O post aborda um dos temas
essenciais para a análise da performance dos projetos de geração de energia e
que vai te fazer se destacar no mercado.
Você sabe calcular o Fator de
Capacidade do seu sistema de geração de energia? Se a resposta foi não, fique
tranquilo, pois você vai aprender do jeito Energês!
O que você vai aprender neste
post:
Conceitos Básicos para que
você entenda esse fator.
O que é o Fator de Capacidade
e os 3 motivos para você saber calcular o FC.
Como calcular o Fator de
Capacidade.
Como sempre, traçamos uma
caminhada do zero para você se capacitar em calcular a performance dos sistemas
de geração de energia da maneira adequada.
Vamos começar?
Conceitos básicos
Por mais triviais que pareçam
ser, os conceitos básicos são primordiais, para o entendimento dos parâmetros
utilizados na análise.
Portanto,
preste bastante atenção nos 3 pilares que norteiam o estudo do Fator de
Capacidade nos projetos de geração de energia.
São eles: Potência, Energia e Horas.
Potência
A
potência elétrica ou capacidade instalada de uma usina tem relação com o seu
“tamanho”, ou seja, ao seu porte, medida em Watts. Todavia, o fato de uma usina
ter uma potência 1 MW, não quer dizer que ela está o tempo todo entregando 1
MW.
Se
a potência elétrica de um projeto de geração de energia corresponde a sua
capacidade instalada, esta capacidade será o indicador de quanta energia o
sistema pode entregar em um determinado momento, em condições ideais.
Potência
também significa Energia fornecida em um determinado instante.
Em
outras palavras, também dizemos que a potência instalada significa a medida de
máxima energia, ou potência pico do projeto. Isso significa dizer que num
cenário de pico, a usina está operando com um desempenho ótimo.
Consequentemente,
a estrutura elétrica que a rede deve suportar é baseada neste pico de energia.
Entretanto,
devido à diversas perdas que ocorrem naturalmente no processo de conversão de
energia, isso não ocorrerá o tempo todo. Contudo, é importante deixar clara
essa relação entre a potência pico e a máxima geração fornecida.
Obs.:
Para energia Fotovoltaica a “Potência pico” é popularmente conhecida como a
potência total dos Módulos Fotovoltaicos, não sendo aplicada neste caso.
Energia
Em
síntese, a energia é a grandeza que corresponde a potência produzida por um
determinado tempo, seja este tempo em horas, minutos ou segundos.
Energia
é Potência x Tempo.
Logo,
a unidade de medida da energia será Watts por Tempo, geralmente representada em
Watt-hora, quando o assunto é energia elétrica. Sendo assim, em projetos de
geração de energia, os valores de energia dos sistemas frequentemente serão
representados em kWh, MWh ou GWh.
Dentre
os conceitos básicos, o conceito de energia é o mais importante, pois é a
energia que dita a concepção do projeto. Ou, qual realmente o montante de
energia que será entregue.
Por
exemplo, a energia que pagamos no final do mês para a distribuidora está em
kWh.
A
geração de energia como fator de definição do projeto.
Digamos
que dois projetos tenham a mesma potência, a geração de energia poderá ser
diferente, devido às condições em que cada um estão submetidos, é isso que o
fator de capacidade representa.
Um
cliente que deseja adquirir um projeto de Geração Distribuída procura nesta
solução a compensação do consumo de suas unidades.
Portanto,
para que o projeto atenda a necessidade do cliente, é necessário haver um
casamento entre a energia total consumida por ele e a energia gerada pelo
projeto. E para isso uma potência deverá
ser instalada.
Vamos
prosseguir, logo tudo ficará mais claro.
Horas
Foi
isso mesmo que você leu. Saber as horas será importante para os cálculos de
Fator de Capacidade.
Mesmo
sendo o conceito mais básico, é necessário darmos atenção aos valores totais de
horas que representam determinadas janelas de tempo, os dias, meses e anos.
Dito
isto, estes são os valores de horas considerados nos cálculos:
Dias:
24 horas
Meses:
730 horas (média anual: 24 x 30)
Anos:
8760 horas (365 x 24). Em cálculos de longo prazo, pode-se considerar os anos
bissextos com 8766 h.
Afinal
de contas, não há nenhum segredo no cálculo das horas, entretanto, é sempre bom
nos atentarmos a este detalhe mais trivial.
Garanta
que estes valores estejam na ponta da língua para a aplicação das metodologias
relacionadas a performance do seu sistema de geração de energia.
Vamos
ver uma suposição para fixar os conceitos.
De
fato, com um exemplo numérico fica bem mais fácil de entender, não é verdade?
Sendo
assim, vamos falar do principal indicador de performance dos sistemas de
geração de energia elétrica. O Fator de Capacidade, ou simplesmente FC.
Fator
de capacidade
O
Fator de Capacidade é o indicador que define o quanto uma usina gera em relação
ao máximo que ela poderia gerar.
Em
outras palavras, significa proporção entre a Energia Gerada e a Capacidade
Instalada de um sistema de geração de energia.
