Performance Ratio - Factor de qualidade para o sistema...

Informao tcnica

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ContedoA Performance Ratio uma das unidades de medida mais importantes para a avaliao da eficincia de um sistema fotovoltaico.Mais concretamente, a Performance Ratio designa a relao entre a possvel produo de energia real e terica. Esta amplamente independente do alinhamento de um sistema fotovoltaico e da radiao num sistema fotovoltaico. Desta forma, pode-se com a ajuda da Performance Ratio comparar sistemas fotovoltaicos ligados em rede em locais diferentes do globo terrestre. Este documento informa-o acerca do que a Performance Ratio e qual a sua funo. Alm disso, fique a saber como pode calcular a Performance Ratio para o seu sistema fotovoltaico e quais os factores que a influenciam.

Performance RatioFactor de qualidade para o sistema fotovoltaico

Informao tcnica O que a Performance Ratio?

SMA Solar Technology AG 2/9

1 O que a Performance Ratio?A Performance Ratio ( do Ing.: "performance" = rendimento, resultado e "ratio" = relao, proporo) uma medida, independente da localizao, para a qualidade de um sistema fotovoltaico e por isso frequentemente designada como factor de qualidade. A Performance Ratio (PR) fornecida em percentagem e designa a relao entre o rendimento real e o rendimento esperado do sistema fotovoltaico. Assim -lhe fornecida qual a proporo de Energia disponvel aps deduo das perdas de energia (p. ex. atravs de perdas trmicas e perdas em linha) e do consumo interno para o funcionamento real para a alimentao.Quanto mais prximo dos 100 % estiver o valor da PR estipulado para um sistema fotovoltaico, mais eficaz este sistema fotovoltaico. Um valor de 100 % no contudo atingvel na realidade, pois durante a operao do sistema fotovoltaico tambm ocorrem sempre perdas inevitveis (p. ex. perdas trmicas devido a aquecimento do mdulo fotovoltaico). Sistemas fotovoltaicos eficientes atingem contudo uma Performance Ratio de at 80 %.

2 Que funo tem a Performance Ratio?A Performance Ratio informa-o acerca da eficcia energtica e da fiabilidade do seu sistema fotovoltaico.Com a Performance Ratio pode comparar o rendimento do seu sistema fotovoltaico com o rendimento de outros sistemas fotovoltaicos ou o estado do seu sistema fotovoltaico monitorizado durante um longo perodo de tempo.Em caso da realizao da determinao regular em intervalos de tempo fixos da Performance Ratio no se trata contudo de uma comparao absoluta, mas da possibilidade de um controlo de progresso e rendimento: se, durante a colocao em servio de um sistema fotovoltaico, e partindo do princpio de que este funciona correctamente neste momento, a partir de um valor de sada de 100 % para a Performance Ratio possvel detectar desvios atravs da determinao dos outros valores PR e tomar contra-medidas atempadamente. Os desvios do valor PR na forma de valores abaixo do intervalo normal indicam-lhe tambm antecipadamente uma possvel falha do seu sistema fotovoltaico. Os factores que podem levar a um desvio do valor PR esto descritos no captulo 4 "Que factores influenciam a Performance Ratio?" (Pgina7).

Informao tcnica Como calculada a Performance Ratio?


3 Como calculada a Performance Ratio?Para poder calcular a Performance Ratio do seu sistema fotovoltaico necessita de diferentes unidades de medida. Em primeiro lugar esto os valores da radiao solar para a localizao do sistema fotovoltaico. Pode obter estes valores com um aparelho de medio (p. ex. o Sunny SensorBox), que mede a quantidade de energia irradiada para o seu sistema fotovoltaico. Adicionalmente, necessita das dimenses da superfcie do mdulo do seu sistema fotovoltaico e do grau de rendimento do seu mdulo fotovoltaico. O grau de rendimento do mdulo fornecido na folha de dados do mdulo fotovoltaico. Pode calcular a Performance Ratio por si mesmo (ver pgina 3) ou permitir o clculo automtico (ver pgina 6).

Pr-requisitos para o clculoSe utilizar para o seu sistema fotovoltaico um aparelho de medio (p. ex. o Sunny SensorBox), que mede a radiao solar directa, o mdulo fotovoltaico e o aparelho de medio tm de estar alinhados, para que possa calcular o valor PR correcto. Certifique-se de que o mdulo fotovoltaico e o aparelho de medio esto expostos mesma poro de radiao solar e s mesmas temperaturas.

Perodo de anliseO perodo de anlise ideal para o clculo da Performance Ratio de um ano. Pode contudo seleccionar tambm intervalos de tempo mais pequenos, p. ex. se pretender comparar o seu sistema fotovoltaico directamente com outro sistema fotovoltaico. De qualquer forma tem de seleccionar no mnimo um perodo de observao de 1 ms, para se certificar de que as condies ambientais como a altura do sol baixa, temperaturas baixas e existncia de sombras sobre o mdulo fotovoltaico e/ou sobre o aparelho de medio no influenciam o clculo.

