Entenda tudo sobre o Fator de Capacidade

Fala, Energista! Hoje vou te mostrar um dos temas essenciais para a análise da performance dos projetos de geração de energia e que vai te fazer se destacar no mercado. Antes me responde, 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 o fator de capacidade;
  • O que é o Fator de Capacidade;
  • 3 motivos para você saber calcular o FC;
  • Como calcular o Fator de Capacidade.

Bora lá?!

Conceitos básicos sobre o fator de capacidade

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.

Fator de Capacidade - Conceitos Básicos

Potência

Primeiramente, a potência elétrica ou capacidade instalada de uma usina tem relação com o seu “tamanho”, ou seja, com 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

De antemão, 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.

Aliás, a geração de energia é fator de definição do projeto.

Em dois projetos que 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.

Por exemplo: 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.

Eu sei parece confuso… vem comigo que logo tudo fica mais claro.

Horas

Foi isso mesmo que você leu. Saber as horas será importante para os cálculos de Fator de Capacidade.

Aliás, mesmo sendo o conceito mais básico, é necessário dar 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: 720 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 horas.

Afinal, não há nenhum segredo no cálculo das horas, entretanto, é sempre bom esse detalhe.

Garanta que estes valores estejam na ponta da língua para a aplicação das metodologias relacionadas a performance do seu sistema de geração de energia.

Agora, vou te mostrar uma suposição para fixar os conceitos.

Layouts dos posts

De fato, com um exemplo numérico fica bem mais fácil de entender, não é verdade?

Sendo assim, fica mais fácil de compreender o principal indicador de performance dos sistemas de geração de energia elétrica. O Fator de Capacidade, ou simplesmente FC.

Fator de Capacidade - FC

Sobretudo, 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 a 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 FC de um sistema de geração de energia

Agora vou te mostrar 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 identificar 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 identifica 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 é 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.

O 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. A imagem abaixo mostra os dados de Fator de Capacidade característicos de alguns tipos de usina:

Fator de Capacidade Médio de Usinas

Como calcular o Fator de Capacidade - FC

Agora que já te mostrei o que o Fator de Capacidade significa e a sua importância, vamos aprender a Calcular o FC.

Em suma, para análise de desempenho de um determinado projeto, escolhemos o intervalo de tempo para o cálculo, ou seja, durante um mês, um semestre, um ano, pela seguinte fórmula.

Fórmula do Fator de Capacidade

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

Faça um cálculo diferente que trará o mesmo resultado.
Por exemplo num sistema fotovoltaico:

1 – Obtenha os dados de geração horária
Selecione um período de tempo, por exemplo, 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

Como Calcular 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:

Tabela ONS Geração Anual Fotovoltaica
fator de capacidade

Conclusão

Ao final, bora revisar tudo o que vimos até aqui!

Resumo Fator de Capacidade

Agora você está pronto para a avaliar a performance dos sistemas de geração de energia através do FATOR DE CAPACIDADE!

Se você quer se aprofundar mais no assunto e conhecer também a PR (Performance Ratio), entre para a Comunidade Energês, e tenha acesso a cursos e materiais práticos para trabalhar com Energias Renováveis, Eficiência Energética e Mercado de Energia.

Conte sempre conosco para falar a linguagem da Energia!

Até o próximo post!
Joi e Equipe Energês.

20 Comentários

    • joi

      Olá José, bacana seu reconhecimento do que você ainda pode estudar, mantém o foco que logo logo você domina esses conhecimentos também. E conte conosco sempre!

  1. sebastiao benedito lobato dos santos

    Muito boa essa iniciativa, vc está de parabéns pelo conhecimento e experiência profissional, certamente que os conteúdos postados são muitos bons para um aprendizado melhor na área de energia renováveis.

  2. Marcos Antonio Faria

    Gostei muito do conteúdo apresentado, conheci hoje seu blog, é excelente; continue postando conteúdos de qualidade como este, é muito didático, sou técnico em eletrônica a bastante tempo, e estou a procura de adquirir mais conhecimento na área de energia solar e me tornar um profissional neste setor. Também gostaria de dizer que assisti um vídeo ao qual você diz que vivenciou uma diferença muito grande no que é ensinado na faculdade e o que realmente acontece na prática, é louvável sua atitude de fazer parte das pessoas que querem mudar este cenário em nosso país, ensinando com seriedade e profissionalismo.

    • joi

      Olá Marcos. Perfeito, está no lugar certo para expandir seus conhecimentos.
      Obrigada pelo feedback, tanto eu quanto a equipe ficamos felizes por saber que gostou do conteúdo e que estamos ajudando na sua trajetória.
      Conte comigo e com a equipe para tudo que precisar.

  3. Thuany

    Olá, bom dia!

    Estou lendo o artigo e fui fazer a conferência da fórmula de Fator de Capacidade anual com a tabela atualizada de setembro, porém não confere de nenhuma forma. Como chegaram nesse resultado? Estou fazendo calculo errado ou realmente a fórmula está incorreta? Fico no aguardo.

    Att.

    • joi

      Olá Thuany, como vai?
      Sim a fórmula está correta. Quais são os valores que você está utilizando?
      Qualquer coisa nos manda um e-mail com a conta que você está fazendo para verificarmos.

  4. Luiz Fernando Furtado Hubner

    Inicialmente agradeço pelas informações disponibilizadas, foram apresentadas de forma muito didática e clara. Gostaria de tirar uma dúvida, por gentileza. Possuo um sistema FV em funcionamento desde março/21. Fiz os cálculos do FC mês a mês e tive uma média de 13%, quase 50% da média ideal. Quais seriam os principais pontos que eu deveria verificar para realizar uma triagem da causa (ou causas) desse défict de produtividade? Agradeço muitíssimo, desde já, e aguardo retorno.

    • Caroline - Equipe Energês

      Olá Luiz, como vai?
      O ideal é fazer o cálculo com a energia anual gerada, mas visto que você fez mês a mês se atente aos outros fatores no próprio sistema de geração: qual a quantidade de radiação disponível no local (meses de inverno produzem menos que nos meses de verão), existe sombreamento, o inversor está atuando na potência correta… são vários fatores que interferem na energia gerada e consequentemente no cálculo final do fator de capacidade.

    • Caroline - Equipe Energês

      Olá Sophia, como vai?
      Ficamos felizes com seu feedback! No que precisar conte conosco e tenha um ótimo aprendizado!

  5. Maicon

    Bom dia, tudo bem?
    Ótimo conteúdo.
    Tenho uma dúvida, para o fator de capacidade em sistemas FV devemos considerar a potência CC ou a CA?

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