser operado em carga dado que as correntes DC são mais difíceis de interromper quando comparadas com as correntes AC. De forma análoga, no lado AC, poder-se-á utilizar um interruptor ou disjuntor que seja indicado para uma corrente e tensão adequada. 3.5.1 – Ligação à terra e equipotencialização Na presença de um inversor com transformador de isolamento, a isolação galvânica é garantida, não sendo necessário ligar à terra de equipotenciais a armação e a estrutura dos módulos desde que estes não estejam na zona equipotencial, não existindo risco de acessibilidade simultânea a partes da instalação com diferentes potenciais. Se a exposição das estruturas requerer uma proteção contra descargas atmosféricas diretas já será necessário a ligação, mesmo na presença do transformador de isolamento, figura 3.18. Se não existir transformador de isolamento deverá ser instalado um dispositivo universal sensível à corrente residual tanto no lado AC como DC, devendo ser ligados à terra de equipotenciais todas as armações e estruturas da instalação. O condutor geral de proteção ou de terra deve ser encaminhado através da via mais curta para o elétrodo de terra, devendo ser separado dos restantes cabos elétricos e deve evitar-se formas de ligação que possibilitem gerar correntes de retorno. A prática de ligação à terra do condutor negativo DC deverá ser evitada, devido a maus funcionamentos que podem surgir em determinados tipos de inversores e devido a defeitos de isolamento interno que possam surgir. A ligação dos inversores à terra deve seguir as regras comuns de ligação de equipamentos elétricos, no entanto, salienta-se que inversores de classe II de isolamento não devem ser ligados. 33 Figura 3.18 – Proteções de sistemas fotovoltaicos, solução ABB. 3.5.2 – Proteção contra descargas atmosféricas A proteção contra descargas atmosféricas pode evitar situações desagradáveis, daí a consideração de utilização de dispositivos de proteção ser de extrema importância contra estes efeitos. Devido à sua exposição as instalações estão sujeitas a descargas atmosféricas ou sobretensões provenientes de descargas nas imediações da instalação, em geral, estas instalações não aumentam o risco de vir a ser atingido, no entanto, casos de grandes estruturas colocadas no alto de edifícios ou em pontos altos do terreno poderão implicar algum risco de descarga. Se existir um sistema de proteção contra descargas, anterior à instalação fotovoltaica, esta deverá ser ligada ao mesmo de uma forma cuidadosa, no entanto, em alguns casos particulares de locais expostos poderá ser necessário a ligação a um sistema próprio de proteção e deverá ser construído de acordo com o que é prescrito no Guia Técnico de Pára-Raios editado pela DGEG. Normalmente a proteção contra sobretensões é instalada na caixa de junção geral do módulo, em locais expostos a raios, antes e depois do inversor. Os descarregadores de sobretensão tem por finalidade a proteção da instalação e dos dispositivos eletrónicos, do acoplamento indutivo e capacitivo, assim como da ocorrência de sobretensões na rede elétrica pública. O operador da instalação deverá realizar uma inspeção visual dos descarregadores após uma ocorrência de tempestade, ou no mínimo, a cada seis meses. Caso o local não seja de fácil acesso, a falha dos descarregadores deverá ser sinalizada remotamente. De salientar que, com o avanço da tecnologia associada aos inversores, estes vêm cada vez mais equipados com proteções, quer de seccionamento, sobreintensidades e sobretensões. O que poderá significar uma redução no equipamento instalado (figura 3.19). 34 Figura 3.19 – Principais componentes do inversor Power-One, em Évora - Glintt. 3.6 – Contagem É através do contador que é realizada a medição efetiva da produção para entrega à rede pública. Os contadores, independentes da contagem de consumo, deverão ser instalados em local acordado com o distribuidor e devidamente protegidos. Na contagem é utilizado normalmente um contador bidirecional, com função de telecontagem, que para além da sua principal finalidade, também permitirá identificar a eventualidade de possíveis defeitos. A escolha do equipamento requererá a prévia autorização pelas entidades competentes. No anexo C encontra-se uma lista dos equipamentos aprovados pela DGEG, para os regimes de microprodução e miniprodução. 3.7 – Banco de condensadores Todos os produtores abrangidos pelo regime ordinário e pelo regime especial para produção de energia (com exceção da miniprodução e da microprodução), com venda total ou parcial à rede em MT, devem, nas horas de ponta de carga, fazer acompanhar o fornecimento de energia ativa de uma quantidade de energia reativa, apurada em intervalos de sessenta minutos. 35 O custo a suportar corresponderá a uma potência reativa igual a 30% da potência de ligação, para níveis igual ou inferior a 6MW, para as ligações em AT e MT com potência de ligação superior a 6MW, os produtores suportarão, previamente a ligação da instalação de produção à rede, o custo dos equipamentos necessários para produzir a energia reativa, que será pago ao operador da rede. Assim o produtor em MT, com uma potência de 6MW deverá incorporar e prever nas suas instalações um banco de condensadores de forma a respeitar e produzir as exigências de reativa, visto que a tecnologia fotovoltaica por si não é capaz de responder a esta necessidade. 3.8 – Transformador elevador A necessidade de instalação de um posto de transformação destinado à elevação da produção da baixa tensão para a média tensão, para entrega da energia produzida à rede, será ou não necessária dependendo do tipo de regime de produção e do contrato de compra de energia associado, caso exista. Segundo o decreto-lei nº 34/2011, alterado e republicado pelo decreto-lei nº 25/2013, no nº 2 do artigo 6.º temos: “ A entrega da eletricidade produzida à RESP efetua-se no nível de tensão constante do contrato de aquisição de eletricidade para a instalação de utilização, exceto nos casos de aquisição de eletricidade em média tensão (MT) com contagem em baixa tensão (BT), caso em que a contagem de eletricidade pode ser efetuada neste nível de tensão, com desconto das perdas verificadas no transformador.” Mais nos informa o nº 3 e 4 do artigo 19º do mesmo decreto-lei: “3 – Para os consumidores de energia elétrica alimentada em média tensão, com contagem de energia em baixa tensão, a ligação da miniprodução pode ser feita em baixa tensão, a montante do contador de consumo.” “4Nas condições do número anterior deve ser construído um quadro de baixa tensão para a ligação da miniprodução, que permite separar a instalação de produção da instalação de consumo.” Dos artigos referidos conclui-se que o produtor terá de adquirir um PT elevador nos casos em que o ponto de consumo associado à central de produção seja abastecido em média tensão com contagem no lado da média e nos casos das grandes produções sem consumo associado, excluindo-se a microprodução e a miniprodução com contagem de consumo na baixa tensão. Segundo a Matelfe, por norma em Portugal todos os PT’s com uma potência igual ou inferior a 630KVA, têm a contagem no lado da baixa tensão, sendo realizada apenas a contagem em média tensão para potências superiores, o que daqui seria fácil deduzir que todas as instalações possuidoras de um PT privado, com uma potência não superior aos 630KVA, poderiam avançar com uma solução de miniprodução até os 250KW sem a necessidade de adquirir um PT para a produção, visto que está previsto a ligação da produção ao PT existente através da implementação de um quadro de produção na baixa tensão, com contagem da produção a montante da contagem de consumo. 42 3.8.4 – Relé de proteção de interligação Deverá ser instalado, no lado da média tensão, na zona do produtor mas de livre acesso ao operador da rede de distribuição um relé para a proteção da interligação (figura 3.27). A regulação do relé será feita de acordo com a parametrização indicada no guia técnico da DGEG e de acordo com o operador da rede, a programação é da responsabilidade do adjudicatário. Este equipamento deverá assegurar as seguintes funções:  Máxima e mínima tensão;  Máxima tensão homopolar;  Máximo de corrente instantânea;  Máximo de corrente temporizado;  Máximo e mínimo de frequência; Figura 3.27 – Relé para a proteção da interligação - Évora - Glintt. No caso de uma situação que viole os parâmetros acima indicados, o relé enviará um sinal à bobine de disparo da cela disjuntor com a indicação de abertura para isolação da produção. 3.8.5 – Cela de contagem - transformadores de medição Os transformadores de medição (figura 3.28), deverão possuir características adequadas ao local onde forem montados, satisfazer a norma EN 60044-1 para os transformadores de corrente e, a norma EN 60044-2 para os transformadores de tensão e, ainda as condições particulares exigidas, nomeadamente um terceiro enrolamento no transformador de tensão para a medida da componente homopolar. 43 Figura 3.28 – Transformadores de corrente e de tensão para contagem em MT - Évora - Glintt. 3.8.6 – Cela de seccionamento e corte. O secionamento terá como finalidade receber a energia proveniente dos postos de transformação e encaminhá-la para a rede elétrica, e é instalado no recinto público com acesso exclusivo à distribuidora. A topologia adotada dependerá do que é exigido pela topologia da rede, numa rede ramificada, em antena, só será necessário uma única cela interruptora-seccionador motorizada a 48 V DC, designada por entrada/saída, na rede em anel será necessário duas celas interruptoras-seccionadores motorizadas a 48 V DC, uma para a entrada e outra para a saída (figura 3.29). O corte, implementado pela cela de corte, aponta o ponto de ligação entre a rede pública de distribuição e o promotor, devendo assegurar a tensão de serviço, corrente de serviço e poder de corte indicado pelo operador da rede. 44 Figura 3.29 – Celas interruptores-seccionadores - Évora - Glintt. 