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Calculo de sombreamento solar

Cálculo de sombreamento solar: o que é e como fazer

O cálculo de sombreamento solar é o estudo detalhado dos fenômenos de sombreamento presentes na zona onde o sistema fotovoltaico está instalado


O cálculo do sombreamento solar é uma investigação detalhada realizada nos elementos arquitetônicos ou naturais que cercam um sistema solar, com o objetivo de determinar como esses elementos podem influenciar a radiação solar incidente e se podem criar sombras nas superfícies dos painéis solares. Neste artigo, analisamos o que é o cálculo de sombreamento solar, os fatores que o influenciam e como mitigar seus efeitos. O cálculo do sombreamento solar não é uma operação simples, pois as sombras mudam de posição ao longo do dia e do ano devido à inclinação do sol. Certifique-se, portanto, de utilizar um software fotovoltaico que permita avaliar com precisão os sombreamentos resultantes de obstáculos próximos e distantes do sistema por meio de simples levantamentos fotográficos e criação de um diagrama solar detalhado do local de instalação.

O que é o cálculo de sombreamento solar?

O cálculo de sombreamento solar é o estudo detalhado dos fenômenos de sombreamento presentes na área onde o sistema fotovoltaico está posicionado. Quando mesmo uma pequena parte de um painel solar é sombreada, sua capacidade de gerar eletricidade é reduzida significativamente. O cálculo de sombreamento permite prever e entender como as sombras influenciarão a produção de energia solar do sistema. Isso é fundamental para maximizar a eficiência e garantir que seu investimento em energia solar seja lucrativo a longo prazo.

Fatores que causam o sombreamento solar

O sombreamento pode ser causado por vários fatores:

  • edifícios circundantes: edifícios próximos, especialmente se altos ou posicionados na direção da irradiação solar, podem projetar sombras nos painéis fotovoltaicos. Esse fenômeno é mais evidente durante as primeiras horas da manhã ou no final da tarde, quando o sol está baixo no horizonte.
  • Árvores e vegetação: árvores e outras formas de vegetação podem gerar sombras sazonais ou diárias, dependendo de sua posição e crescimento.
  • Estruturas próximas: qualquer outra estrutura, como postes ou cercas, pode contribuir para o sombreamento, dependendo de sua altura e posição.
  • Orografia do terreno: elevações no horizonte e obstáculos distantes que reduzem as horas de irradiação solar durante o dia e o ano.

Como calcular o sombreamento solar?

O cálculo do sombreamento solar requer uma análise aprofundada dos obstáculos circundantes e suas posições em relação aos painéis solares. Os passos-chave são:

  • visita ao local de instalação, durante a qual é realizada uma análise inclinométrica para identificar objetos que podem causar sombras.
  • Estudo da incidência solar: compreender a angulação do sol em diferentes horas do dia e estações. Isso implica a análise do movimento do sol e das mudanças em sua posição angular durante o ano. Essa informação é fundamental para determinar quando e de onde serão projetadas sombras nos sistemas.
  • Identificação das fontes de sombra na área circundante; estas podem incluir edifícios próximos, árvores, montanhas ou outras estruturas físicas. Também são considerados elementos temporários, como guindastes ou veículos, que podem influenciar o sombreamento durante o dia.
  • Medição do azimute e inclinação: para avaliar o sombreamento dessas fontes, é essencial medir o azimute e a inclinação das próprias fontes, que são fundamentais para calcular quando e quanto a sombra afetará os painéis solares.
  • Otimização do alinhamento e posição dos painéis solares: uma vez obtidos os dados do sombreamento, é possível utilizá-los para otimizar o alinhamento e a disposição dos painéis solares. Isso pode incluir ajustes no ângulo de inclinação dos painéis e planejamento da posição dos elementos circundantes para reduzir o sombreamento nos momentos críticos.
  • Previsão e otimização a longo prazo: a análise do sombreamento não se limita à avaliação das sombras em um único dia. Também é fundamental prever como o sombreamento mudará durante as diferentes estações do ano. Essas previsões a longo prazo ajudam a otimizar a eficiência do sistema solar ao longo do ano.

Os valores obtidos são então integrados ao diagrama solar e analisados com um software fotovoltaico específico, que permite verificar se, durante alguns períodos do ano, esses elementos causarão sombras no sistema.

Sombreamento fotovoltaico no diagrama solar - Solarius-PV

Sombreamento fotovoltaico no diagrama solar – Solarius-PV

 

Efeitos do sombreamento na eficiência

O sombreamento reduz a quantidade de luz solar que atinge as células fotovoltaicas, diminuindo assim sua capacidade de gerar eletricidade. Esse fenômeno é frequentemente medido pelo termo coeficiente de sombreamento, que permite quantificar o efeito das sombras na produção de energia dos painéis solares.

Coeficiente de sombreamento

O coeficiente de sombreamento representa a fração da energia irradiada, líquida da energia perdida devido às sombras. Esse parâmetro ajuda os projetistas a tomar decisões informadas sobre o posicionamento e a orientação dos painéis. Além disso, é útil no cálculo das perdas de energia e na estimativa da produção total do sistema.

O cálculo desse coeficiente envolve a análise detalhada da quantidade de luz solar que atinge o painel em diferentes momentos do dia e em diferentes estações. Um coeficiente de sombreamento baixo indica um impacto significativo na energia solar incidente no painel e, portanto, na energia elétrica produzida pelo mesmo.

Por exemplo, um coeficiente de 0,9 indica que a energia incidente nos painéis corresponde a 90% daquela disponível na ausência de sombras e, portanto, a presença da sombra reduz a energia irradiada no painel em 10%.

Distância entre as fileiras de painéis fotovoltaicos

Quando se trata de instalar painéis fotovoltaicos em uma superfície, um dos aspectos-chave a considerar é a distância ideal entre as fileiras de painéis. A escolha da distância entre as fileiras depende em grande parte da natureza da superfície na qual o sistema será instalado. Aqui estão alguns pontos a serem considerados:

  • superfície inclinada: se a instalação ocorrer em uma superfície inclinada, como um telhado inclinado, os painéis solares geralmente são posicionados de forma alinhada com a inclinação do próprio telhado. Nesse caso, a distância entre as fileiras de painéis geralmente não é uma preocupação principal, pois segue a inclinação natural da superfície;
  • superfície plana: se o sistema for instalado em uma superfície plana (como um terreno ou uma cobertura plana), é crucial calcular cuidadosamente tanto a inclinação dos painéis quanto a distância entre as fileiras. Isso é especialmente importante para evitar sombreamentos causados pelos próprios módulos, principalmente considerando a angulação do sol durante diferentes horas do dia e em diferentes períodos do ano.
Inclinação 30-35° - Direção Sul

Inclinação 30-35° – Direção Sul

L= latitude – D= distância entre fileiras – β= ângulo de inclinação – g= azimute – α= altura solar

Para determinar a distância ideal entre as fileiras de painéis solares, é necessário calcular tanto a altura quanto a distância entre uma fileira de módulos e outra, para que os painéis na fileira anterior não projetem sombras nos painéis posteriores, um fenômeno conhecido como sombreamento. Se a distância entre as fileiras não for calculada com precisão, é possível que os módulos na fileira frontal projetem sombras nos módulos na fileira subsequente, reduzindo assim a eficiência geral do sistema. Para gerenciar eficazmente o sombreamento e garantir resultados confiáveis, você pode usar um software fotovoltaico capaz de calcular automaticamente a distância mínima entre as fileiras de painéis solares em várias superfícies, sejam elas horizontais, verticais ou inclinadas.

 

 

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