Portanto,
o máximo de energia que um sistema pode gerar é a sua potência multiplicada
pelo intervalo de tempo analisado.
3
motivos para saber calcular o fator de capacidade de um sistema de geração de
energia
Agora
vamos entender em 3 motivos a importância desse indicador!
1
- Melhor indicador de produtividade de um sistema de geração de energia
Pelo
fato de ser uma medida simples e direta representada em porcentagem, e não
valores absolutos, se torna mais fácil identificarmos possíveis variações na
geração de um determinado sistema.
Por
exemplo, se um sistema que mensalmente costuma apresentar um Fator de
Capacidade de aproximado 50%, num determinado mês indicar 20%, automaticamente
saberemos que existe alguma anomalia na geração.
Em
contrapartida, se apenas for dito que a geração da usina nesse mês foi de 100
MWh, não se sabe se isso foi bom ou ruim, pois este dado não expõe a capacidade
instalada da usina. Caso você não saiba a potência da usina, não é possível
opinar sobre sua performance.
2
- Identificação de possíveis problemas na geração baseado em comparações
A
identificação baseada na comparação será bem utilizada se dois projetos de
geração de energia foram construídos em locais com características semelhantes.
Suponha
que duas usinas fotovoltaicas foram construídas próximas, e os módulos foram
posicionados na mesma orientação e inclinação nos dois sistemas.
Espera-se
que o Fator de Capacidade seja parecido, por exemplo, uma UFV tenha 18% e a
outra 17%. Entretanto, se numa delas for identificado que o fator de capacidade
está 14%, algum problema pode estar ocorrendo.
A
partir do FC será possível levantar a necessidade de uma avaliação do sistema
em campo, para averiguar suas instalações e equipamentos.
3
- Descobrir locais mais produtivos para cada tipo de geração
Por
fim, o Fator de Capacidade não se aplica somente a projetos em operação. É
possível estimar o FC de um determinado local para se definir onde será mais
vantajoso implementar o projeto.
Pelo
fato de diferentes fontes de energia possuírem premissas específicas para
avaliação da geração esperada, é possível fazer um levantamento primário das
condições as quais o projeto estará baseado.
Por
exemplo, se você pretende instalar um projeto de Biogás, ao visitar o aterro
sanitário, um dos indicadores importantes será a vazão do gás proveniente da
biomassa, para suprir o sistema de geração dentro de uma faixa aceitável.
Contudo,
o mais importante será apresentar ao cliente a geração de energia em relação a
potência da usina, ou seja, o Fator de Capacidade. Quanto maior o Fator de
Capacidade, maior a produtividade e possivelmente maior será o retorno
financeiro daquele projeto.
Fator
de capacidade médio das fontes de energia
Cada
fonte de energia possui FCs característicos, mas eles podem variar de acordo
com diversos fatores, como localização, porte, eficiência dos equipamentos,
disponibilidade da matéria-prima etc.
Vejamos
os dados de Fator de Capacidade característicos de alguns tipos de usina:
Como
calcular o fator de capacidade
Agora que já entendemos o que o Fator de Capacidade significa e a
sua importância, vamos aprender a Calcular o FC.
Em suma, para analisarmos o desempenho de um determinado projeto,
escolhemos o intervalo de tempo, ou seja, durante um mês, um semestre, um ano,
pela seguinte fórmula.
Onde:
Eanual
[MWh] é a energia gerada em um período de tempo t (nesse caso 1 ano)
P
[MW] é a Potência Instalada
t
[h] é o intervalo de tempo considerado (nesse caso 1 ano ou 8760 horas)
Parece
muito difícil? Então siga esses 2 passos simples para calcular o FC
Podemos
fazer um cálculo diferente que trará o mesmo resultado.
Vamos
ver um exemplo de um sistema fotovoltaico:
1
– Obtenha os dados de geração horária
Selecione
um período de tempo, por exemplo, o mês de julho.
Se
julho tem 744 horas e o sistema gerou 900 kWh naquele mês, a geração horária é
1,21 kWh.
2
– Divida esse número pela potência instalada
A
potência desse sistema é 7 kW.
Então
1,21/7 = 0,17 é o fator de capacidade.
Vamos
ver outro exemplo prático?
O
ONS divulga mensalmente um boletim da geração solar fotovoltaica centralizada.
Um dos dados do relatório é o Fator de Capacidade médio por estado (veja o
destaque de RN e Bahia).
Essas
usinas geralmente possuem seguidores “trackers”, por isso tem um bom Fator de
Capacidade, comparado à eixos fixos (que ficam na faixa de 17%, a depender da
região).
De acordo com os dados da tabela do boletim do ONS, vamos confirmar o Fator de Capacidade médio no estado da Bahia.
Conclusão
Vamos
revisar tudo o que vimos até aqui, para fixarmos os conceitos aprendidos!
Agora
você está pronto para avaliar a performance dos sistemas de geração de energia
através do Fator de Capacidade!
Se
você quer se aprofundar mais no assunto e conheça também a PR (Performance
Ratio). (energes)