3.8.7 – Quadro de contagem Armário de contagem onde estará instalado o contador de energia principal, é da responsabilidade do adjudicatário o fornecimento e instalação do quadro de contagem garantindo a contagem de energia que deverá estar de acordo com o Guia de Medição, Leitura e Disponibilidade de Dados, aprovado pela Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos. No armário serão instalados os contadores (figura 3.30), a unidade remota de telecontagem, a caixa de terminais de ligação e de ensaio, relés de isolamento galvânico (quando existirem para eventual retransmissão de impulsos) e régua de terminais, em calha normalizada, para as retransmissões referidas anteriormente e para os cabos telefónicos. Figura 3.30 – Armário de contagem - Évora - Glintt. 45 3.8.8 – Comutador de regime especial Para a realização de trabalhos em tensão na rede de média tensão é indicado pela legislação a instalação de um comutador físico ou virtual (figura 3.31), encravavel pelo distribuidor para um regime especial ou normal de exploração. Basicamente trata-se de um comando de contacto acionado por uma chave de dois estados, ou se encontra na posição de regime normal ou na posição de regime especial, em regime normal a chave é encrava de forma a não se poder retirar, em regime especial a chave liberta-se para que o técnico que realizar os trabalhos em tensão possa transportar a chave consigo e assim garantir que o regime não seja alterado. O acionamento do regime especial de exploração aponta os tempos de todas as proteções para zero, ou seja, a parametrização do relé na atuação das proteções que por norma têm uma sequencia de acionamento, em alguns segundos e previstos na legislação, passa a ser nula em todos os seus parâmetros e desta forma ao mínimo defeito que as proteções detetem estas são imediatamente acionadas. Figura 3.31 – Comutador de regime especial - Évora - Glintt. 3.9 – Outros equipamentos Na instalação de uma produção fotovoltaica também se poderão encontrar os seguintes equipamentos:  Contatos auxiliares;  Tubos para canalizações elétricas;  Caixa de ligações de módulos fotovoltaicos;  Díodos de desvio e díodos de fileira;  Estrutura metálica de suporte dos módulos;  Portinhola;  Quadros elétricos;  Entre outros equipamentos e componentes elétricos; Capítulo 4 Legislação e normas aplicáveis 4.1 – Evolução histórica da legislação em Portugal A produção de energia proveniente de fontes renováveis, na figura de pequenos ou grandes produtores, está presente desde há muitos anos no ordenamento jurídico português. Em 1988 o decreto-lei nº 189/88, de 27 de Maio, regulou a atividade de produção de energia elétrica mediante a utilização de recursos renováveis, estabelecendo na legislação portuguesa o primeiro “Regulamento para Autorização das Instalações de Produção de Energia Eléctrica Integradas no Sistema Eléctrico Independente e Baseadas na Utilização de Recursos Renováveis” que previu a produção de energia abaixo ou acima dos 1 MW e a respetiva remuneração mediante o anexo I e o anexo II. Mais tarde em 1999, a execução de compromissos internacionais resultantes da implementação da Convenção Quadro das Nações Unidas para as Alterações Climáticas e do Protocolo de Quioto foi publicado o decreto-lei nº168/99, de 18 de Maio, que deu um novo impulso ao desenvolvimento dos recursos renováveis, contribuindo para uma mais ampla utilização das fontes endógenas de energia e permitindo uma maior articulação entre as políticas da energia e do ambiente. Naturalmente com os avanços tecnológicos, com o surgimento de novos conceitos de produção e com novos requisitos impostos aos governos, a legislação portuguesa tem editado e republicado vários decretos que tendem a acompanhar o panorama da produção de energia proveniente das fontes renováveis, desde o decreto-lei nº 313/95, de 24 de Novembro, que estabeleceu o exercício da atividade de produção de energia por pessoas singulares ou coletivas, públicas ou privadas, independentemente da forma jurídica que assumam. O decreto-lei nº 312/2001 de 10 de Dezembro publica as condições de acesso à rede, instituindo instrumentos legais e mecanismos que possibilitem o aproveitamento dos referidos recursos mediante uma gestão racional e transparente da rede pública, oferecendo uma capacidade de receção que responda adequadamente aos pedidos de entrega de energia. O decreto-lei nº339-C/2001 de 29 de Dezembro introduz alterações ao estabelecimento de uma remuneração diferenciada por tecnologia e regime de exploração, atribuindo destaque 47 apropriado à energia das ondas e à energia solar fotovoltaica proporcionando condições indispensáveis para a concretização de projetos. O decreto-lei nº68/2002 de 25 de Março com bases no Programa E4 – Eficiência Energética e Energias Renováveis, propõe potenciar os recursos endógenos e aumentar a eficiência energética com a modernização tecnológica do sistema energético nacional. Surge em Portugal a figura de produtor-consumidor de energia elétrica em baixa tensão destinada predominantemente a consumo próprio, sem prejuízo de poder entregar a produção excedente a terceiros ou à rede pública. Para além de enquadrar a respetiva atividade este diploma também estabelece o regime dos direitos e dos deveres dos produtores-consumidores, um sistema remuneratório aplicável à entrega de excedentes à rede num nível incentivador proporcionando receitas que justifiquem o investimento. O decreto-lei nº 33-A/2005 altera o regulamento de remuneração de energias endógenas atualizando os valores constantes da fórmula de remuneração, garantindo a respetiva remuneração por um prazo considerado suficiente para permitir a recuperação dos investimentos efetuados e expetativa de retorno económico. O decreto-lei nº 225/2007 de 31 de Maio que acreditando que a aposta na Microgeração passa pela criação de uma tarifa específica para centrais fotovoltaicas quando instaladas em edifícios de natureza residencial, comercial, de serviços ou industrial, concretiza um conjunto de medidas ligadas às energias renováveis previstas na estratégia nacional para a energia de 2005, nomeadamente a republicação do anexo II do decreto-lei nº189/88. O decreto-lei nº 363/2007 de 2 de Novembro avança com o regime simplificado aplicável à microprodução de eletricidade por intermédio de instalações de pequena potência, vulgarmente conhecido por renováveis na hora, conforme previsto no Programa de Simplificação Administrativa e Legislativa SIMPLEX 2007. Assim o presente decreto-lei vem simplificar significativamente o regime de licenciamento estabelecido pelo decreto-lei nº 68/2002, é criado o Sistema de Registo da Microprodução que integra uma plataforma eletrónica de interação com os produtores e dois regimes de remuneração, o regime geral e o bonificado. O decreto-lei nº118-A/2010 de 25 de Outubro com novos objetivos para incentivar a produção descentralizada em baixa tensão por particulares criando condições para produzir mais eletricidade, passando a ser obrigatório para a generalidade dos comercializadores que fornecem a eletricidade, comprarem a eletricidade microgerada. Efetua a republicação ao regulamento de produção de pequena potência previsto no decreto-lei nº363/2007. O decreto-lei nº 132-A/2010 de 21 de Dezembro estabelece o regime para a atribuição de 150 MVA de capacidade de receção de potência à RESP para a produção de energia proveniente de centrais solares fotovoltaicas, incluindo a tecnologia solar fotovoltaica de concentração. A iniciativa vem dar espaço ao aproveitamento centralizado associado a potências superiores às previstas na miniprodução. O decreto-lei nº34/2011 de 8 de Março vem instituir o regime jurídico aplicável à produção de eletricidade por intermédio de instalações de pequena potência, designadas por unidades de Miniprodução, que complementa o regime de microprodução. O novo regime define unidade de miniprodução como uma instalação baseada numa só tecnologia de produção e cuja potência máxima atribuível para ligação à rede é de 250kW, estabelece que a miniprodução não pode exceder 50% da potência contratada e que podem exercer qualquer entidade que detenha um 48 contrato de fornecimento de eletricidade com consumos relevantes na sua instalação. O regime remuneratório de miniprodução baseia-se no regime geral e no bonificado. 4.2 – Atual legislação Atualmente a legislação que se aplica para novos projetos de produção de energia renovável a partir de fontes solares, quer nos regimes de microprodução e miniprodução, quer para grandes produções resume-se a republicações dos vários decretos e regulamentos anteriormente referidos, o que dificulta todo o regime jurídico aplicado às fotovoltaicas. No entanto, os mais recentes decretos-lei publicados, o nº 215-B/2012 e o nº 25/2013, são o ponto de chegada de toda a legislação aplicável, nele encontramos as últimas republicações, aditamentos e revogações aplicados ao regime jurídico em vigor.  Decreto-lei nº 215-B/2012: surge da sequência do Memorando de Entendimento sobre as Condicionalidades de Política Económica entre o Estado Português, a Comissão Europeia, o Banco Central Europeu e o Fundo Monetário Internacional relativamente à conclusão do processo de liberalização do setor da eletricidade. O decreto vem ditar as alterações ao decreto-lei nº172/2006 que estabelece o regime jurídico aplicável às atividades integrantes do SEN, relativamente à atividade de produção, alteram-se os conceitos de produção em regime ordinário e em regime especial, contemplando a produção através de recursos endógenos em regime remuneratório de mercado. Neste contexto o decreto consolida toda a legislação dispersa relativamente à produção em regime especial, nomeadamente a produção fotovoltaica, com a republicação do decreto-lei nº 172/2006, excluindo-se deste os regimes abrangidos pela microprodução e pela miniprodução para legislação própria.  