Vista de cima do projeto. Foto: Ideatek
A execução de um projeto no setor da energia solar fotovoltaica vai além do conhecimento técnico. É necessário que antes, haja um alto nível de preparação e planejamento como da equipe, parcerias, conhecer o local da instalação, as ferramentas necessárias e entre outros fatores, o Know How.
O projeto híbrido na fazenda Mandengo, em Quirinópolis-GO, não foi diferente. Anos de preparação e estudos, incluindo viagens da equipe até a Alemanha, para que uma vez preparados, pudéssemos poder pôr a “mão na massa” e dar vida ao sistema, da forma personalizada para a necessidade do cliente.
Uma preparação tão extensa, não é em vão. Na época do comissionamento do sistema, em maio de 2020, o projeto foi o pioneiro em sistemas híbridos voltados à irrigação no mundo, e até hoje, permanece como um dos maiores.
A fazenda Mandengo, está localizada na região rural do município de Quirinópolis, a aproximadamente 290km de Goiânia, capital de Goiás. Com uma considerável distância da rede de distribuição da concessionária, o sistema foi projetado como um caso Off-Grid. Hoje, graças à maleabilidade do sistema e ao rápido retorno do investimento, está sendo preparado para se tornar um sistema On-grid.
Sistema Híbrido e Off-Grid
Aqui, valem duas explicações: afinal, o que é um “Projeto Híbrido” e um sistema “Off-Grid”? Com uma pesquisa rápida na internet, são encontradas diferentes definições para o conceito de Sistema híbrido de energia, mas a que se encaixa com nosso contexto é: “São aqueles que geram eletricidade a partir de duas ou mais fontes”.
Agora que definimos bem o conceito, as duas ou mais fontes de eletricidade para nosso caso, são o sistema fotovoltaico e o gerador a Diesel, que alimentam os pivôs de irrigação da fazenda e carregam as baterias.
Sistema “Off-Grid”, em uma tradução livre significa “Fora da Rede” e é exatamente a definição desse projeto. Por estar geograficamente afastado de cidades e/ou companhias elétricas, ele funciona sem o apoio da rede da concessionária de energia elétrica. Com isso, a energia excedente do fotovoltaico que não é imediatamente consumida pelos pivôs, é armazenada nas baterias.
O oposto disso, o sistema “On-Grid”, ligado à rede, devolve o excesso de energia para a companhia elétrica, sendo retornado na forma de créditos de energia.
No caso da fazenda Mandengo, nos momentos de baixa (ou nenhuma, como durante a noite) geração solar, a energia das baterias vem à tona, assumindo parte da demanda e os geradores à Diesel que sempre estão em funcionamento, mas em rotação mínima, podem ter sua velocidade aumentada para suprir a demanda.
Este paralelismo das fontes de energia, só foi possível graças ao controlador SMA Hybrid Controller, que gerencia não somente o fluxo energético da planta, como também o controle do fator de potência com compensação de energia reativa em tempo real baseada nos inversores fotovoltaicos e mantém os geradores em uma rotação ideal para a economia máximo de combustível.
O fato de os geradores estarem em rotação mínima enquanto houver energia do fotovoltaico, possibilitou uma redução considerável no consumo de Diesel da fazenda e consequentemente, nos custos de transporte do combustível até o local, que passa por esburacadas estradas de terra e na manutenção dos geradores.
A economia do cliente foi tremenda, que o retorno do investimento foi mais rápido do que o imaginado, permitindo a ampliação do sistema de irrigação, que antes funcionava apenas com três pivôs, com um consumo 260 kW, para seis pivôs, consumindo 960kW.
Vista aérea inicial do projeto. Foto: Ideatek
Composição do sistema fotovoltaico
Da esquerda para direita: Quadro de proteções CA, SMA Hybrid Controller e três inversores SMA Sunny Highpower
FOTO: Ideatek
Com o panorama do projeto e os termos explicados, seguimos para uma descrição dos aparelhos utilizados. Todo este trabalho, foi uma parceria entre a Ideatek, enquanto Service Partner das marcas, a empresa Bryds Soluções, e os fabricantes SMA e Tesvolt.
