Usina fotovoltaica: procedimentos, verificações e dimensionamento com um software BIM

Neste artigo, ilustramos os critérios de projeto de um sistema fotovoltaico, dando continuidade à discussão técnica iniciada com o artigo: “Desenho de uma usina fotovoltaica: requisitos e tipos”.

Procedimentos de cálculo

O princípio de projeto usado para um sistema fotovoltaico é maximizar a captura da radiação solar anual disponível.

Em geral, o gerador fotovoltaico deve ser exposto de forma ideal à luz solar, sendo dada prioridade a uma orientação sul e evitando o sombreamento. Dependendo das possíveis restrições arquitetônicas da estrutura que abriga o gerador em si, são adotadas diferentes orientações e são permitidos fenômenos de sombreamento, desde que sejam adequadamente avaliados.
As perdas de energia devidas a tais fenômenos afetam o custo do kWh produzido e o tempo de retorno do investimento.

Para a integração arquitetônica em telhados com inclinação, a escolha de orientação e inclinação deve ser feita mantendo o plano dos módulos paralelo ou mesmo coplanar com o plano do campo. Isto é para não alterar a forma do edifício e não aumentar a ação do vento sobre os módulos em si. Neste caso, é útil incentivar a circulação de ar entre a parte traseira dos módulos e a superfície do edifício para limitar as perdas de temperatura.

Critério de estima da energia produzida

A energia gerada depende, portanto, dos seguintes fatores:

• local de instalação (latitude, radiação solar disponível, temperatura, refletância da superfície em frente dos módulos).
• Exposição dos módulos: ângulo de inclinação (Tilt) e ângulo de orientação (Azimute).
• Qualquer sombreamento ou desfiguração do gerador fotovoltaico.
• Características do módulo: potência nominal, coeficiente de temperatura, desacoplamento ou perdas por desacoplamento.
• Características do BOS (Balance Of System).

Projeto da usina fotovoltaica: dimensionamento da usina

Exemplo de uma montagem de uma usina fotovoltaica

Para dimensionar de forma correta uma usina é preciso definir os dados gerais:

• dados do cliente (nome e endereço);
• latitude (N);
• longitude (E);
• altitude (m);
• irradiação solar anual no plano horizontal (MJ/m²);
• coeficiente de sombreamento.

Também é necessário inserir os dados técnicos:

• superfície total dos módulos (m²);
• número total dos módulos;
• número total dos inversores;
• energia total anual (kWh);
• potência total (kW);
• potência fases (L1-L2-L3) (kW);
• energia por kW (kWh/kW);
• sistema de acumulação;
• capacidade de armazenamento útil (kW);
• BOS (%).

Sistema de armazenamento exterior

O sistema de armazenamento externo utilizado permite que o excesso de energia produzida pelo sistema seja armazenado para reutilização quando o sistema não está produzindo energia.

O tipo de bateria (código, marca, modelo e características) e a configuração do sistema de armazenamento devem ser definidos.

Paisagem com usina fotovoltaica

As vantagens de projetar uma usina fotovoltaica utilizando um software

Para a correta elaboração de um projeto de sistema fotovoltaico, é necessário utilizar um software de cálculo.

A seguir apresentamos as vantagens de projetar com a ajuda do programa Solarius PV da ACCA software:

desenho das superfícies disponíveis para o sistema fotovoltaico com objetos gráficos específicos, que incluem todos os dados necessários para dimensionar o sistema fotovoltaico, ou importá-los diretamente dos arquivos DXF/DWG.

Posicionamento dos painéis fotovoltaicos a serem colocados no teto ou no solo, escolhendo-os entre aqueles selecionados e propostos automaticamente pelo software para obter o melhor resultado.

Simulação do sombreamento fotovoltaico produzido pelos elementos no horizonte colocados a uma grande distância do sistema fotovoltaico com um simples levantamento fotográfico do local, sombreamento fotovoltaico de obstáculos próximos e sombreamento causado por fileiras paralelas de módulos fotovoltaicos.

Configuração do sistema fotovoltaico com inversor monofásico de baixa tensão (BT), inversor trifásico de baixa (BT) e média (MT) tensão, inversor multi MPPT, inversor com armazenamento integrado ou independente (baterias fotovoltaicas externas). As baterias e inversores fotovoltaicos serão automaticamente selecionados e sugeridos pelo software para se obter o melhor resultado.

Cálculo do rendimento do sistema fotovoltaico (produção anual total com detalhes de produção horária) e avaliação da rentabilidade e do período de amortização do sistema fotovoltaico.

Resultados dos cálculos, em forma numérica e gráfica, sempre atualizados com cada mudança nos dados do projeto. Sempre apoiado por diagnósticos operacionais com alertas para destacar rapidamente quaisquer anomalias, para que tudo seja processado corretamente.

Inserção de fotos também podem ser usadas para mostrar ao cliente o impacto visual da usina projetada.

Seguem alguns printscreens da interface de Solarius PV, o software para o projeto de instalações fotovoltaicas.