Decreto-lei nº 25/2013: dita uma intenção do Governo em iniciar um processo de revisão dos regimes jurídicos da microprodução e miniprodução, tendo em vista as regras comuns para o mercado interno de eletricidade que complementam a transposição da Diretiva nº2009/72/CE do Parlamento Europeu e do Conselho. Assim o presente decreto-lei altera ambos os regulamentos jurídicos de microprodução e de miniprodução, cometendo apenas ao comercializador de último recurso ou ao comercializador de último recurso exclusivamente em baixa tensão a obrigação de celebrar com os microprodutores e os miniprodutores contratos de compra e venda da eletricidade produzida, independentemente do regime remuneratório aplicável e sem prejuízo da diferenciação de tarifários aplicáveis. São republicados ambos os regulamentos que definem os regimes de produção, o de microprodução com alteração do decreto-lei nº363/2007, e o de miniprodução com alteração do decreto-lei nº34/2011. As remunerações quer para 49 a miniprodução quer para microprodução estão sujeitas permanentemente a tarifas publicadas em despachos, podendo esses valores alterarem-se consoante disposições impostas pelo governo em exercício Conjugado à legislação, é importante a atenção a todas as portarias e despachos publicados quer pelo governo quer pela DGEG, principalmente às remunerações aplicáveis e às regras de ligação à rede pública. No caso da produção em regime especial, a portaria nº 237/2013 de 24 de Julho vêm dar seguimento ao decreto-lei nº 215-B/2012 no que respeita ao “regime jurídico do procedimento de comunicação prévia relativo à atividade de produção de eletricidade em regime especial, bem como as regras aplicáveis à emissão, alteração, transmissão e extinção do ato de admissão da comunicação prévia”. A portaria nº243/2013 de 2 de Agosto “estabelece os termos, condições e critérios de atribuição da reserva de capacidade de injeção de potência na rede elétrica de serviço público, bem como o licenciamento da atividade de produção de energia elétrica no âmbito do regime especial de remuneração garantida, respetivos prazos de duração, condições de manutenção e de alteração”. Recentemente, o despacho emitido pela DGEG a 26 de Dezembro de 2013, vem estabelecer as novas tarifas de referência para o ano 2014, para todas as produções fotovoltaicas. 4.3 – Normas, regulamentos e guias. As normas orientadas para o setor fotovoltaico são deliberadas para a qualidade e certificação dos equipamentos, que normalmente têm de ser asseguradas pelos fabricantes. Desta forma a legislação impõe que a instalação seja realizada com a implementação de equipamentos certificados. A conceção em si da instalação deverá respeitar as normas de dimensionamento e proteções de uma instalação elétrica, bem como as exigências impostas de ligação à rede, normas de segurança e boas práticas no trabalho. A regulação do setor fotovoltaico, com venda da energia elétrica à rede, está a cargo da Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG). Nas ligações de produtores às redes os valores orçamentados são determinados pela EDP Distribuição. De notar, em especial as produções que implicam a ligação à rede de distribuição em MT, que sobre a DGEG está apenas colocado o requisito de que estão asseguradas as condições legais previstas, técnico responsável e validação dos regulamentos a observar, e que a funcionalidade técnica é mesmo da responsabilidade do designado Operador da Rede, a EDP, esta condição está prevista na portaria nº 596/2010, com a publicação do Regulamento da Rede de Distribuição, e normalmente é desconhecida pela maioria dos projetistas, o que causa habitualmente conflitos na hora de ligação da produção à rede, apesar do projeto estar licenciado pela DGEG a EDP têm o direito de recusar a ligação, convocando falhas técnicas na instalação, nomeadamente no que diz ao respeito ao ponto de interligação com a rede (tal situação foi verificada com alguns clientes da Matelfe, como o caso da Glintt). Desta forma é extremamente importante o conhecimento de toda a legislação, regulamentos e guias 50 associados a este setor, para que os projetistas, os produtores e o operador da rede estejam sincronizados na mesma linha de orientação para a produção fotovoltaica em Portugal. Seguidamente será apresentada uma lista de algumas normas aplicadas com base na acreditação de acordo com DIN/EN/ISSO/IEC 17025 ou IECEE, relativamente aos equipamentos:  IEC EN 61215 - Projeto de qualificação e homologação de células silício cristalino;  IEC EN 61646 - Projeto de qualificação e homologação de células finas;  IEC EN 61730 - Fotovoltaica, qualificação, segurança e requisitos para a construção;  IEC EN 62108 – Projeto de qualificação e homologação de concentração fotovoltaica;  IEC EN 61701 – Testes de corrosão em módulos fotovoltaicos;  DIN 18.800 – Certificação de soldagem ;  NP EN 50160 – Qualidade de energia elétrica fornecida à rede;  IEEE 1159 – Recomendações práticas para a monotorização da qualidade de potência;  IEEE 1547 – Requisitos técnicos de interligação de sistemas distribuídos à rede;  EN 50438 – Conexão de produção renovável à rede BT;  EN 50110-1, 1996 – Trabalhos em instalações elétricas;  EN 50438 – Requisitos para a ligação de microprodutores em paralelo com a rede de distribuição de baixa tensão;  CEI 479-1 e 479-2 : 1994 – Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano;  CEI 529, 1989-1 – Índices de proteção dos invólucros dos equipamentos e materiais elétricos;  CEI 536, 1976 – Classificação dos equipamentos elétricos quanto à proteção contra choques, em caso de defeito de isolamento; Regulamentos e guias adotados:  RSIUEE – Regulamento de Segurança de Instalações de Utilização de Energia Elétrica (Decreto-Lei nº 740/74, de 26/12);  RSICEE – Regulamento de Segurança de Instalações Coletivas de edifícios e Entradas (Decreto-Lei nº 740/74, de 26/12);  RSRDEEBT - Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição de Energia Elétrica em Baixa Tensão (Decreto Regulamentar nº90/84, de 26/12);  RTIEBT – Regras Técnicas das Instalações Elétricas de Baixa Tensão;  RRT - Regulamento da Rede de Transporte (portaria nº596/2010, 30/07);  RRD - Regulamento da Rede de Distribuição (portaria nº596/2010, 30/07);  Guia Técnico das Instalações de Produção Independente de Energia Elétrica (DGEG1990);  Guia Técnico de Pára-Raios; 51  Guia de Aplicação de Equipas de Contagem BTN – EDP;  Guia de Manutenção de Postos de Transformação – EDP;  Guia Técnico de Terras – EDP;  Manual de Ligações à Rede Elétrica de Serviço Público;  Ligação de Clientes de Baixa Tensão – EDP;  Instalações AT e MT, Postos de Transformação pré-fabricados - EDP;  Transformadores de Medida, Transformadores de Tensão MT e de 60kV - EDP;  Transformadores trifásicos de média/baixa tensão – EDP;  Materiais para Derivações e Entradas BT, Portinholas de consumo/produção – EDP;  Materiais para Redes, Aparelhagem AT e MT – EDP;  Trabalhos em Tensão – EDP;  Redes – Linhas, Conectores para Linhas MT – EDP;  Postos de Transformação de Clientes – EDP;  Instalação Descarregadores Sobretensão – EDP; 58  Escalão III: todas as unidades de produção com potência superior ou igual a 100kW e inferior a 250kW; O cumprimento das medidas exigidas na auditoria deverão ser comunicadas anualmente à DGEG até à sua total concretização, no entanto, caso a instalação de utilização referida no contrato de compra esteja sujeita ao regime jurídico da gestão de consumos intensivos ou ao regime jurídico de certificação energética de edifícios, o acesso ao regime dependerá apenas do acordo de racionalização de consumo de energia e do certificado energético, no qual deverá constar que o edifício alcança a classe B ou superior, para o caso de edifícios novos, ou classe C ou superior, no caso de edifícios existentes visando a melhoria da eficiência energética da referida instalação. O regime geral é praticado por todo o produtor que não se enquadre no regime bonificado. Regime geral Até à data e segundo o decreto-lei nº34/2011, com a republicação que lhe foi dada pelo decreto-lei nº25/2013, a eletricidade produzida nas unidades de miniprodução em regime geral é remunerada segundo a fórmula que consta no nº1 do artigo 10 quando esta é entregue ao comercializador de último recurso e, dependerá de valores de fatores de ajustamento para perdas do período tarifário publicados anualmente pela Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos. O produtor poderá no entanto optar por vender a eletricidade em mercados organizados ou em condições de celebração de contratos bilaterais, logo que devidamente comunicada esta intenção ao comercializador de último recurso e ao SRMini num prazo de 5 dias após o aviso da emissão do certificado de exploração ou, caso seja tomada a decisão no decurso da exploração, com a antecedência de 60 dias relativamente ao início dos respetivos efeitos, tornando-a definitiva e não podendo este voltar a solicitar a remuneração prevista nas condições de entrega ao comercializador de último recurso. Regime bonificado Regime de remuneração praticado por escalões de potência referidos anteriormente. No escalão I a remuneração é realizada com base na tarifa de referência que vigorar à data da emissão do certificado de exploração e, podendo o membro do Governo, mediante portaria publicada, proceder à sua atualização (figura 5.2). Os produtores alocados nos escalões II e III serão remunerados com base na tarifa mais alta que resultar das maiores ofertas de desconto à tarifa de referência apuradas nos respetivos escalões. Ambas as tarifas aplicadas nos três escalões vigorarão durante um período de 15 anos e só caducarão no final deste, ingressando no regime geral, ou por renúncia à sua aplicação por comunicação do produtor ao SRMini. A produção de eletricidade neste regime está sujeita a um limite anual de 2,6MWh por cada quilowatt de potência de ligação. O despacho da DGEG de 26 de Dezembro de 2013 vem atualizar as tarifas para o ano de 2014 indicando que “no caso de unidades de miniprodução que utilizem a tecnologia solar fotovoltaica, a tarifa de referência a aplicar é de € 106/MWh” e que “ os titulares de registos transitados de 2013 que se enquadrem no âmbito dos Escalões II e III podem rever os descontos oferecidos até ao próximo dia 13 de janeiro, para efeitos da sessão de atribuição de potência 59 a realizar no final deste mesmo mês, tendo por base os valores das tarifas de referência mencionados no ponto anterior”. Figura 5.2 – Tarifas para miniprodutores com registros de 2014. Os pagamentos na opção de venda ao comercializador de último recurso, em ambos os regimes, são realizados diretamente ao produtor por transferência bancária. 