Distributed generation by photovoltaic solar energy and CO2 mitigation: a case study at the Fluminense Federal Institute campus Campos Guarus

Authors

DOI:

https://doi.org/10.19180/2177-4560.v16n12022p197-222

Keywords:

Electricity, Photovoltaics, CO2, FFI, PVSyst

Abstract

In the federal government, the Ministry of Education (ME) is responsible for 32.2% of electricity consumption and within the structure of the ministry, the Federal Network for Professional, Scientific and Technological Education (FNPSTE) contributes with 19.9% of spending on that input. However, through this reality, FNPSTE has been articulating the mitigation of these expenses and the increase of sustainability. In view of the above, the present work aims to propose the implementation of a photovoltaic solar energy production system connected to the electrical network (PSE-CN) at the Federal Fluminense Institute (FFI) Campos-Guarus campus, estimating the production of electrical energy, in kWh, and CO2 mitigation. Based on the proposed methodology, a case study was carried out using data from campus electricity consumption in 2019 and the PVSyst software (version 6.84 - DEMO) was used to model the ESFV-CR system. In this way, it was possible to estimate two independent systems with areas of 100m² and 120m² of photovoltaic modules (PVM), capable of providing an annual electricity production of 58,370 kWh, generating an annual savings of R $ 66,320.38 and mitigating 52.2 tCO2 over 30 years.

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Author Biographies

  • Bruno Fernandes Verediano, Instituto Federal Fluminense campus Campos-Guarus
    Bachelor's Degree in Environmental Engineering (Fluminense Federal Institute)
  • Luiz Fernando Rosa Mendes Mendes, Instituto Federal Fluminense campus Campos-guarus
    Doctor in Natural Sciences (UENF). Professor at the Fluminense Federal Institute of Education, Science and Technology - Campos dos Goytacazes - RJ - Brazil.

References

AMARAL, A. B. A. et al. Solar Energy and Distributed Generation: 2015, a Year of Inflection in Brazil? IEEE Latin America Transactions, v. 14, n. 8, p. 3731-3737, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/TLA.2016.7786357. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/7786357. Acesso em: 23 nov. 2019.

ANDRADE, J. V. B. et al. Constitutional aspects of distributed generation policies for promoting Brazilian economic development. Energy Policy, v. 143, p. 1-9, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2020.111555. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421520302974. Acesso em: 10 mar. 2021.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Geração Distribuída. Disponível em: https://www.aneel.gov.br/espaco-do-consumidor. Acesso em: 25 mar. 2021.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras providências. Resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 13 nov. 2019a.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Altera a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e os Módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. Resolução normativa nº 687, de 24 de novembro de 2015. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf. Acesso em: 13 nov. 2019b.

AZEVÊDO, R. O. et al. Identification and Analysis of Impact Factors on the Economic Feasibility of Photovoltaic Energy Investments. Sustainability, v. 12, n. 17, p. 1-40, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/su12177173. Disponível em: https://www.mdpi.com/2071-1050/12/17/7173. Acesso em: 25 mar. 2021.

BALFOUR, J.; SHAW, M.; NASH, N. B. Introdução ao projeto de sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

BARBOSA FILHO, W. P.; AZEVEDO, A. C. S. Geração distribuída: vantagens e desvantagens. In: SIMPÓSIO DE ESTUDOS E PESQUISAS EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS NA AMAZÔNIA, 2. 2013, Belém/ PA.

BRASIL. Ministério do Planejamento, Desenvolvimento e Gestão. Painel de custeio. Disponível em: https://paineldecusteio.planejamento.gov.br/index.html. Acesso em: 9 mar. 2021.

BRASIL. Ministério de Educação. Portaria nº 941, de 11 de novembro de 2020. Institui o Programa para Desenvolvimento em Energias Renováveis e Eficiência Energética na Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica - Programa EnergIF. Disponível em: https://www.in.gov.br/en/web/dou/-/portaria-n-941-de-11-de-novembro-de-2020-287790729. Acesso em: 15 nov. 2020.

BRASIL. Câmara dos Deputados. Decreto legislativo nº 140, de 2016. Aprova o texto do Acordo de Paris sob a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima - UNFCCC, celebrado em Paris, em 12 de dezembro de 2015, e assinado em Nova York, em 22 de abril de 2016. Disponível em: https://www2.camara.leg.br/legin/fed/decleg/2016/decretolegislativo-140-16-agosto-2016-783505-publicacaooriginal-150960-pl.html#:~:text=O%20Congresso%20Nacional%20decreta%3A,22%20de%20abril%20de%202016. Acesso em: 3 nov. 2016.

CANAL SOLAR. Em quanto tempo o sistema solar retorna o investimento? Disponível em: https://canalsolar.com.br/em-quanto-tempo-o-sistema-solar-retorna-o-investimento/. Acesso em: 21 fev. 2021.

