Solarize BSP 2017 - Desenvolvimento de projetos fotovoltaicos por meio de softwares

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

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A Solarize

• Energia Solar e Sustentabilidade – – – –

Energia Fotovoltaica Energia Eólica Aquecimento Solar Integração com arquitetura

• Capacitação, Consultoria e Projetos – Nosso produto é o conhecimento – Não fazemos revenda nem representação – Conteúdo focado na aplicação prática

• Alto Reconhecimento – Convites para congressos e seminários – Referência para TV, rádio e jornais

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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

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo

Dados climáticos Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência

Consumo e Demanda

Geração ideal

Norma da concessionária

Financiamento

Geração de energia Retorno de investimento

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

2. Projeto técnico

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1

Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

3. Custo e Benefício Mão de obra

4b

Dados climáticos

Custo Projeto elétrico c.c.

Módulos Potência

2 Consumo e Demanda

4a Inversores

4c Projeto elétrico c.a.

Geração ideal

Norma da concessionária

Financiamento

Geração de energia

5 Retorno de investimento

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Dados Climáticos

• 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

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Dimensionamento do Sistema

• 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 – Opção 1: Conta resultante é baixa ao longo do ano – Opção 2: Melhor retorno de investimento 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Opção 1 Opção 2

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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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

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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

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Análise das áreas e layout físico Exemplo Helioscope 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

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

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Sombreamento

• 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 MultiMPPT

• Levantamento por aplicativo, fotografia ou aparelho específico

Ex.: Aplicativo Sun Surveyor © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

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Sombreamento Exemplo: PVSYST

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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

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Projetos elétricos e físico

• A quantidade de módulos é definida pela potência desejada e pelo espácio 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

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•

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Projetos elétricos e físico Ex: PV*SOL premium

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 dos projetos físicos e 4 elétricos

• 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

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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

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2. Projeto técnico Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo

Dados climáticos Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência

Consumo e Demanda

Geração ideal

Norma da concessionária

Financiamento

Geração de energia Retorno de investimento

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O Cálculo do Retorno Energético e 5 Financeiro

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

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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

Visita o local com levantamento preciso Calcula retorno com mais precisão

Emite proposta definitiva Aceita 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

• 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 alguns Softwares populares no Brasil 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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Agradeço sua atenção!

Hans Rauschmayer hans@solarize.com.br Tel (21) 99615-9812 www.solarize.com.br

A apresentação estará disponível no site da BSP e da Solarize. © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br