5.2.5 – Registo e ligação à rede O acesso ao registo SRMini também se faz, como na microprodução, no portal www.renovaveisnahora.pt cujo endereço poderá ser atualizado por portaria. A plataforma assegura a autenticação dos utilizadores, a informação relativamente a promotores e produtores, o processo de preenchimento do registo e entrega de todos os elementos necessários, a liquidação das taxas envolventes, os pedidos de inspeção e reinspecção, a possibilidade de consulta do estado do pedido pelos requerente inscritos bem como, a emissão de informação atualizada das inscrições concluídas, registos e certificados atribuídos, tecnologias empregues, potência, localização e regime remuneratório aplicável. O processo de registo no SRMini segue as seguintes etapas: 1. Inscrição do promotor: criação de nome de utilizador na plataforma e divulgação da intenção de produção de eletricidade. 2. Validação: após liquidação das taxas de inscrição o registo tem-se por concluído com a atribuição de potência de ligação. 3. Instalação e inspeção: a instalação dos equipamentos que constituem a unidade de produção deverá ser realizada num prazo de 6 meses para instalações em BT e de 8 meses para as restantes, contados da data de registo, e, deverá também ser realizada uma inspeção que valide a sua conformidade. A inspeção é efetuada 10 dias após o pedido e impõe a presença, no local da inspeção, do técnico responsável pela unidade ao serviço do promotor que deverá esclarecer toda e qualquer dúvida 60 que possa ser suscitada, no final é entregue ao técnico uma cópia do relatório elaborado com todas as conclusões a. A validação da unidade é comprovada com a emissão do certificado de exploração. 4. Celebração de contrato: aquando da emissão do certificado de exploração, o SRMini deverá comunicar ao produtor e ao comercializador de último recurso a ordem de celebração de contrato de compra e venda de eletricidade, comunicando também esta ação ao promotor da rede de distribuição. O produtor num prazo de 5 dias divulgará ao SRMini a concretização do contrato com o comercializador por si selecionado. 5. Ligação à rede: após tomar conhecimento da celebração do contrato de compra e venda de eletricidade o SRMini deverá comunicar ao operador da rede a ordem para a execução da ligação da unidade à RESP. O operador deverá realizar a ligação num prazo de 10 dias devendo registar no SRMini a data de realização da empreitada. 6. Produção: o processo de produção de eletricidade poderá ser iniciado após instruções do SRMini. A contagem e os equipamentos de proteção da interligação deverão ser colocados em local de livre acesso às entidades competentes, devendo a contabilização da produção ser feita por telecontagem mediante contador bidirecional, ou contador que assegure a contagem líquida nos dois sentidos, autónomo do contador de consumo. O controlo de certificação dos equipamentos ficará a cargo dos fabricantes, importadores e fornecedores, seus representantes e entidades instaladoras junto do SRMini de acordo com o sistema nº5 da ISSO/IEC, os equipamentos devem satisfazer também as normas europeias aplicáveis e publicadas pelo CEN/CENELEC. As unidades de produção estarão sujeitas permanentemente, ao longo da sua exploração, a fiscalização para verificar a sua conformidade a cargo da DGEG e da DRE, sendo publicado bianualmente no SRMini as ações de fiscalização realizadas. Esquemas com soluções de ligações indicados no anexo B. 5.3 – Grande produção – centrais solares Central fotovoltaica para grande produção centralizada de energia elétrica derivada da energia solar. O conceito real surge em Portugal com a instalação da central fotovoltaica de Valadas, Ferreira de Zêzere, distrito de Santarém, figura 5.3. 61 Figura 5.3 – Central fotovoltaica de Valadas. Inicialmente projetada para uma potência de 102kW mas reforçada mais tarde para 408kW a central de Valadas realiza, com a rede de média tensão, o seu primeiro paralelo a 22 de Dezembro de 2006. O aparecimento deste centro electroprodutor foi o arranque necessário para a construção de muitos outros até à data de hoje, com potências instaladas que variam até às dezenas de megawatt, e num futuro próximo até às centenas e milhares. A tecnologia associada à produção fotovoltaica tem um preço muito elevado, quando comparada com as restantes energias, e sendo proveniente de fontes endógenas não é garantida uma produção diária e constante, pois depende das condições climatéricas, fatores estes que implicam a criação de legislação própria com remuneração adequada, de forma a se justificar e incentivar a implementação destes sistemas. No passado a legislação portuguesa previa um regime especial, independente da microprodução e da miniprodução, e, apesar de o produtor poder escolher um regime ordinário e sujeitar-se às regras de mercado consoante as restantes tecnologias de produção, era por concursos especiais atribuída e potência com uma remuneração adequada associada. É o caso do regime para a atribuição de 150MVA previsto no decreto-lei nº132-A/2010, em que o programa do XVIII Governo assumia como objetivo a liderança na revolução energética para Portugal, e indo mais longe, a promessa de multiplicar por 10, em 10 anos, a meta da energia solar para 1500MW. Na altura o primeiro-ministro, José Sócrates, conseguiu arrecadar para os cofres do estado mais de 100 milhões de euros com os contratos públicos publicados em diário da república a 22 de Outubro de 2010, em que os 150MVA eram subdivididos em 75 lotes, 2MVA cada, e no concurso eram vendidos pela melhor oferta, sendo construídos sobre um regime de tarifa garantida. No entanto o avolumar da dívida tarifária da eletricidade criou nos últimos anos maior pressão sobre a remuneração subsidiada da produção em regime especial, o atual Governo, temendo uma escalada de custos com as fotovoltaicas como sucedido em Espanha, tem vindo a diminuir as tarifas garantidas e, o atual secretário de estado da 62 energia, Artur Trindade, admite que será provável com este efeito, que projetos que obtiveram licenças em 2010 nunca venham a avançar. Com esta ausência de avanços de novos contratos, surge o decreto-lei nº215-B/2012, na medida em que a produção em regime especial passe a contemplar a produção de eletricidade através de recursos endógenos em regime remuneratório de mercado, salvaguardando apenas a obrigação de o comercializador de último recurso adquirir a eletricidade produzida em regime especial, bem como assegurar a aquisição de toda a energia produzida ao abrigo do referido regime por via da criação da figura do agregador facilitador de mercado, foi introduzida a possibilidade de o produtor de energia elétrica, a partir de fontes renováveis, exercer a sua atividade como se tratasse de produção em regime ordinário. Desta forma, qualquer entidade, empresa ou particular, que pretenda seguir com a implementação de um centro de produção fotovoltaico numa perspetiva de um regime especial, na realidade, visualiza um regime remuneratório geral, para que a venda da energia elétrica assim produzida seja assegurada em regime de mercado, através de mercados organizados ou de contratos bilaterais. No entanto, para mitigar um pouco o risco inerente à incerteza da produção é criada a figura do “facilitador de mercado”, responsável pela aquisição obrigatória da energia produzida a partir de fontes renováveis, subsistindo o regime de remuneração garantida, em que a eletricidade produzida é entregue contra o pagamento da remuneração atribuída ao centro electroprodutor, conforme as tarifas antigas ou novas que se encontrem em vigor. O decreto também procede a uma revisão estrutural do regime jurídico aplicável às atividades do SEN, em especial quanto ao processo de autorização, certificação e licenciamento aplicável às instalações de fontes endógenas, em dois pontos:  “O exercício da atividade ao abrigo do regime geral, em mercado, é legalmente possível desde 2012 dependendo da licença de produção ou comunicação da admissão de uma comunicação prévia realizada pelo interessado, bem como da licença de exploração. Este regime permite uma aproximação à PRO, sendo-lhe aplicável a maioria das regras desta última, com a atribuição de uma licença de produção que confere o direito a estabelecer e explorar o centro produtor, a vender em mercados organizados ou por contratos bilaterais, a comprar energia elétrica até ao limite da sua capacidade de produção e, ainda, a estabelecer e explorar linhas diretas para a comercialização de eletricidade a clientes finais em situações de impossibilidade de abastecimento de clientes através das redes do SEN”.  “O exercício da atividade em regime de remuneração garantida depende, por sua vez, da atribuição de reserva de capacidade de injeção na Rede Elétrica de Serviço Nacional com atribuição de ponto de receção, mediante procedimento concursal público, obtenção de licença de produção e de exploração, conforme estabelecido na portaria nº 243/2013”. A atribuição da licença de produção depende da conformidade do projeto com os objetivos e prioridades da política energética, nomeadamente do impacto do centro electroprodutor nos custos económicos e financeiros do SEN, à contribuição para uma maior eficiência energética 63 e à contribuição das capacidades de produção para o cumprimento das metas nacionais e comunitárias no domínio das energias provenientes de fontes endógenas no consumo bruto de energia. O tempo ditará se os mecanismos existentes cumprem com as exigências do mercado, com as previsões do Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis e da chamada “Diretiva das Renováveis” (diretiva 2009/28/CE do Parlamento Europeu e do Conselho), no sentido da sua agilização, simplificação, rapidez e transparência. 5.3.1 – Licenciamento das instalações É necessário iniciar o processo de licenciamento através de um pedido de informação prévia junto da DGEG, que termine com a obtenção da licença de estabelecimento. 5.3.2 – Ligação à rede Depois de obtida a licença de estabelecimento da DGEG, o promotor deverá solicitar ao operador da rede, EDP distribuição de energia, através da direção comercial produtores em regime especial, com endereço (em 2014) na Av. Urbano Duarte, 100, 3030-215 Coimbra, as condições de ligação da instalação de produção à rede. O pedido de condições de ligação deve ser acompanhado da planta de localização da instalação de produção a escala conveniente, e do seu ponto de ligação, com indicação das respetivas coordenadas geográficas. Realizada a solicitação a EDP indica uma solução técnica e respetivos preços para o estabelecimento da ligação e outras informações complementares e relevantes. 5.3.3 – Elementos de projeto O promotor deverá apresentar os seguintes elementos aquando do pedido de análise da ligação a rede:  Esquema unifilar de inserção na rede e eventuais alterações a efetuar na mesma;  Constituição dos grupos geradores, com as suas características principais;  Esquemas de eletrificação do painel de interligação bem como as características técnicas dos equipamentos, incluindo os respetivos transformadores de medição;  Plano de regulação das proteções próprias da instalação de produção, para estudos de seletividade.  Etiqueta de sinalização de produtor em regime especial de baixa tensão, conforme especificação em vigor da EDP. 64 5.3.4 – Condições específicas para o ato de ligação Com vista à realização do primeiro paralelo da produção com a rede, o promotor deverá solicitar e executar, ou apresentar, com a devida antecedência, o seguinte, no aplicável:  Licença de exploração das instalações de produção e infraestruturas de interligação, passada pela entidade competente;  Verificação da existência da etiqueta de sinalização de produção em regime especial;  Inspeção aos sistemas de medida, contagem e telecontagem de energia;  Garantia de bom funcionamento do canal de comunicação para a telecontagem;  Inspeção à regulação e às proteções de interligação;  Elaboração e assinatura dos autos de entrega e autos de receção referentes às infraestruturas, incluindo a prestação das respetivas garantias;  Elaboração e assinatura dos contratos de compra e de fornecimento de energia; Capítulo 6 Glintt - Um caso real em Évora 6.1 – Enquadramento Do decreto-lei nº132-A/2010, da atribuição de 150MVA de capacidade de receção de potência na rede pública, para energia elétrica produzida a partir de centrais solares incluindo a tecnologia fotovoltaica, a Glintt Energy (“empresa do grupo Glintt que atua no mercado das energias renováveis, pautando-se por agir em prol do desenvolvimento sustentável”), após uma aquisição dos lotes atribuídos por concurso, decidiu avançar com um projeto de 2800 painéis de concentração solar de 450W cada, totalizando 1,2MW de potência instalada com uma licença de 1,075MVA de potência entregue à rede. Este projeto está a ser implementado numa área de 3 hectares em Évora (figura 6.1), o terreno em causa não é próprio para a construção pois trata-se de um antigo aterro sanitário da autarquia e, permitirá dar uma nova utilidade a uma área que estaria por norma inutilizada por vários anos. O acordo entre o município de Évora e a Glintt foi assinado em Maio de 2013, tendo ficado definido que o terreno é da responsabilidade da empresa por um período de 25 anos, a partir do primeiro ano do arranque da produção, sendo que a autarquia terá direito a receber uma renda anual de 12996 euros. Segundo Manuel Godinho, Chief Executive Officer, este “é um projeto com duas iniciativas em paralelo. Por um lado, vamos buscar tecnologia estrangeira para adaptá-la e produzir painéis solares em Évora. Por outro, vamos produzir energia solar”, pretendendo “criar uma linha de novos produtos no domínio das energias renováveis em conjunto com a empresa Lobo Solar que permite vender a nível internacional”, havendo já diversos mercados em perspetiva e tendo o parque já recebido vários investidores estrangeiros interessados, por forma a conhecer o projeto inovador nesta tecnologia, sendo visto como um projeto piloto na tecnologia associada de forma a atrair futuros investimentos em outros locais do globo terrestre. 66 Figura 6.1 – Registo fotográfico do parque solar instalado em Évora. 6.2 – Concentração Solar Este tipo de tecnologia, utilizado pela Glintt, diferencia-se pelo fato de as células operarem com maior eficiência em níveis elevados de insolação, o solar fotovoltaico de concentração (CPV) explora este fato através de espelhos, ou lentes, para concentrar a radiação solar de uma grande área, numa área reduzida de células de silício poli ou monocristalino, com o objetivo de reduzir o preço da produção ao substituir a área dos módulos fotovoltaicos, em geral de valor económico elevado, por óticas de menor custo. Portugal, em particular o sul do País, está entre as zonas mais promissoras para a implementação desta tecnologia, podendo-se vir a atingir eficiências superiores a 25% na produção de eletricidade graças à utilização de meios óticos com altos índices de refração. No entanto, visto funcionar com a radiação direta, esta solução necessita de incorporar seguimento solar muito preciso através da implementação de seguidor. Num sistema CPV encontramos as seguintes estruturas:  Módulo: as lentes de concentração, as células fotovoltaicas e o sistema de refrigeração;  Seguidor: responsável pelo acompanhamento solar diário, sendo constituído por uma fundação maciça, pedestal e atuadores hidráulicos;  Sistema hidráulico: aplica pressão hidráulica ao seguidor; 67  Sistema de controlo: calcula o movimento necessário para o correto seguimento solar. Neste tipo de sistemas, de alta concentração com células de pequena dimensão, qualquer falha no sistema de seguimento significa ter perdas de potência e aumento da intensidade de radiação em zonas sensíveis, podendo vir a danificá-las devido a temperaturas elevadas que pontualmente possam ocorrer. A tipologia do seguimento utilizada na Glintt trata-se do tipo “rolo” (figura 6.2), instalada ao nível do solo com o eixo orientado de norte para sul, conforme se visualiza na figura 6.3. Figura 6.2 – Seguimento do tipo “rolo”. Figura 6.3 – Seguimento solar da Glintt - Évora. A tipologia escolhida permite corrigir o inconveniente do seguidor do tipo pedestal, uma vez que a grande resistência ao vento é consideravelmente reduzida, no entanto, esta solução requer um aumento dos dispositivos de rotação e suporte o que se reflete no custo final da solução. 74 Tabela 7.6 — Retorno financeiro do investimento representado pela tabela 7.5. Ano Capital (€) Juros (€) Acumulação Juros (€) 1 4.000.000,00 37.200,00 37.200,00 2 4.000.000,00 37.200,00 74.400,00 3 4.000.000,00 37.200,00 111.600,00 4 4.000.000,00 37.200,00 148.800,00 5 4.000.000,00 37.200,00 186.000,00 6 4.000.000,00 37.200,00 223.200,00 7 4.000.000,00 37.200,00 260.400,00 8 4.000.000,00 37.200,00 297.600,00 9 4.000.000,00 37.200,00 334.800,00 10 4.000.000,00 37.200,00 372.000,00 11 4.000.000,00 37.200,00 409.200,00 12 4.000.000,00 37.200,00 446.400,00 Considerando a possibilidade de investir o valor associado ao projeto numa aplicação financeira o valor do juro praticado rondaria os 0,93%, uma taxa muito pouco apelativa. Conclui-se então que o investimento num projeto desta dimensão engloba vários riscos financeiros, bem como a existência de inúmeras variáveis determinantes a se ter em consideração, nomeadamente na abordagem realizada às produções previstas e aos custos a se observar na manutenção do sistema. Aconselha-se um bom espaço dedicado à análise económica destes projetos de forma a satisfazer todas as entidades envolvidas. 7.2 – Microprodução Para o estudo da viabilidade deste regime foi solicitado a várias empresas do setor, em nome da Matelfe, propostas chave-na-mão baseadas no consumo que mensalmente a Matelfe têm realizado em 2013. Assim será apresentado como cenários as propostas e abordagens realizadas pelo setor empresarial que comercializa as soluções de produção para 2014 e, seguidamente será apresentada a análise das propostas enquadrada no objetivo da dissertação. De forma a respeitar o setor e a privacidade das empresas abordadas não se fará qualquer referência à identificação das empresas que apresentaram as propostas. De forma a se simplificar os cálculos, e também a não se dificultar a intenção do investimento neste regime, considera-se que a área do terreno para a implementação do sistema de microprodução encontra-se disponível e é da propriedade do produtor, e assim o custo associado à aquisição do terreno seja nulo. 75 Cenário 1 “O sistema de produção de energia proposto pela … destina-se a uma Microgeração regime geral, sendo a totalidade da energia produzida vendida à rede. Este sistema permite vender energia a um preço de referência de 0,14 €/kWh aumentando cerca de 5% ao ano” A figura 7.3 é retirada da proposta apresentada pela entidade empresarial e apresenta a solução de produção para a Matelfe. Figura 7.3 – Dados de radiação, equipamentos e potência do sistema em microprodução. O custo da solução é visualizado na figura 7.4. 