Vamos começar pela linha da SMA: o cérebro de todo esse projeto, mencionado anteriormente de forma simplificada é o SMA Hybrid Controller. É o responsável pelo gerenciamento energético de toda a planta.
Neste controlador, pudemos implementar a velocidade ideal de rotação do gerador, estabelecida em 15%, conforme indicação de seu fabricante, para que a maior parte da demanda energética seja abastecida pelo fotovoltaico.
Para que o gerador não seja responsável pela compensação de energia reativa necessária para os motores, o controlador também faz essa gestão para que os inversores fotovoltaicos e de baterias sejam os responsáveis por esta questão.
Na imagem acima, é o quadro com uma faixa horizontal amarela.
Foram usados sete inversores fotovoltaicos do modelo SMA Sunny Highpower SHP100-20, totalizando uma potência de 700 kW. Na imagem, podemos ver três deles. Para as baterias, foram usados quatro inversores da linha SMA Sunny Tripower Storage STPS60-10, com potência total de 240 kW para carga das baterias e 300kW para descarga.
SMA Sunny Tripower Storage 60; foram usados quatro deste. FOTO: SMA
Além da SMA, outra marca alemã participou do projeto: a TESVOLT. Sua participação foi essencial, uma vez que foram usadas 64 baterias de lítio do tipo NMC, cada uma com capacidade de armazenagem de 4,8kWh, deixando o sistema com uma capacidade total de 307,2 kWh, divididos em 4 armários de baterias.
O sistema possui instalada, uma potência pico de 774kWp com painéis de 335Wp.
Detalhes de cada produto
Inversor de baterias:
SMA Sunny Tripower Storage Peak1 STPS-60
- Potência Máxima Descarga: 75KVA
- Potência Máxima Carga: 60 KVA
Controlador Híbrido:
SMA Hybrid Controller
- Controle de Fator de Potência do Sistema
- Potência Reversa do Gerador
- Carga mínima de operação do Gerador
- Reserva de Potência do Gerador
- Controle do SOC do Storage
Fotovoltaico:
SMA Sunny Highpower SHP100-20
- 7x 100 kW = 700kW
Baterias:
Tesvolt Prismatic Lithium NMC Cells
- Células Samsung SDI
- Quantidade de Ciclos: 6500 @ 1C
- Tensão nominal: 800VDC
- Capacidade por Rack: 76,8 kWh
- Capacidade Total 307,2 kWh
Cargas:
Antes da implementação do sistema
- 260kW @ fp 0,84
- 3 pivôs de irrigação
- Área Irrigada 3000m²
- Tempo de operação de até 12h de operação contínua
Após a implementação do sistema
- 960 kW @ fp 0,84
- 6 pivôs de irrigação
- Área Irrigada 9000m²
- Tempo de operação de até 12h de operação contínua
Resultados
O projeto na fazenda Mandengo, é um exemplo de sistema híbrido, que reverberou em mais uma solução renovável, utilizando produtos SMA e baseando-se na situação deste cliente, que pode ser similar a outros casos.
Como discorremos anteriormente, o conhecimento e o planejamento andam lado a lado quando o assunto são projetos fotovoltaicos. Anos inteiros de estudos, viagens e reuniões resultam em um sistema bem-sucedido e o retorno antes do imaginado.
O sistema híbrido de Quirinópolis pode ser um exemplo inspirador para outros empreendimentos, demonstrando que é possível adotar soluções renováveis de forma inteligente.
Acima de tudo isso, essa é a evidência de que a energia solar é uma fonte inesgotável, limpa e acessível, capaz de impulsionar o desenvolvimento sustentável em diferentes setores.
Possuímos um vídeo sobre o projeto em nosso canal do YouTube:
Assista aqui!