3.1Clculo manualSe pretender calcular por si mesmo a Performance Ratio, pode utilizar as seguintes frmulas simplificadas:

O rendimento do sistema real em kWh observado no fim do ano a partir do contador de alimentao.O rendimento nominal do sistema calculado num ano compe-se da seguinte forma:

Frmula para clculo manual da Performance Ratio

PR = Rendimento real do sistema indicado em kWh num anoRendimento nominal do sistema calculado em kWh num ano

Frmula para clculo do rendimento nominal do sistemaRadiao do ano na superfcie do gerador do sistema fotovoltaico x grau de rendimento dos mdulos do sistema fotovoltaico



O valor de radiao, medido pelo aparelho de medio, obtido ao nvel do mdulo e idealmente durante um ano completo. Para determinar este valor de radiao, deve ser calculado a partir dos valores de medio registados pelo aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox) o valor mdio da radiao solar para o perodo em anlise. O assim determinado valor de radiao por m2 ento calculado na totalidade da superfcie do mdulo do sistema fotovoltaico (= superfcie do gerador). O grau de rendimento do mdulo encontra-se na folha de dados do mdulo fotovoltaico.Exemplo: Clculo da Performance Ratio para um perodo de anlise de 1 anoEste exemplo esclarece o clculo manual da Performance Ratio com os dados do Sunny SensorBox e do SunnyWebBox. O clculo manual deve ser visto como uma alternativa. A SMA Solar Technology AG disponibiliza o clculo automtico da Performance Ratio no Sunny Portal (ver pgina 6). O modo como regista o seu sistema fotovoltaico no Sunny Portal est descrito nas instrues de servio do Sunny WebBox.Se, de qualquer forma, pretender calcular a Performance Ratio manualmente, proceda conforme se segue.Necessita das seguintes informaes para o clculo manual:

Perodo em anliseO perodo em anlise pr-determinado por si. O perodo de anlise ideal de 1 ano.

Superfcie do gerador do sistema fotovoltaicoA dimenso da superfcie do gerador do seu sistema fotovoltaico detectada.

Grau de rendimento do mdulo fotovoltaicoO grau de rendimento do mdulo do seu sistema fotovoltaico encontra-se na folha de dados do mdulo fotovoltaico.

Rendimento real do sistema indicadoFaa a leitura destes valores no fim do ano no seu contador de alimentao.

Rendimento nominal do sistema calculadoPara determinar estes valores, necessita da frmula para o clculo do rendimento nominal do sistema (ver pgina 3)

Radiao solar medida no perodo em anlisePara determinar estes valores, necessita dos valores de radiao, que o Sunny SensorBox transferiu para a Sunny WebBox.

O Sunny WebBox consulta regularmente os valores individuais medidos pelo SensorBox. A partir destes valores individuais o Sunny WebBox calcula ento os valores mdios dirios. Para determinar o valor total para radiao solar no perodo em anlise, tem de calcular o valor mdio dirio para a radiao solar correspondente. Para tal proceda da seguinte forma.



O Sunny WebBox guarda, dependendo das configuraes da interface de utilizador, os valores mdios dirios para a radiao solar no seu sistema fotovoltaico com intervalos de 5 minutos, 10 minutos, ou 15 minutos. O Sunny WebBox guarda os valores mdios dirios de cada ms juntamente com outros valores mdios do seu sistema fotovoltaico em directrios correspondentes, no formato de ficheiros .csv ou ficheiros .xml.Para calcular o valor da radiao a partir do valor mdio dirio para p. ex. 1 ano, deve calcular previamente os valores mdios mensais. A isto adicione os valores mdios dirios de um ms. Divida de seguida o total determinado pelo nmero de dias do ms e determine assim o valor mdio mensal. Desta forma pode calcular, no decorrer do ano, o valor mdio mensal para os 12 meses. Para calcular o valor mdio anual, tem de adicionar o valor mdio mensal dos 12 meses e dividir a soma pelo nmero de meses, ou seja, 12. Calcule assim o valor determinado na superfcie do gerador do seu sistema fotovoltaico. Assim obtm o rendimento nominal do sistema para o perodo em anlise de 1 ano, que pode colocar juntamente com o j conhecido valor na frmula para o clculo da Performance Ratio.Como exemplo so agora indicados os seguintes pr-requisitos e valores reais:

Perodo em anlise: 1 ano Radiao solar mdia medida num ano: 120 kWh/m2

Superfcie do gerador do sistema fotovoltaico: 10 m2

Grau de rendimento do mdulo fotovoltaico: 15 % Rendimento real de abastecimento do sistema: 110 kWh