76 Figura 7.4 – Custo da solução para a microprodução. A entidade empresarial recomenda uma solução de produção à Matelfe para 2014, viável e com retorno do investimento num período de 7,2 anos (figura 7.5). Figura 7.5 – Retorno do investimento para a microprodução. Este cálculo assenta numa análise de retornos financeiros anuais, para um período de 15 anos, conforme se visualiza pela figura 7.6. 77 Figura 7.6 – Análise da viabilidade económica do investimento. Da análise realizada na proposta do cenário 1 conclui-se um retorno financeiro do investimento realizado ao final de 7 anos, dado que o valor remunerado ao final deste período será de 10376,04 € superior aos 10074,00 € do investimento. E considerando um aumento de 5% ao ano de inflação da remuneração da energia ao final dos 15 anos o produtor terá, segundo a proposta, um retorno financeiro do seu investimento na ordem dos 13822,18 €, mais de 100% do valor investido. Assim a entidade empresarial abordada, continua a fomentar a aposta neste setor, aconselhando a Matelfe investir em 2014 nesta solução de produção de energia. Análise do cenário 1 Considerando agora, e baseado no objetivo da dissertação, o custo associado à taxa de registo, o custo do dinheiro, a manutenção do sistema, a produção realista e desprezando a inflação da remuneração, conforme ilustra a tabela 7.7. Tabela 7.7 — Critérios da análise do cenário 1. Produção Média Anual (kWh) 9.620 Rendimento Real (%) 85% Produção (kWh) 8.177 Tarifa (€/kWh) 0,14 Manutenção (€) 100,00 Retorno (€) 1.044,78 Taxa de Registo (€) 500,00 Fornecimento chave-na-mão (€) 10.074,00 Investimento (€) 10.574,00 Taxa de Juro (%) 5% Total Investimento (€) 11.102,70 78 A tabela 7.8 apresenta o retorno do investimento. Tabela 7.8 — Retorno do investimento da análise do cenário 1. Ano Tarifa (€/kW) Capital (€) Juros (€) Total (€) Amortização (€) Saldo (€) 1 0,14 -11.102,70 -555,14 -11.657,84 1.044,78 -10.613,06 2 0,14 -10.613,06 -530,65 -11.143,71 1.044,78 -10.098,93 3 0,14 -10.098,93 -504,95 -10.603,87 1.044,78 -9.559,09 4 0,14 -9.559,09 -477,95 -10.037,05 1.044,78 -8.992,27 5 0,14 -8.992,27 -449,61 -9.441,88 1.044,78 -8.397,10 6 0,14 -8.397,10 -419,86 -8.816,96 1.044,78 -7.772,18 8 0,14 -7.772,18 -388,61 -8.160,79 1.044,78 -7.116,01 9 0,14 -7.116,01 -355,80 -7.471,81 1.044,78 -6.427,03 10 0,14 -6.427,03 -321,35 -6.748,38 1.044,78 -5.703,60 11 0,14 -5.703,60 -285,18 -5.988,78 1.044,78 -4.944,00 12 0,14 -4.944,00 -247,20 -5.191,20 1.044,78 -4.146,42 13 0,14 -4.146,42 -207,32 -4.353,74 1.044,78 -3.308,96 14 0,14 -3.308,96 -165,45 -3.474,41 1.044,78 -2.429,63 15 0,14 -2.429,63 -121,48 -2.551,11 1.044,78 -1.506,33 Figura 7.7 – Payback da análise do cenário 1. Da figura 7.7 verifica-se o insucesso do investimento, em que o payback do investimento não atinge um retorno favorável no final do período indicado de 15 anos, e daqui se conclui que o regime de microprodução do ponto de vista financeiro, com uma abordagem de oportunidade de negócio, não se apresenta viável. Cenário 2 “Com uma unidade de microprodução fotovoltaica … poderá vender até 1.865€ por ano, permitindo uma recuperação rápida do investimento inicial. Poderá optar por unidades fixas ou com seguidor solar para acompanhamento automático do Sol, aumentando assim a energia (12.000,00) (10.000,00) (8.000,00) (6.000,00) (4.000,00) (2.000,00) 0,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 79 produzida ao longo do ano. As estruturas do tipo seguidor solar permitem aumentar a produção anual entre 30% e 40%. A tecnologia de Silício Amorfo permite a integração dos módulos fotovoltaicos, translúcidos, em fachadas ou coberturas. O retorno do montante investido é efetuado num período de 6 a 7 anos, tornando este tipo de investimento altamente atrativo” A figura 7.8 é retirada de uma proposta genérica praticada por uma empresa do setor fotovoltaico, onde a entidade empresarial continua a incentivar soluções viáveis para o regime geral de microprodução, com payback’s bastante satisfatórios. Figura 7.8 – Sistemas standards de microprodução. Análise do cenário 2 Considerando agora, e baseado no objetivo da dissertação, o custo associado à taxa de registo, o custo do dinheiro, a manutenção do sistema, a produção realista e desprezando a inflação da remuneração temos: 80  Gama Eco Tabela 7.9 — Critérios da análise da Gama Eco. Produção Média Anual (kWh) 6.602 Rendimento Real (%) 85% Produção (kWh) 5.612 Tarifa (€/kWh) 0,15 Manutenção (€) 69,02 Retorno (€) 772,73 Taxa de Registo (€) 500,00 Fornecimento chave-na-mão (€) 6.902,44 Investimento (€) 7.402,44 Taxa de Juro (%) 5% Total Investimento (€) 7.772,56 Tabela 7.10 — Retorno do investimento da Gama Eco. Ano Tarifa (€/kW) Capital (€) Juros (€) Total (€) Amortização (€) Saldo (€) 15 0,15 € -968,96 € -48,45 € -1.017,41 € 772,73 € -244,68 € Figura 7.9 – Payback da análise da Gama Eco. A tabela 7.9, a tabela 7.10 e a figura 7.9 ilustra inviabilidade para a Gama Eco. (8.000,00) (6.000,00) (4.000,00) (2.000,00) 0,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 81  Gama Eco+ Tabela 7.11 — Critérios da análise da Gama Eco+. Produção Média Anual (kWh) 7.286 Rendimento Real (%) 85% Produção (kWh) 6.193 Tarifa (€/kWh) 0,15 Manutenção (€) 75,53 Retorno (€) 853,44 Taxa de Registo (€) 500,00 Fornecimento chave-na-mão (€) 7.552,85 Investimento (€) 8.052,85 Taxa de Juro (%) 5% Total Investimento (€) 8.455,49 Tabela 7.12 — Retorno do investimento da Gama Eco+. Ano Tarifa (€/kW) Capital (€) Juros (€) Total (€) Amortização (€) Saldo (€) 15 0,15 € -827,18 € -41,36 € -868,54 € 853,44 € -15,10 € Figura 7.10 – Payback da análise da Gama Eco+. A tabela 7.11, a tabela 7.12 e a figura 7.10 ilustra inviabilidade para a Gama Eco+. (9.000,00) (8.000,00) (7.000,00) (6.000,00) (5.000,00) (4.000,00) (3.000,00) (2.000,00) (1.000,00) 0,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 82  Gama Energy Tabela 7.13 — Critérios da análise da Gama Energy. Produção Média Anual (kWh) 8.755 Rendimento Real (%) 85% Produção (kWh) 7.442 Tarifa (€/kWh) 0,15 Manutenção (€) 85,28 Retorno (€) 1.030,98 Taxa de Registo (€) 500,00 Fornecimento chave-na-mão (€) 8.528,46 Investimento (€) 9.028,46 Taxa de Juro (%) 5% Total Investimento (€) 9.479,88 Tabela 7.14 — Retorno do investimento da Gama Energy. Ano Tarifa (€/kW) Capital (€) Juros (€) Total (€) Amortização (€) Saldo (€) 15 0,15 € 385,97 € 0,00 € 385,97 € 1.030,98 € 1.416,95 € Figura 7.11 – Payback da análise da Gama Energy. A tabela 7.13, a tabela 7.14 e a figura 7.11 ilustra viabilidade para a Gama Energy mas com um payback pouco interessante. (10.000,00) (8.000,00) (6.000,00) (4.000,00) (2.000,00) 0,00 2.000,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 83  Gama Energy+ Tabela 7.15 — Critérios da análise da Gama Energy+. Produção Média Anual (kWh) 10.977 Rendimento Real (%) 85% Produção (kWh) 9.330 Tarifa (€/kWh) 0,15 Manutenção (€) 101,54 Retorno (€) 1.298,02 Taxa de Registo (€) 500,00 Fornecimento chave-na-mão (€) 10.154,47 Investimento (€) 10.654,47 Taxa de Juro (%) 5% Total Investimento (€) 11.187,20 Tabela 7.16 — Retorno do investimento da Gama Energy+. Ano Tarifa (€/kW) Capital (€) Juros (€) Total (€) Amortização (€) Saldo (€) 15 0,15 € 1.868,22 € 0,00 € 1.868,22 € 1.298,02 € 3.166,24 € Figura 7.12 – Payback da análise da Gama Energy+. A tabela 7.15, a tabela 7.16 e a figura 7.12 ilustra viabilidade para a Gama Energy+ mas com um payback pouco interessante. (12.000,00) (10.000,00) (8.000,00) (6.000,00) (4.000,00) (2.000,00) 0,00 2.000,00 4.000,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 90 Figura 7.19 – Payback da análise do cenário B. A figura 7.19 leva a concluir que o investimento não é viável. No entanto é de salientar que desprezando os valores da taxa de registo, da manutenção e da taxa de juro, o retorno seria o indicado pela entidade empresarial. Daqui se conclui que a política da entidade empresarial não passa pela passagem de informação errada mas sim pela camuflagem de considerações que o produtor deverá ter aquando da análise da viabilidade do investimento. 7.3.1 – Valores para 20kW, 60KW, 100kW e 250kW. Apesar de não ter sido possível obter diretamente de entidades empresariais orçamentos que apontem para potências elevadas de produção, visto que o setor se fecha e só fornece dados quando vê oportunidades de negócio realistas, com uma pesquisa foi possível encontrar entidades que apontam algumas ordens de valores para determinadas potências conforme ilustra a tabela 7.23. Tabela 7.23 — Propostas publicitadas para distintas gamas de potência. Potência Instalada Área útil Capital Payback 20 kW 125 m 2 20.000,00 € ± 7 anos 60 kW 375 m 2 60.000,00 € ± 7 anos 100 kW 625 m 2 100.000,00 € ± 7 anos 250 kW 1600 m 2 250.000,00 € ± 7 anos De uma análise ao investimento obtém-se os resultados da tabela 7.22. (18.000,00) (16.000,00) (14.000,00) (12.000,00) (10.000,00) (8.000,00) (6.000,00) (4.000,00) (2.000,00) 0,00 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 € Ano Payback 91 Tabela 7.24 — Retornos financeiros das propostas da tabela 7.23. Potência Instalada Saldo a 15 anos Payback 20 kW 4.899,29 € 13 anos 60 kW 16.583,53 € 13 anos 100 kW 28.267,77 € 13 anos 250 kW 72.083,65 € 13 anos Donde se pode concluir que o investimento é viável mas com um saldo final praticado a taxas de juros relativamente baixas, podendo a solução não se apresentar como uma boa oportunidade de investimento financeiro, consoante o interesse do investidor. A tabela 7.25 apresenta a obtenção de retornos financeiros semelhantes aos obtidos na tabela 7.24, utilizando meios de aplicações na banca que pratiquem semelhantes taxas de juros. Tabela 7.25 — Retornos financeiros de investimentos financeiros na banca. Investimento (€) 20.000,00 60.000,00 100.000,00 250.000,00 Taxa de