Intersolar 2017 - Comparação de softwares para projetos fotovoltaicos

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Desenvolvimento de Projetos Fotovoltaicos por Meio de Softwares Minicurso na Intersolar 2017 Hans Rauschmayer © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br


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Novo Curso Aerogeradores de pequeno porte


Desenvolvimento de Projetos Fotovoltaicos por Meio de Softwares Agenda • Como se desenvolve um projeto fotovoltaico? • Quais são os requisitos para softwares com objetivo de apoiar o projetista? • Como escolher um software? • Comparação de alguns softwares populares no Brasil

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O Projeto de um Sistema de Energia Solar Ligado à Rede 1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

Dados climáticos

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência Consumo e Demanda

Geração ideal Norma da concessionária

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Geração de energia

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Financiamento Retorno de investimento


Apoio pelo Software: Áreas de Análise 1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico

3

1

Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

Dados climáticos

2 Consumo e Demanda

3. Custo e Benefício Mão de obra

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Módulos Potência

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4a Inversores

Custo

4c

Projeto elétrico c.c. Projeto elétrico c.a.

Geração ideal Norma da concessionária

Geração de energia

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

5

Financiamento Retorno de investimento


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Dados Climáticos

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• A variação de irradiação e temperatura ao longo do dia tem alto impacto no retorno energético – Módulos: eficiência em baixa irradiação não é linear – Inversores: eficiência depende da potência relativa – Cabos: perda depende da potência atual

• Médias mensais ou diárias não representam a realidade •

O Ano Meteorológico Típico (TMY) é o método padrão para representar a realidade climática, com dados horários O Átlas Solarimétrico do Brasil não contém este detalhamento

1991

Jan

Fev

Mar

Abr

...

1992

Jan

Fev

Mar

Abr

...

2010

Jan

Fev

Mar

Abr

...

TMY

Jan 2010

Fev 1992

Mar 1999

Abr 1991

...

...

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Dados Climáticos

• Softwares de ponta geram dados em minutos, de forma não linear (ex. passagem de nuvens), o que permite simular efeitos de sombreamento detalhadamente • Usinas de grande porte usam dados certificados, com base em diversas fontes: o software deve permitir importação de dados

Dados em minuto Dados horários © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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Dimensionamento do Sistema

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• Regulamentação Brasileira: o sistema solar compensa consumo, mas não permite vender a energia • O sistema ideal gera a quantidade de energia próximo ao consumo do cliente, conforme prioridade do cliente 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Opção 1: Conta resultante é baixa ao longo do ano Opção 1

Opção 2: Melhor retorno de investimento

Opção 2

Jan

Fev

Mar

Abr

Mai

Jun

Jul

Ago

Set

Out

Nov

Dez

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Dimensionamento do Sistema

• Requisitos ao software – – – –

Cadastrar o consumo do cliente Estipular uma potência adequada Calcular o retorno financeiro Levar em consideração tarifas com • Classe B: Custo de Disponibilidade e faixas de ICMS • Classe A: Tarifa horo-sazonal com horário de verão

– Apresentar o cálculo detalhado

Tutorial PV*SOL © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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3 •

Análise das Áreas Disponíveis

Análise preliminar por imagens de satélite – Alguns software importam o mapa em 2D – Outros usam dados em 3D – Correção por medição no local ou através de planta baixa

Modelagem da maquete em 3D, com vários fins – – – –

Reconhecimento pelo cliente Apresentação do visual posterior (estética) Base dimensional para distribuir os módulos ou as fileiras Introdução de objetos que causam sombreamento ou ocupam áreas (prédios, antenas, árvores, ...) – Visualização do sombreamento como apoio ao projetista – Desenhar cabeamento © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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Análise das Áreas e Layout Físico Exemplo Helioscope

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Áreas ocupadas por clarabóias Áreas excluídas por causa de sombreamento

Distância entre fileiras conforme objetivo do cliente: • Mais energia por área  distância menor • Melhor retorno financeiro  distância maior © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Ex.: Helioscope


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Sombreamento

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• Diferença entre sombreamento distante e próximo – Sombreamento distante é causado pelo horizonte. O efeito é uniforme sobre todo o arranjo fotovoltaico – Sombreamento próximo “anda” por cima dos módulos, cobrindo alguns enquanto os outros recebem sombra

• O impacto é muito forte e depende de detalhes dos projetos – Projeto físico: orientação e colocação dos módulos – Projeto elétrico c.c.: conexão em strings; seleção dos inversores com Multi-MPPT

• Levantamento por aplicativo, fotografia ou aparelho específico Aplicativo Sun Surveyor

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Sombreamento Exemplo: PVSYST

3 •

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Requisitos ao software – Apresentar os efeitos na modelagem 3D para a aprimorar o projeto – Apresentar os resultados calculados após simulação (preferencialmente com dados climáticos em minutos)

Usinas de grande porte: sombreamento com tracking – PVSYST permite calcular a variaçaõ da distância entre as fileiras e apresenta a sombra na modelagem 3D

Ex.: PVSYST © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br


4 • •

• •

Projeto Físico e Elétrico

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A quantidade de módulos é definida pela potência desejada e pelo espaço disponível O software deve identificar um inversor adequado e propor um layout elétrico adequado: quais módulos são conectados em série (strings) e quais strings em paralelo ou entradas separadas do inversor A tarefa é simples em sistemas pequenos (poucas opções) e usinas de grande porte (layout uniforme) Em sistemas médios com espaço complexo (telhados com sombra), esta tarefa é complexa e requer uma série de decisões – – – – –

