Ferramentas_Dimensionamento_02

Ferramentas de Dimensionamento

Sistema Solar Fotovoltaico

OBJECTIVOS E CONTEÚDOSFerramentas de Dimensionamento

Objectivos

• No final os formandos deverão ser capazes de:– Identificar softwares adequados ao

dimensionamento de sistemas solares FV;

– Dimensionar sistemas solares FV em softwares específicos para projecto de sistemas solares FV;

– Analisar e identificar as diferenças entre resultados obtidos no dimensionamento.

Conteúdos

• SolTerm• SMA SunnyDesign• PVSOL Expert• Exemplos Práticos:

– Sistema FV ligado à rede;

– Sistema FV autónomo (consumo próprio).

SOLTERMFerramentas de Dimensionamento

Introdução

• Programa de análise de desempenho de sistemas solares (térmico e fotovoltaico);

• Concebido para as condições climáticas e técnicas de Portugal;

• Simulação numérico de balanços energéticos ao longo de um ano de referência;

• Tem associado um banco de 308 anos meteorológicos.

Introdução

• O SolTerm permite substanciar:– Estudos de viabilidade de aplicação;

– Optimização de componentes e sistemas– Pré-dimensionamento e dimensionamento de

sistemas térmicos e fotovoltaicos;– Elaboração de cadernos de encargos;

– Avaliação de projectos– Educação e sensibilização em energia e

sustentabilidade.

Legislação

• Contabilização da contribuição de sistemas de energias renováveis para o balanço energético de edifícios:– Sistema de Certificação energética, Decreto-Lei n.º

78/2006, de 4 de Abril;– O Regulamento dos Sistemas Energéticos de

Climatização em Edifícios, Decreto-Lei n.º 79/2006, de 4 de Abril;

– O Regulamento das Características de Comporta-mento Térmico dos Edifícios, Decreto-Lei 80/2006, de 4 de Abril.

Legislação

Dimensionamento

Dimensionamento

Escolha do Concelho

Definição das obstruções

Definição de obstruções


Abertura no horizonte Altura do obstáculo

SUL

20 m

30 m

Sistema Fotovoltaico

Sistema PV

Módulos PV


Módulos Fotovoltaico

• Selecciona-se um modelo definido– Tecnologia– Características térmicas– Características eléctricas

• Define-se um novo modelo– Características do catálogo

Armazenamento

Bateria

Armazenamento

Características

• Construtivas– Tensão nominal por

elemento

• Eléctricas– Capacidade nominal– Resistência interna– Eficiência dos ciclos de

carga/descarga

Inversores

Inversor

Inversores

Características

• Eléctricas– Potência nominal– Eficiência nominal– Potência @ 10%

da carga– Eficiência @ 10%

da carga

Inversores

Potência saída [W]Potência saída [%]

Eficiência

Gerador Auxiliar

Gerador

O programa assume por defeito um gerador a diesel.

Cargas

Cargas

• Perfil de consumos– Consumo absoluto a

cada hora– Em w.h

• É possível repetir o mesmo perfil para todos os meses do ano

Controlador

• Controlo:– Regulação do

uso da bateria e intervenção do gerador

Análise energética


Parâmetros

• E(rad) – e.m.d radiação solar global;

• E(PV) – e.m.d gerada pelo PV

• E(exc) – e.m.d dissipada;• E(apoio) – e.m.d.

fornecida sistema apoio;• Carga – e.m.d. solicitado

para consumo


Optimização do sistema

• Reduzir o fornecimento de energia de apoio

• Optimizar a orientação• Reduzir a energia desperdiçada

Benefícios Energia-Ambiente

SMA SUNNYDESIGNFerramentas de Dimensionamento

Sunny Design

• Software gratuito disponibilizado pela SMA Solar Technology, empresa alemã;

• O principal core-business é a venda de inversores;

• O software destina-se a técnicos da área e clientes finais;

• Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de todas as potências

Dimensionamento

• Definição do gerador fotovoltaico:– Local, tipo de módulo, orientação, potência e

número de módulos

• Predefinição do inversor– Predefinição imediata ou selecção de

características do inversor

• Avaliação– Comprovação do funcionamento do sistema

Características

• Banco de dados de todos os inversores (apenas da empresa em questão);

• Banco de dados de módulos PV;• Banco de dados de locais de instalação;• Suporte de sistemas com inversor

multi(string) ou com inversor central;• Avaliação energética;• Dimensionamento de cabos.

Dimensionamento

Dados do Projecto

Nome projecto

Localização

Temperatura

Dados do Projecto

B/M tensão

Ligações trifásicas

Sugestão de Inversor

3,6

Escolha do Inversor

Dimensionamento de cabos

Consumo

• Sem consumo próprio (microgeração)• Habitação privada (consumo próprio)• Modo industrial (consumo da instalação)

Resultados

PVSOL EXPERTFerramentas de Dimensionamento

PV*SOL Expert

• Desenvolvido pela empresa Dr. Valentin Energie Software GmbH de Berlim;

• O PV*SOL permite o desenho e a simulação de sistemas fotovoltaicos com ligação à rede e de sistemas autónomos;

• Este programa tem sofrido melhoramentos constantes, atingindo um nível funcional que faz dele uma ajuda extremamente útil.