CORIOLANO, T. R.; PEREIRA, A. K. A.; PINTO, A. E. M. Análise do arcabouço legal da geração distribuída de energia elétrica no Brasil. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, v. 14, n. 2, p. 291-301, 27 dez. 2020. DOI: https://doi.org/10.19180/2177-4560.v14n22020p291-301. Disponível em: https://essentiaeditora.iff.edu.br/index.php/boletim/article/view/15822. Acesso em: 11 mar. 2021.

EMPRESA DE PESQUISAS ENERGÉTICA (EPE). Plano Decenal de Energia 2017. Disponível em: http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/Documents/Sumario%20Executivo%20PDE%202027.pdf. Acesso em: 20 ago. 2019.

GARCEZ, C. G. Distributed electricity generation in Brazil: An analysis of policy context, design and impact. Utilities Policy, v. 49, p. 104-115, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jup.2017.06.005. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0957178716300984. Acesso em: 22 out. 2020.

GOMES, P. V. et al. Technical-economic analysis for the integration of PV systems in Brazil considering policy and regulatory issues. Energy Policy, v. 115, p. 199-206, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.01.014. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421518300156. Acesso em: 22 out. 2020.

GOOGLE. Google Earth. Disponível em: https://earth.google.com/web/@-21.73590343,-41.3255194,12.2102554a,478.28918562d,35y,2.26499797h,14.43621504t,-0r. Acesso em: 20 out. 2020.

HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M.; REIS, L. B. Energia e Meio Ambiente. 5. ed. São Paulo: Thomson, 2014.

HOLDERMANN, C.; KISSEL, J.; BEIGEL, J. Distributed photovoltaic generation in Brazil: An economic viability analysis of small-scale photovoltaic systems in the residential and commercial sectors. Energy Policy, v. 67, p. 612-617, 2014. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.11.064. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421513011944. Acesso em: 21 out. 2020.

INSTITUTO DE ENERGIA-PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA (IEPUC). Atlas Rio Solar. Rio de Janeiro: Ed. PUC-Rio, 2016.

INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE (IFF). Bloco de Laboratórios do Campos Guarus. Disponível em: http://portal1.iff.edu.br/acesso-a-informacao/infraestrutura-fisica/obras-concluidas/2018/guarus_004.jpg/view. Acesso em: 11 dez. 2019.

INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DE NORTE (IFRN). Panamirim. Instituto Federal do Rio Grande do Norte. Disponível em: http://portal.ifrn.edu.br/servidores/campus-verde/lateral/usinas/parnamirim. Acesso em: 11 dez. 2019.

INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA (IFSC). Sistema de placas solares traz economia de quase R$70 mil ao Câmpus Florianópolis. Disponível em: https://www.ifsc.edu.br/conteudo-aberto/-/asset_publisher/1UWKZAkiOauK/content/id/852611. Acesso em: 11 dez. 2019a.

INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA (IFSC). Usina solar é inaugurada no Câmpus Jaraguá do Sul-Rau. Disponível em: https://www.ifsc.edu.br/conteudo-aberto/-/asset_publisher/1UWKZAkiOauK/content/id/852611. Acesso em: 11 dez. 2019b.

INSTITUTO NACIONAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA (INEE). Geração Distribuída – Notas sobre geração distribuída Notas – Fórum de Cogeração. 2001.

LIMA, M. A. et al. Renewable energy in reducing greenhouse gas emissions: Reaching the goals of the Paris agreement in Brazil. Environmental Development, v. 33, p. 1-13, Mar. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envdev.2020.100504. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211464520300191. Acesso em: 14 abr. 2020.

LACCHINI, C.; RUTHER, R. The influence of government strategies on the financial return of capital invested in PV systems located in different climatic zones in Brazil. Renewable Energy, v.83, pp. 786-798, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.05.045. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148115300082. Acesso em: 13 set. 2020.

LUNA, M. A. R. et al. Solar photovoltaic distributed generation in Brazil: the case of resolution 482/2012. Energy Procedia, v. 19, p. 484-490, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.12.036. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610218313316. Acesso em: 13 set. 2020.

MENDES, L. F. R.; STHEL, M. S.; LIMA, M. A. O crescimento da geração distribuída no contexto da crise hidroenergética na região Sudeste do Brasil: aspectos ambientais e socioeconômicos. Revista Vértices, v. 22, n. 3, p. 626-647, 25 nov. 2020. DOI: https://doi.org/10.19180/1809-2667.v22n32020p626-647. Disponível em: https://essentiaeditora.iff.edu.br/index.php/vertices/article/view/15482. Acesso em: 26 nov. 2020.

