Avaliação da viabilidade técnica e financeira do uso de diferentes seções de condutores de baixa tensão em usina solar fotovoltaica

Abstract

Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica e financeira do uso de diferentes seções e topologias para cabos de corrente contínua, (alimentados em baixa tensão), em usinas fotovoltaicas de grande porte. O método desenvolvido pode auxiliar na tomada de decisão, na fase do projeto executivo, quanto à bitola e topologia do cabo a ser utilizado. Foram analisados cinco cenários idênticos para o projeto da usina solar fotovoltaica. Entre os cenários analisados na fase de projeto executivo, as únicas variações existentes são a da seção e da topologia dos condutores que interligam as stringboxes aos inversores centrais. O cálculo das bitolas dos cabos atende às prescrições das normas IEC 60287 e IEC 60853. Foram levantados os quantitativos de cada projeto e os respectivos custos para diferentes bitolas e topologias de condutores e de conectores. Para cada cenário, foram calculadas as perdas ôhmicas de cada trecho analisado. Tais perdas foram adotadas nas estimativas da geração da energia fotovoltaica realizadas com o auxílio do software PVSyst. Os resultados mostraram, para o cenário que utiliza o cabo com seção de 300 mm², a maior taxa interna de retorno do investimento (7,953 %) e, consequentemente, o menor tempo de retorno do investimento (12,55 anos). Nas análises financeiras do retorno do investimento, também foram utilizados outros indicadores, tais como, o valor presente líquido (VPL) e o custo da energia fotovoltaica gerada (LCOE) (ambos variando a taxa de mínima atratividade de 1 % a 10 %). Os resultados também mostraram a seção de 300 mm² como sendo a mais viável financeiramente.

This work aims to evaluate the technical and financial feasibility of using different cable sections and topologies for direct current cables, (powered at low voltage), in large photovoltaic plants. The developed method can help in the decision-making process, the executive project phase, and regarding the wire gauge and topology of the selected cable. Five identical scenarios were analyzed for the photovoltaic solar plant project. Among the analyzed scenarios in the executive project phase, the only existing variation is the section and topology of the conductors that interconnect the stringboxes to the central inverters. The cable sizes calculation meets the standards requirements of the IEC 60287 and IEC 60853. For different sizes and topologies of conductors and connectors, the quantities of each project and the respective costs were determined. For each scenario, the ohmic losses of each analyzed section were calculated. These losses were adopted in the estimates of photovoltaic energy generation carried out through the PVSyst software. For the scenario that uses the cable with a section of 300 mm², the highest internal rate of return on investment (7.953 %) and consequently the shortest payback time (12.55 years) were observed. In the financial analysis of the return on investment, other indicators were also used, such as the net present value (NPV) and the levelized cost of the photovoltaic generated energy (both varying the internal rate of return from 1 % to 10 %). The results also showed that the 300 mm² cable section to be the most financially viable.