Juro (%) 1,65 1,85 1,89 1,93 Acumulação Juros a 15 anos (€) 4.950,00 16.650,00 28.350,00 72.375,00 À partida um depósito financeiro será mais viável, previsível e seguro, e desta forma o investidor sentir-se-á mais à vontade ao aplicar os seus fundos na banca do que no setor fotovoltaico. Ergue-se assim a necessidade de criar novos pontos de vista e novas abordagens para o setor fotovoltaico. Capítulo 8 Perspetivas para o futuro 8.1 – A indústria fotovoltaica em Portugal O setor fotovoltaico emprega diretamente cerca de 265 mil pessoas na Europa e, segundo a associação europeia do setor (EPIA), este número deverá chegar a 1 milhão em 2020. A indústria contribuirá significativamente para a criação de valor e emprego graças à expectativa de aumento das necessidades de eletricidade e do aumento da entrada da tecnologia fotovoltaica nos mixes energéticos dos vários países da região. Em Portugal, a indústria fotovoltaica já se principia em fabricantes de matérias-primas, de módulos fotovoltaicos, de tracker’s e concentradores, investidores de grande escala, dezenas de distribuidores bem como centenas de instaladores associados a pequenas e médias empresas, totalizando mais de 4 mil postos de trabalho. No entanto a ausência de uma comunicação clara no que respeita à estratégia governamental para o setor a médio e longo prazo não proporciona condições de confiança, imprescindível ao crescimento sustentável das empresas que atuam neste ramo. As decisões e a linha atual do Governo na área da energia converge para a eficiência energética e para as renováveis, mas no entanto, a energia solar não passa por uma aposta saudável ao sistema do ponto de vista de sustentabilidade económica. A ideologia governamental passa pela racionalidade económica como linha orientadora base e, na aposta e manutenção de tecnologias maduras, como as eólicas e o solar térmico, e é neste contexto que se verifica o gradual desinvestimento do setor fotovoltaico em Portugal nos últimos anos. O governo pretende desta forma reforçar a competitividade do setor elétrico potenciando um maior equilíbrio entre os três pilares da sustentabilidade, energia promotora da competitividade económica, energia ambientalmente sustentável e energia segura, pretendendo reduzir a dependência energética reforçando a segurança de abastecimento, alcançando os objetivos e metas acordadas com uma energia ao serviço da economia e das famílias, garantindo sustentabilidade de preços, potenciando desta forma mercados energéticos liberalizados, competitivos e sustentáveis. 93 Figura 8.1 – Custo médio por tecnologia (€/MWh) entre 2012 e 2013. Atualmente, a estrutura dos preços de eletricidade para os consumidores domésticos é bastante pesada no que se refere ao custo da energia e ao custo com as redes, e o custo médio da tecnologia fotovoltaica agrava esta condicionante (figura 8.1). De tal modo que o Governo pretende garantir que os consumidores não produtores não serão penalizados pelas opções de terceiros, devendo o detentor de um sistema fotovoltaico ter que suportar os custos de acesso às redes à semelhança do consumidor, devendo receber o benefício dos custos evitados que a sua produção induz. Garantindo a racionalidade na repartição dos custos com as infraestruturas de rede sem comprometer o business-case da produção descentralizada. 8.1.1 – Tarifas O Governo acredita que seja expectável acontecer, no médio prazo, uma redução significativa dos custos associados às distintas tecnologias de base solar, o que poderá dinamizar e salvaguardar o setor fotovoltaico na continuidade da miniprodução e microprodução, na medida em que o custo da eletricidade fotovoltaica se aproximará do custo da eletricidade convencional, mas, a esta apreciável redução do custo de aquisição da tecnologia justifica e lança o mote para o ajuste tarifário, no sentido de beneficiar o consumidor final de eletricidade e de se atenuar os custos para o SEN. Apesar de nos últimos 30 anos, o preço da tecnologia ter diminuído mais de 20%, o decréscimo do efeito das economias de escala na produção e implementação da tecnologia não deu espaço para a redução do custo, aliás, com a temática de anti-dumping implementada pela Comissão Europeia ao taxar os equipamentos provenientes da China (sendo a China um dos maiores produtores mundiais desta tecnologia e com grande competitividade de preços), a 94 evolução dos preços dos equipamentos fotovoltaicos registou um aumento e não uma redução como esperado neste último ano. Portanto, sendo a realidade de 2013 bastante distinta da que se vinha a verificar em 2012, foi aguardado pelo setor uma não continuidade às atenuações verificadas nas tarifas, mas com a publicação do despacho do Diretor Geral de Energia e Geologia de 26 de Dezembro de 2013, que define as tarifas para 2014, foram aplicados os mesmos critérios de redução utilizados anteriormente, mais ainda, a reflexão sobre o documento publicado vem suscitar algumas incoerências de eficiência energética e entraves ao investimento, nomeadamente:  Uma remuneração em regime geral superior a uma remuneração em regime bonificado na microprodução. Sendo possível a instalação de uma potência superior e não havendo a promoção da eficiência energética, dispensando a obrigatoriedade de instalação de sistema térmico ou caldeira a biomassa.  Uma remuneração no primeiro período, o mais relevante para a amortização do investimento, inferior à do segundo período que desincentiva o investimento.  Uma remuneração de 66 €/MWh da microprodução contra uma remuneração de 106 €/MWh da miniprodução, favorecida esta pelo fator de escala, originando desta forma uma atenuação ao consumidor doméstico de baixas potências.  A verificação que para um sistema de microprodução, só o payback do investimento realizado aquando da taxa de registo, seja superior a 1 ano? A falta de coerência e de novas propostas por parte do Governo está a pôr em causa as empresas do setor, dado não existir condições de trabalhar de uma forma continua e séria, devido à grave queda nas vendas. Figura 8.2 – Potência atribuída na miniprodução. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2011 2012 2013 Jan 2014 Fev 2014 P (kW) Evolução da Miniprodução após atribuição de potência 1º Escalão 2º Escalão 3º Escalão 95 Figura 8.3 – Potência atribuída na microprodução. As figuras 8.2 e 8.3 demonstram a diminuição da aposta na microprodução e miniprodução nestes últimos anos, não havendo mesmo qualquer registo nos dois primeiros meses de 2014, com esta diminuição de mercado o setor fotovoltaico apresentará brechas, fomentando uma penetração de empresas com má índole e falta de princípios, aproveitando-se de todas as assimetrias existentes, podendo desta forma todo o setor sofrer danos irreparáveis. Os resultados obtidos no capítulo 7 deste documento validam esta tese, no sentido em que algumas pequenas e médias empresas do setor continuam a ludibriar os possíveis clientes para este ano de 2014. No sentido em que um setor angustiado com a queda das vendas, após vários anos de promessas e garantias, vindo a ativar investimentos significativos que visavam desenvolver a qualidade e especialidade dos seus serviços, vê-se agora obrigado a sobreviver com uma pequena faixa de clientes que, possivelmente já não acreditam na solução como um investimento financeiro mas sim como uma solução de poupança energética. Assim existirá a necessidade de alavancar novos rumos e novas mentalidades, com a criação de um novo rumo na legislação que protege o setor, garantindo desta forma a sustentabilidade do custo energético das fotovoltaicas mas também a sustentabilidade do setor empresarial até hoje criado. Devendo este último, procurar alterar as suas politicas de vendas, dando a conhecer a solução não como investimento financeiro mas sim como uma solução de poupança, eficiência energética. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 2011 2012 2013 Jan 2014 Fev 2014 P (kW) Evolução da Microprodução após atribuição de potência Regime bonificado 96 4.2 – Autoconsumo sem acumulação De solução financeira a fator de poupança, a indústria considera que é chegado o momento de viragem, devendo ser preciso afirmar que o fotovoltaico é uma indústria madura e preparada para a próxima fase de desenvolvimento. Acusada de viver à custa dos incentivos e apoios políticos, e do agravamento do custo da energia, a indústria não espera que as tarifas feed-in durem para sempre, a redução progressiva do tarifário e a proximidade do ponto de paridade de rede com o aumento do custo de energia, coloca o setor num novo rumo em que o seu ponto forte irá ser a poupança. Figura 8.4 – Paridade da rede. Até à data, o setor sobrevivia com base nos incentivos tarifários, os investimentos realizados eram alavancados numa perspetiva de venda à rede pública com ganhos diretos, no entanto, a realidade futura poderá ser outra, com a introdução do conceito de poupança, o fotovoltaico deixa de ser um produto financeiro e passa a ser um equipamento de eficiência energética instalado nos consumos. A falta de sensibilização do cidadão ou a falta de cultura energética das pessoas na implementação de objetivos de sustentabilidade torna o avanço desta medida mais difícil, visto que o payback aumenta e tendo em conta a pouca recetividade do consumidor a períodos de retorno superiores a seis anos. Assim é esperado que a evolução dos custos dos sistemas fotovoltaicos se adaptem a esta nova realidade para manter o número de anos de amortização, e com a compra de eletricidade superior ao valor pago pela produção chega-se à paridade com a rede (figura 8.4), e desta forma, o consumidor vê-se estimulado a combater a despesa dos seus consumos energéticos com a sua própria autossustentabilidade, e desta forma a eletricidade poderá reduzir ou mesmo anular a compra à rede elétrica. O autoconsumo sem acumulação trata-se de uma solução fotovoltaica, em