MENDES, L. F. R. Avaliação das fontes renováveis para geração de energia elétrica: na busca da sustentabilidade ambiental e socioeconômica. 2019. Tese (Doutorado em Ciências Naturais) – Centro de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes, 2019. Disponível em: http://ead.uenf.br/moodle/pluginfile.php/27568/mod_resource/content/25/2019-Luiz%20Fernando%20Rosa%20Mendes%20-%20doutorado.pdf. Acesso em: 20 jan. 2020.

MENDES, L. F. R.; STHEL, M. S. Analysis of the hydrological cycle and its impacts on the sustainability of the electric matrix in the state of Rio de Janeiro/Brazil. Energy Strategy Reviews, v.22, p. 119-126, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.esr.2018.08.015. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211467X1830083X. Acesso em: 12 dez. 2019.

MENDES, L. F. R.; STHEL, M. S. Thermoelectric Power Plant for Compensation of Hydrological Cycle Change: Environmental Impacts in Brazil. Case Studies in the Environment, v. 1, n. 1, p. 1-7, 31 dec. 2017. DOI: https://doi.org/10.1525/cse.2017.000471. Disponível em: https://online.ucpress.edu/cse/article-abstract/1/1/1/34497/Thermoelectric-Power-Plant-for-Compensation-of?redirectedFrom=fulltext. Acesso em: 10 jan. 2018.

NARIMATU, B. R. S.; CRIBARI, F. A.; GUIMARÃES, W. T. Avaliação de desempenho de um sistema fotovoltaico comercial de 14,56 kWP no município de Serra. In: Congresso Brasileiro de Energia Solar, 7. 2018, Gramado/RS.

PEREIRA, E. (coord.). Atlas brasileiro de energia solar. 2.ed. São José dos Campos: INPE, 2017. DOI: http://doi.org/10.34024/978851700089. Disponível em: http://labren.ccst.inpe.br/atlas_2017.html. Acesso em: 11 dez. 2019.

PINHO, J.; GALDINO, M. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro: CEPEL/CRESESB, 2014.

PORTAL SOLAR. Usina de energia solar é inaugurada no Instituto do Mato Grosso do Sul. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/usina-de-energia-solar-e-inaugurada-no-instituto-federal-de-mato-grosso-do-sul.html. Acesso em: 11 dez. 2019.

PROGRAMA PARA DESENVOLVIMENTO EM ENERGIAS RENOVÁVEIS E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA REDE FEDERAL (ENERGIF). Conheça o programa. Disponível: http://www.energif.org/. Acesso em: 22 fev. 2021.

PVSYST. Download. Disponível em: https://www.pvsyst.com/download-pvsyst/. Acesso: 15 set. 2019.

RODRÍGUEZ, R. Distributed generation: a Panama perspective of regulatory challenge. Journal of Energy & Natural Resources Law, v. 35, n. 4, p. 381-390, 2017. DOI: https://doi.org/10.1080/02646811.2017.1361160. Disponível em: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/02646811.2017.1361160?journalCode=rnrl20. Acesso em: 21 nov. 2019.

SILVA, I. A. Faturas de Energia 2019 [mensagem pessoal]. Mensagem recebida por: brverediano@gmail.com em 12 fev. 2020.

SILVA, P. P. et al. Photovoltaic distributed generation – An international review on diffusion, support policies, and electricity sector regulatory adaptation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 103, p. 30-39, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.12.028. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032118308232. Acesso em: 03 mar. 2020.

SOLAR AND WIND ENERGY RESOURCE ASSESSMENT (SWERA). Global Solar Atlas. Disponível em: https://openei.org/wiki/Solar_and_Wind_Energy_Resource_Assessment_(SWERA). Acesso em: 10 jan. 2021.

VALE, A. M. et al. Analysis of the economic viability of a photovoltaic generation project applied to the Brazilian housing program “Minha Casa Minha Vida”. Energy Policy, v. 108, p. 292-298, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2017.06.001. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421517303555. Acesso em: 21 nov. 2019.

VILLALVA, M. G. Avaliação prévia dos telhados antes da instalação dos sistemas fotovoltaicos. Disponível em: https://canalsolar.com.br/artigos/artigos-tecnicos/item/13-avaliacao-previa-dos-telhados. Acesso em: 28 dez. 2020.

VILLALVA, M. G. Energia Solar Fotovoltaica: conceitos e aplicações. 2 ed. São Paulo: Érica, 2015.

WA SOLAR. Tempo de retorno do investimento em energia solar. Disponível em: http://www.wasolar.com.br/tempo-de-retorno-do-investimento-em-energia-solar. Acesso em: 21 fev. 2021.

Published

30-12-2022

How to Cite

Distributed generation by photovoltaic solar energy and CO2 mitigation: a case study at the Fluminense Federal Institute campus Campos Guarus. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, [S. l.], v. 16, n. 1, p. 197–222, 2022. DOI: 10.19180/2177-4560.v16n12022p197-222. Disponível em: https://editoraessentia.iff.edu.br/index.php/boletim/article/view/16072.. Acesso em: 22 jul. 2024.