Os valores de radiao medidos no local perfazem em mdia para a totalidade do perodo em anlise uma radiao solar de 120 kWh/m2. Este valor de radiao calculado como se segue na superfcie do mdulo do sistema fotovoltaico:Valor de radiao em kWh/m2 x superfcie do sistema em m2 = 120 kWh/m2 x 10 m2 = 1.200 kWhPara calcular de seguida o rendimento nominal do sistema, o valor da radiao determinado para o sistema fotovoltaico multiplicado pelo grau de rendimento do mdulo:1.200 kWh x 15 % = 1.200 kWh x 0,15 = 180 kWhPara o perodo de anlise seleccionado indicado, assim, o rendimento nominal do sistema esperado de 180 kWh. Este rendimento nominal de sistema esperado corresponde a uma Performance Ratio de 100 %. O valor lido para o rendimento do sistema real abastecido atravs do sistema fotovoltaico pela rede perfaz, contudo, apenas 110 kWh. Se colocar este valor e o rendimento nominal do sistema calculado na frmula de clculo da Performance Ratio, obtm:

PR = 110 kWh = aprox. 0,61 = aprox. 61 % 180 kWh



O valor PR perfaz aprox. 61 %. Isto significa que aprox. 39 % da energia irradiada no perodo em anlise no convertida devido a circunstncias como perdas em linha, perdas trmicas ou p. ex. defeito nos componentes. Aqui, a Performance Ratio serve de indicador e pode dar origem a uma inspeco mais exacta do sistema fotovoltaico, de forma a que seja p. ex. eliminada a sujidade dos mdulos fotovoltaico ou os defeito nos componentes possam ser reparados ou substitudos no local.

3.2Clculo automticoTambm pode permitir o clculo automtico da Performance Ratio, transferindo os dados correspondentes do seu sistema fotovoltaico para o Sunny Portal. No Sunny Portal pode, alm disso, permitir a representao grfica da Performance Ratio em forma de diagrama.O modo como pode permitir o clculo automtico da Performance Ratio e a representao dos valores PR em forma de diagrama, est descrito nas instrues de servio do Sunny Portal em www.SunnyPortal.com.Pr-requisitos para o clculo automtico no Sunny PortalPara permitir o clculo no Sunny Portal da Performance Ratio, os seguintes pr-requisitos devem ser determinados:

Tem um Sunny WebBox, que transmite os dados necessrios para o Sunny Portal. Ao seu Sunny WebBox est ligado um Sunny SensorBox. Utiliza os sensores de radiao do Sunny SensorBox. O Sunny SensorBox mede por hora na localizao do seu sistema fotovoltaico uma radiao mnima de

60 W/m2.O modo como pode registar a Sunny WebBox no Sunny Portal est descrita nas instrues de servio do Sunny WebBox.

Informao tcnica Que factores influenciam a Performance Ratio?


4 Que factores influenciam a Performance Ratio?A Performance Ratio uma unidade de definio clara, que pode pressupor, atravs da influncia de determinados factores, valores at mesmo superiores a 100 %. A razo para isso a utilizao de caractersticas de potncia durante o clculo da Performance Ratio para o mdulo fotovoltaico, que foram testadas sob condies de teste padro (1000 W/m Radiao e 25 C temperatura de mdulo). Condies divergentes na operao real influenciam por isso a Performance Ratio. Os factores seguintes podem ter influncia sobre o valor PR:

Factores ambientais Temperatura dos mdulos fotovoltaicos Radiao solar e perdas Existncia de sombra ou sujidade do aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox) Existncia de sombra ou sujidade do mdulo fotovoltaico

Outros factores Intervalo de tempo determinado Perdas em linha Grau de rendimento do mdulo fotovoltaico Grau de rendimento do inversor Diversas tecnologias de clulas solares do aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)e do mdulo

fotovoltaico Alinhamento do aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)



4.1Factores ambientaisTemperatura dos mdulos fotovoltaicosA potncia e eficcia de uma clula solar dependem, entre outros, da temperatura do mdulo fotovoltaico. Em caso de temperatura reduzida, um mdulo fotovoltaico particularmente potente. Por exemplo, o mdulo fotovoltaico est frio em caso de tempo nublado no Inverno. Nestas condies atmosfricas a radiao solar chega ao mdulo fotovoltaico frio e este trabalha de forma muito eficaz. Isto pode gerar temporariamente um valor PR elevado. Depois de um determinado tempo, o mdulo fotovoltaico aquece e a eficcia baixa novamente.