tudo semelhante às praticadas nos regimes de microprodução e miniprodução, com a particularidade de que a 97 energia produzida é consumida de forma instantânea pelo produtor/consumidor, e existindo algum excedente este deverá ser entregue à rede. Quando não haja produção pelo sistema fotovoltaico o consumo é garantido pela rede pública, permitindo poupar na fatura da eletricidade e consumir eficientemente um recurso renovável e inesgotável. O autoconsumo com acumulação ainda não é uma opção viável devido ao elevado custo associado ao armazenamento de energia. Figura 8.5 – Consumidor em BT com autoconsumo. Da figura 8.5 verifica-se a capacidade do sistema fotovoltaico em alimentar totalmente o consumo da instalação a si associada, num determinado período de tempo e com excedentes entregues à rede. Por si só a medida da implementação do autoconsumo na legislação seria bastante acolhedora para soluções em que a curva de produção se intercala na totalidade com a curva de consumos, sendo o consumo garantido pela produção, como o caso de algumas indústrias que apresentam maiores consumos em períodos de grande incidência solar. No entanto, os pequenos consumidores domésticos não seriam boas opções visto que os consumos se encontram em períodos de ausência de produção solar, pela manhã e pela noite, e mesmo as indústrias teriam problemas em períodos de inverno em que a radiação solar é bastante residual (figura 8.6). Figura 8.6 – Consumo e produção de uma indústria. À esquerda o período de verão, à direita o de inverno. 98 O futuro do fotovoltaico, e da possibilidade de autoconsumo, passa assim pela necessidade da incorporação de um sistema que tem como base o conceito de Net Metering, sistema de compensação de saldos de energia que permite ao produtor/consumidor utilizar a rede elétrica para o “armazenamento” dos excedentes pontuais, podendo vir a ser recuperados posteriormente. Figura 8.7 – Excesso de produção nas horas de ponta. O excesso de produção (figura 8.7), não aproveitado pelo consumo instantâneo, poder ser desta forma entregue à rede pública, à semelhança dos regimes de microprodução e miniprodução, mas em vez de haver retornos financeiros diretos, o consumidor/produtor teria a possibilidade de “descontar” esta entrega futuramente num consumo assegurado pela rede, fundamentalmente haveria um chamado “acerto de contas”, um diferencial entre o consumo e a produção, não havendo contrapartidas financeiras garantidas à produção, sendo menosprezado qualquer excedente que não venha a ser utilizado. Um net metering com um acerto anual permitiria à indústria “deslocar” as suas produções excedentes de verão para períodos de inverno, bem como aos consumos domésticos, de períodos de produção diurna para consumo noturno. Mais ainda, o acoplamento deste novo regime ao SEN não seria insuportável do ponto de vista de equilíbrio de renováveis, pelo contrário, poderia ser uma ferramenta de grande utilidade. Como se sabe a fotovoltaica opera normalmente em períodos em que nem a eólica e nem a hídrica compensa o diagrama de cargas, elevada incidência num período de verão com reduzido recurso hídrico e em horas do dia de reduzida presença do vento, e ao contrário, é ausente no inverno com elevados recursos hídricos e em horas da noite com elevada presença do vento. Concluindo, é extremamente importante para o setor fotovoltaico que uma nova legislação em Portugal aponte novos caminhos para uma sustentabilidade eficiente, produtiva e viável. Com a mudança do paradigma de investimento financeiro para poupança e eficiência energética, a implementação de um regime de autoconsumo com base no net metering poderá permitir a prossecução deste setor fragilizado. Capítulo 9 Conclusão O trabalho desenvolvido nesta dissertação, em ambiente empresarial, focando os sistemas fotovoltaicos ligados à rede nos regimes de microprodução, miniprodução e grande produção, permitiu adquirir um conhecimento realista e profundo do setor fotovoltaico em Portugal. No enquadramento da energia solar em Portugal, a atual tecnologia e a sua implementação contínua a sofrer um grave desconhecimento pelas entidades que atuam neste campo, grande culpa devido à imensa e incompreensível legislação jurídica existente, à ausência de guias técnicos que apoiem a instalação fotovoltaica bem como, à incompreensível mentalidade de não se procurar realizar, por parte dos produtores e de alguns engenheiros, trabalhos de projeto que idealizem, implementem e legalizem as soluções a se empregar, desde logo numa fase inicial, podendo solucionar muitos inconvenientes presentes ao longo do projeto, nomeadamente na aceitação da ligação à rede por parte do operador. A viabilidade do setor encontra-se em desaire com a atual conjetura das novas tarifas praticadas, não sendo mais interessante a produção fotovoltaica em Portugal de um ponto de vista de investimento financeiro. A preocupação atual do Governo contínua a recair apenas na salvaguarda do setor elétrico, nomeadamente na boa sustentabilidade associado aos custos das tecnologias, negligenciando todo o setor empresarial fotovoltaico criado à volta de promessas de crescimento, continuando a ignorar a tão aguardada legislação que fomente e permita o autoconsumo em Portugal. Concluindo, o trabalho realizado permitiu conhecer as graves dificuldades que o setor fotovoltaico espera em 2014, com ausência de uma nova legislação e a extinção de tarifas gratificantes, bem como, e graças à Matelfe, um contato direto com o terreno, que leva à constatação de ausência de figuras, entidades e engenheiros, realmente especializados e dotados de conhecimentos do setor fotovoltaico em Portugal. Como futuras propostas de trabalho é indicado a criação de,  Estudo de um regime de autoconsumo baseado em net metering, nomeadamente as implicações que este teria para o SEN do ponto de vista técnico;  Criação e publicação de um guia técnico, em conformidade com a DGEG e operador da rede, relativamente aos procedimentos a seguir e serviços a implementar para uma produção de energia com ligação à rede de distribuição na média tensão. Anexo B Soluções de ligação da unidade de Miniprodução à RESP 1. Instalação de consumo BT monofásica ou trifásica – Instalação de miniprodução monofásica. 1.A Esquema de pormenor (multifilar) – Ligação à rede através dos terminais de entrada do contador de miniprodução. 2. Instalação de consumo BT monofásica ou trifásica – Instalação de miniprodução monofásica. 3. Instalação de consumo BT trifásica – Instalação de miniprodução trifásica. 4. Instalação de consumo BTE – Instalação de miniprodução até a 60A (contagem direta). 5. Instalação de consumo BTE – Instalação de miniprodução superior a 60A (contagem indireta). 6. Instalação de consumo BTE com CTI – Instalação de miniprodução até 60A (contagem direta) 7. Instalação de consumo BTE com CTI – Instalação de miniprodução superior a 60A (contagem indireta). 8. Instalação de consumo MT com contagem de consumo do lado do secundário – Instalação de miniprodução até 60A (contagem direta). 9. Instalação de consumo MT com contagem de consumo do lado do secundário – Instalação de miniprodução superior a 60A (contagem indireta). As instalações de miniprodução devem possuir equipamentos para proteção da interligação com a rede pública que devem assegurar as funcionalidades previstas no Guia Técnico das Instalações de Produção Independente de Energia de máximo/mínimo de tensão e de frequência e, quando a ligação à rede for no nível de média/alta tensão máximo de corrente e de tensão homopolar. Nas instalações com inversos DC/AC dispensa-se a aplicação de dispositivo externo de proteção contra máximo/mínimo de tensão e de frequência, conforme indicado no Guia Técnico das Instalações de Produção Independente se:  Para equipamentos até 16A por fase (3,68kW / 11,04kW de potência nominal), for apresentado certificado de conformidade com a norma EN 50438 ou VDE123-1-1;  Para equipamentos de potência nominal superior a 3,68kW monofásico e 11,04kW trifásico e não superior a 30Kw, for apresentado certificado de conformidade com a norma VDE126-1-1;  Para equipamentos de potência superior a 30kW, apresentação de declaração do fabricante atestando o cumprimento da norma VDE126-1-1. Anexo C Contadores - Sistema de registro de microprodução e miniprodução (*) Os contadores a instalar na área de concessão da CEVÊ devem estar programados com quatro períodos horários. Anexo C Simulações de curto-circuito Simulações realizadas com recurso a uma rede teste extraída da rede pública MT, à qual se encontra interligada uma instalação de produção fotovoltaica, acoplada a um inversor CC/CA de 100 kW, cuja ligação à rede pública é efetuada através dum transformador 15/0,4 kV.  Simulação 1: curto-circuito franco fase-terra (R-N) no ponto de ligação da instalação de produção à rede pública.  Simulação 2: curto-circuito franco fase-fase-terra (R-S-N) no ponto de ligação da instalação de produção à rede pública.  Simulação 3: curto-circuito franco bifásico (R-S) no ponto de ligação da instalação de produção à rede pública.  Simulação 4: curto-circuito franco trifásico no ponto de ligação da instalação de produção à rede pública. Simulação 1. Simulação 2. Simulação 3. Simulação 4. Principais resultados:  Nos defeitos assimétricos à terra (simulações 1 e 2), a tensão homopolar na MT é elevada (na ordem dos 8 e 4 kV respetivamente, com base Rdef. = 0 Ω), enquanto na BT é nula;  No defeito fase-terra (simulação 1), o decréscimo das tensões compostas que envolvem a fase com defeito é pouco significativo, relativamente às respectivas tensões nominais MT/BT;  Os defeitos polifásicos (simulações 2, 3 e 4) original cavas de tensão significativas na MT e na BT;  A contribuição da instalação de produção para a corrente de defeito é diminuta, quando comparada com a corrente de curto-circuito proveniente da subestação de distribuição AT/MT.