Cabeamento que segue o layout físico Facilidade da execução do projeto Sombreamento Quantidade e característica dos inversores Custo do projeto © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br


4 • •

Projeto Físico e Elétrico Ex: PV*SOL premium

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Em projetos mais complexos, o projetista varia os parâmetros até chegar à melhor solução O software precisa apoiá-lo e verificar as decisões

Ex.: PV*SOL premium

Inversor 3 MPPT1: 2 x 22 MPPT2: 3 x16

Inversor 2 Cada MPPT: 2 strings x 22 módulos Instalação comercial 270 módulos a 265 Wp 71,6 kWp Inversor 1

MPPT 1: 3 strings x 15 módulos

MPPT 2: 3 x 15

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Detalhamento do Projeto Físico e Elétrico

• O detalhamento dos projetos físicos e elétricos contempla – Detalhar instalação física: alocação na cobertura, passagem dos cabos, alocação de componentes elétricos (stringbox, inversor, caixas etc.) – Formar lista de peças da base de suporte – Definir cumprimento dos cabos para calcular bitola dos fios (perda elétrica) – Formar lista de peças elétricas – Definir proteções elétricas (DPS, fusíveis, chaves de seccionamento) – Modificar conforme exigências da concessionária

• A definição da bitola dos fios precisa ser feita dentro do software, para poder calcular as perdas elétricas • As outras partes podem ser executadas em CAD, mediante exportação dos projetos © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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Geração do Diagrama Elétrico Exemplo: Solergo

• Componentes elétricos constam na base de dados • As seções do cabo são definidas no software • O diagrama e a lista de peças são exportados

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O Cálculo do Retorno Energético e Financeiro

1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

Dados climáticos

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência Consumo e Demanda

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Geração ideal Norma da concessionária

Geração de energia

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Financiamento Retorno de investimento


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O Cálculo do Retorno Energético e Financeiro

• É fácil produzir algum número – mas é um desafio representar a realidade • Qual é a confiabilidade dos cálculos do software? – – – – –

Base científica Base de dados climáticos e detalhamento (TMY) Sombreamento Detalhamento dos componentes e projetos elétricos Detalhes dos tarifas brasileiros

• O software foi aprovado em estudos? • Ele é reconhecido por bancos e agências governamentais?

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Processo Iterativo da Venda Cliente

Integradora

Solicita orçamento

Faz estudo preliminar com base em imagens de satélite Calcula retorno energético-financeiro aproximado Emite proposta preliminar

Aprova proposta preliminar

Aceita proposta definitiva

Visita o local com levantamento preciso Calcula retorno com mais precisão Emite proposta definitiva Detalha projetos para execução Aprimora o sistema conforme cálculo de variantes técnicas

• O software deve apoiar o detalhamento iterativo • Ele deve facilitar a interação entre usuários de venda e da área técnica © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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Escolha entre Softwares • Nenhum software é perfeito • Qual será o uso mais frequente? – Sistemas pequenos? – Sistemas médios? – Em coberturas de edifícios ou em área livre? – Grande porte?

• Qual é o conhecimento técnico dos usuários e a interação entre eles? – Vendedores – Técnicos – Engenheiros

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• Como está a adaptação ao Brasil – Idioma português – Produtos brasileiros (inversores, módulos) – Tarifas

• Outros softwares específicos – – – – –

Detalhamento da estrutura de base Layout de usinas fotovoltaicas Análise de sombreamento CAD Planilhas para retorno financeiro

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Comparação entre Softwares populares no Brasil

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Software

Vantagens

Desvantagens

Uso típico

PVSYST

• Parâmetros técnicos para usinas de grande porte • Reconhecimento pela EPE

• Não adaptado ao Brasil • Pouco amigável

• Usinas de grande porte

PV*SOL premium

• Amigável ao usuário • Apoio ao projetista para projeto preliminar e detalhado • Adaptado ao Brasil

• Projetos elétricos muito simples • Falta sombreamento com tracker

• Sistemas simples e complexos

solergo

• Projetos elétricos com integração ao CAD • Adaptado ao Brasil

• Fluxo de trabalho invertido • Dados climáticos resumidos

• Sistemas simples

HelioScope

• Trabalho gráfico a partir de imagens do satélite • Apoio ao fluxo de trabalho

• Falta adaptação ao Brasil • Falta apoio para projetos complexos

• Sistemas simples

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Obrigado pela atenção! Próximas turmas

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Cidade

Data

Rio de Janeiro

31/08 a 02/09

Recife

25 a 27/08

Brasilia

01 a 03/09

Ainda em Foz do Iguaçu  data no site

Rio de Janeiro

13 a 15/09

Sistemas fv híbridos e com baterias

Foz do Iguaçu

03 e 04/08

ENERGIA EÓLICA - Projeto e instalação de aerogeradores de pequeno porte Projeto de sistemas fotovoltaicos conectados à rede + visita técnica

Projeto de usinas fotovoltaicas de minigeração e grande porte Proteção contra raios e surtos em sistemas eólicos e fotovoltaicos PV*SOL© -

Software de simulação de sistemas fotovoltaicos

Em breve Rio de Janeiro

31/08

Recife

04 a 06/09

Rio de Janeiro

18 a 20/09

Brasilia

25 a 27/09

Ainda em Salvador, São Paulo e Foz do Iguaçu  datas no site PVSYST - Software de simulação de sistemas fotovoltaicos

Instalação de sistemas fotovoltaicos

Em breve

Sorocaba - SP

18 a 20/09

 Baixe a Apresentação na Base de Conhecimento do site www.solarize.com.br © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br