Radiao solar e perdasDe manh, ao anoitecer e em especial no Inverno, quando o sol fraco, o valor para a radiao solar aproxima-se do valor para a perda em linha (= diferena entre potncia consumida e fornecida) maior do que em outras alturas do dia e do ano. Por esta razo, durante o clculo neste momento, o valor PR inferior ao normal.

Existncia de sombra ou sujidade no aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)Dependendo do local de instalao, plantas e edifcios podem colocar sob sombra o aparelho de medio do seu sistema fotovoltaico (p. ex. Sunny SensorBox) e por isso levar existncia de sombras parciais ou mesmo permanentes sobre o aparelho de medio. Em especial com pr-do-sol fraco, parte do prprio sistema fotovoltaico pode colocar o aparelho de medio sob sombra. A existncia de sombra parcial ou total no aparelho de medio pode provocar valores PR acima de 100 %. Alm disso, factores ambientais como neve, poeiras ou o nvel de p, podem sujar o aparelho de medio do seu sistema fotovoltaico e originar tambm valores PR superiores a 100 %.

Existncia de sombra ou sujidade do mdulo fotovoltaicoDependendo do local de instalao, plantas e edifcios podem colocar sob sombra o seu sistema fotovoltaico e por isso levar existncia de sombras parciais ou mesmo permanentes no mdulo fotovoltaico. Tambm a sujidade devido a p. ex. poeiras, plen, neve etc. leva existncia de sombra sobre o mdulo fotovoltaico. Esta existncia de sombra leva, por isso, a que o mdulo fotovoltaico possa absorver menos radiao solar. Assim, a eficcia do mdulo fotovoltaico reduzida e consequentemente tambm o valor PR do sistema fotovoltaico.



4.2Outros factoresPerodo de detecoSe o perodo de tempo para deteco for muito curto (i.e. inferior a 1 ms), h poucos dados para clculo da Performance Ratio. A altura do sol baixa, temperaturas altas ou baixas assim como existncia de sombras influenciam, neste caso, fortemente o resultado de clculo, pois estes valores podem ser determinados de forma incompleta.

Perdas em linhaAo transferir energia do inversor para o contador de alimentao do operador de rede ocorrem de forma limitada perdas em linha devido ao tipo e material do cabo utilizado. Devido a estas perdas em linha o valor PR pode ser reduzido.

Grau de rendimento do mdulo fotovoltaicoO grau de rendimento do mdulo fotovoltaico tem uma influncia decisiva na Performance Ratio do seu sistema fotovoltaico. Quanto mais elevado o grau de rendimento do mdulo fotovoltaico, mais elevado o valor PR (com condies gerais correspondentes como elevada radiao solar na localizao etc.).

Grau de rendimento do inversorSe o inversor instalado no seu sistema fotovoltaico tiver um elevado grau de rendimento, este pode levar a valores PR elevados. Os inversores SMA com um grau de rendimento superior a 90 % possibilitam valores PR superiores a 80 %.

Diversas tecnologias de clulas solares em mdulos fotovoltaicos e aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)H diversos tipos de clulas solares para mdulos fotovoltaicos. So instalados com maior frequncia os trs tipos de clulas solares que se seguem: clulas de silicone mono-cristalinas, clulas de silicone poli-cristalinas e clulas de pelcula fina. Se o aparelho de medio integrado no seu sistema fotovoltaico (p. ex. Sunny SensorBox) utilizar uma outra tecnologia de clulas solares que no a do seu mdulo fotovoltaico, podem ocorrer desvios ao calcular a Performance Ratio.

Degradao das clulas solaresA degradao resultante da idade das clulas solares leva ao longo dos anos a um valor PR inferior. Clulas solares mono-cristalinas e poli-cristalinas envelhecem at 20 % em 20 anos.

Alinhamento do aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)Se um aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox) um componente do seu sistema fotovoltaico e o alinhamento no corresponde aos mdulos fotovoltaicos do seu sistema fotovoltaico, isto pode levar a valores PR acima 100 % devido a radiao solar diferente.

Contedo1 O que a Performance Ratio?2 Que funo tem a Performance Ratio?3 Como calculada a Performance Ratio?Pr-requisitos para o clculoPerodo de anlise3.1 Clculo manual3.2 Clculo automtico

4 Que factores influenciam a Performance Ratio?4.1 Factores ambientaisTemperatura dos mdulos fotovoltaicosRadiao solar e perdasExistncia de sombra ou sujidade no aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)Existncia de sombra ou sujidade do mdulo fotovoltaico

4.2 Outros factoresPerodo de detecoPerdas em linhaGrau de rendimento do mdulo fotovoltaicoGrau de rendimento do inversorDiversas tecnologias de clulas solares em mdulos fotovoltaicos e aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)Degradao das clulas solaresAlinhamento do aparelho de medio (p. ex. Sunny SensorBox)

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