Características

• Base de dados de componentes;• Base de dados de climáticas;• Análise de sombreamento;• Análise energética;• Análise económica;• Dimensionamento 3D.

Selecção do tipo de sistema

Dados gerais do sistema

Nome do Projecto

Dados climáticos

Módulo PV

Base de dados de módulos PV

Sistema PV

• Módulo PV• Orientação• Potência do sistema PV• Número de módulos

Dados técnicos

Dados Técnicos

Configuração do sistema PV

Sem ventilação

Base de dados Inversor

Verificação do Sistema PV

PV vs Inversor

Diagrama do Sistema PV

Simulação

Simulação

Relatório

Ef. Económica

Balanço Energia

Análise Gráfica

Balanço de Energia

Resumo

Produção Anual7.334 kWh

Eficiência Sistema9,5%

Área40,94m2

EXEMPLOS PRÁTICO IFerramentas de Dimensionamento

Sistema PV ligado à rede

• Habitação unifamiliar em Sintra• Área de telhado disponível: 80 m2

(20,0x4,0m);• Telhado orientado a sul;• Sem sombreamentos;• O cliente pretende que o sistema forneça

a energia máxima possível;

Características do painel

• Será considerada a utilização de painéis monocristalino (10m2/kWp) .

• Especificações técnicas:

Variável Valor

Pmáx. 165 Wp

Dimensão 1,61x0,81m

Tensão Nominal 24V

VMPP (a 25ºC) 35,35 V

IMPP (a 25ºC) 4,67 A

VOC (a 25ºC) 43,24 V

Isc (a 25ºC) 5,10 A

Tc (Voc) -168 mV/ºC

Tc (Isc) 2,0 mA/ºC

Curva I-V 1,3

NOCT 45ºC

Dimensionamento-Solterm

Sistema FotovoltaicoVariável Valor

Pnom. 165 Wp

Dimensão 1,61x0,81m

Tensão Nominal 24V

VMPP (a 25ºC) 35,35 V

IMPP (a 25ºC) 4,67 A

VOC (a 25ºC) 43,24 V

Isc (a 25ºC) 5,10 A

Tc (Voc) -168 mV/ºC

Tc (Isc) 2,0 mA/ºC

Curva I-V 1,3

NOCT 45ºC


• Curva de tensão (V) - currente (I) e factor de idealidade


Módulos em série

Módulos em paralelo


20,0 m

4 m

Área instalada=43,0 m2

Potência instalada=5,4 kW

Inversor

Análise Energética

SMA SunnyDesign

Inversor

Inversor/Compatibilidade

Dimensionamento Cabos

Consumo próprio

Vista Geral dos Resultados

Novo Projecto

Definição do Sistema

Nome do Projecto

Dados climáticos

Módulo PV

Selecção do módulo PV

Sistema PV

• Módulo PV• Orientação• Potência do sistema PV• Número de módulos

Dados técnicos

Dados Técnicos

Configuração do sistema PV

Sem ventilação

Inversor

Sem ventilação

Selecção do Inversor

Verificação do Sistema PV

PV vs Inversor

Diagrama do Sistema PV

Simulação

Simulação

Relatório

Ef. Económica

Balanço Energia

Análise Gráfica

Balanço de Energia

Resumo

Produção Anual7.334 kWh

Eficiência Sistema9,5%

Área40,94m2

EXEMPLOS PRÁTICO IIFerramentas de Dimensionamento

Sistema PV autónomo

• Habitação de férias em Faro;

• Área de telhado disponível: 60 m2;

• Telhado orientado a sul com uma inclinação de 30º;

• Sem sombreamentos.

Sistema PV autónomo

• O cliente pretende um sistema que alimente os equipamentos que se encontram na habitação;

• Os equipamentos são os seguintes:– Lâmpadas;– Televisão;– Frigorífico;– Computador;– Microondas;– Secador;– Rádio.

Equipamentos

Aparelhos Potência [W] Tempo [h] Energia [Wh]

2 lâmpadas no quarto 1 14 1 14

3 lâmpadas na sala 36 3 108

Frigorífico 150 7 1.050

Microondas 1.000 0,25 250

Computador 250 1 250

1 lâmpada no quarto 2 12 0,5 6

Televisão 100 5 500

Total 1.562 17,75 2.178


• Tendo em consideração as perdas do sistema de 20% o Ereal = 2.614 Wh.

• Vamos utilizar um módulo com 175 Wp de potência nominal e 5,1amp.

• Precisamos de saber estimar uma potência de referência para dimensionar:

Dimensionamento

Módulo PV

• Kyocera Kd210;

• Si policristalino• Tensão nominal de

12V• Potência nominal de

210,1 Wp

Controlar de Carga

Bateria

Bateria

• Característica de baterias

Inversor


Redução para 1,1%

>n.º de bateriasSistema PV mais caro!

EXEMPLOS PRÁTICO IIIFerramentas de Dimensionamento

Bomba Solar

Bomba Solar

• Um cliente tem uma quinta localizada em Évora com um poço, para o qual pretende instalar uma bomba de água;

• O Poço tem uma profundidade de 25 m;• A água será principal para irrigação de

campos, assumindo uma necessidade de cerca de 2,6 m3/h.

Selecção da bomba

Sistema Solar

Controlador de carga

Bateria

Inversor

Cargas

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