Con la consolidación y rápida expansión del mercado de energía solar en Brasil Es necesario utilizar buenas herramientas que ayuden en la preparación de proyectos. Cada proyecto tiene condiciones que requieren soluciones de instalación únicas.
Las soluciones estandarizadas o “listas para usar” no son aceptables en la mayoría de los sistemas fotovoltaicos debido a numerosas dificultades como el tipo de tejado, la pendiente y orientación del tejado, la ubicación del proyecto, el tipo de inversor, la presencia de sombras, la distancia entre los módulos y el inversor y muchos otros detalles que casi siempre son ignorados por diseñadores e instaladores.
El software de diseño de sistemas fotovoltaicos es una herramienta esencial para que los diseñadores desarrollen soluciones, simulen resultados y consoliden el proceso de creación de un proyecto de forma rápida y organizada.
Las herramientas computacionales difieren en alcance, costo y facilidad de uso. Cada diseñador tiene sus necesidades específicas: para proyectos pequeños, la facilidad de diseñar en 3D para analizar rápidamente tejados complicados es esencial, mientras que para la construcción de una planta grande, ajustar los datos de simulación es esencial.
Este artículo busca comparar las principales herramientas disponibles en el mercado para ayudar a elegir el software más adecuado para cada diseñador.
Herramientas en línea
Las herramientas en línea tienen la principal ventaja de su portabilidad, es decir, se puede acceder a ellas desde cualquier computadora con internet y requieren poca potencia informática.
También suelen ser las herramientas más intuitivas y más fáciles de integrar con servicios de mapas, como Google Maps, y tienden a actualizar su base de datos de módulos e inversores con mayor frecuencia.
Entre las principales herramientas online tenemos HelioScope y SolarEdge Designer. Ambas herramientas tienen un enfoque comercial, ya que generan informes amigables y fáciles de entender que incluso pueden compartirse directamente con el cliente.
Diseñador SolarEdge
O Diseñador SolarEdge es una herramienta gratuita en línea para dimensionar el sistema completamente traducida al portugués.
Con una interfaz intuitiva, el diseñador puede alimentar al software con la dirección, una foto aérea del lugar si decide no utilizar la foto de Google Maps (la herramienta ya está integrada) y los datos del perfil de consumo del cliente.
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Figura 1: Pantalla de inicio de SolarEdge Designer con registro de datos básicos y vista aérea del área de instalación
Con los datos del perfil de consumo del cliente, la herramienta puede estimar satisfactoriamente la cantidad de energía que autoconsumirá y la que exportará, considerando las curvas de carga del perfil.
También en su página de inicio es posible informar la configuración de la red eléctrica disponible, información que filtrará en los siguientes pasos qué inversores se pueden seleccionar.
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Figura 2: Curva de carga a lo largo del día
El modelado de la implementación del sistema es completo e intuitivo, bastando con unos pocos clics para generar un techo simple y analizar sus sombras, pudiendo la vista cambiar rápidamente entre 2D y 3D para facilitar el dibujo.
Esta herramienta puede resultar muy útil a la hora de analizar sombras o para mostrar al cliente la asignación de módulos.
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Figura 3: Visualización del posicionamiento de los módulos y el modelo de techo 3D
Una de las diferencias de SolarEdge Designer es la generación de un mapa de irradiancia, donde se resaltan en color las zonas del tejado que recibirán más luz solar durante todo el año.
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Figura 4: Mapa de irradiancia del techo. Las zonas en violeta tienen la irradiancia del techo más baja. Los tonos de amarillo indican diferencias en la irradiancia.
La herramienta contiene una base de datos de módulos bien actualizada, con un amplio catálogo de productos de los principales fabricantes. Al tratarse de una herramienta SolarEdge, la elección del inversor se limita a los productos que ofrece el mismo. Es posible elegir la combinación de optimizador e inversor y diseñar manual o automáticamente la distribución de los conductores en el arreglo.
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Figura 5: Situación de las conexiones eléctricas entre módulos.
Una vez completada la configuración del sistema, la herramienta brindará un informe con la generación estimada, detalle de las pérdidas consideradas, información de los componentes y detalles de la conexión eléctrica.
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Figura 6: Generación estimada con perfil crediticio exportador
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Figura 7: En este gráfico es posible visualizar las pérdidas de energía en cada componente del sistema.
Helioscopio
O Helioscopio es una robusta herramienta de diseño de sistemas que permite realizar ajustes en la simulación y carga de datos meteorológicos, módulos e inversores.
La herramienta funciona de manera similar a SolarEdge Designer al asignar módulos: se dibuja un área en la fotografía aérea del techo y se definen estrategias para llenar el área.
El software puede simular sistemas de suelo, losas, tejados inclinados e incluso estructuras de cocheras y estructuras similares. La herramienta también tiene un ajuste más preciso de la posición de la mesa, los módulos, el espaciado y las angulaciones que SolarEdge Designer.
Las zonas prohibidas u objetos de sombreado se agregan de forma intuitiva e incluso se pueden programar para que el software evite automáticamente asignar módulos donde el sombreado excederá un cierto límite de pérdida establecido por el usuario. A diferencia de la herramienta SolarEdge, no es posible cambiar la vista entre 2D y 3D.
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Figura 9: Colocación de los módulos teniendo en cuenta la zona de sombra provocada por el árbol
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Figura 10: Efectos de sombreado por módulo calculados para un límite máximo de pérdida del 8%
En cuanto al banco de componentes, el programa permite la carga de archivos PAN y OND que contienen detalles técnicos de los módulos e inversores que muchas veces no aparecen revelados en las hojas de datos.
Elegir su propio archivo PAN y OND le permite al diseñador tener más control sobre sus parámetros de simulación y brinda más seguridad al cálculo de energía estimada.
Naturalmente, el software ya contiene una base de datos estándar muy completa, así como la herramienta SolarEdge Designer. También es posible registrar nuevos conductores y proporcionar datos de resistividad.
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Figura 11: Detalles del archivo PAN enviados al sitio web. Hay gran detalle en las características del módulo.
Al seleccionar módulos e inversores, el programa calculará automáticamente (basándose en datos meteorológicos locales) qué tamaños de cadena son posibles de adoptar.
Es posible integrar en el diseño la configuración de cables y dispositivos CC y CA adicionales. Una vez hecho esto, en la sesión “Eléctrica” es posible dibujar automáticamente un diagrama unifilar de la solución adoptada, siendo también posible exportarlo a formato CAD.
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Figura 12: Diagrama unifilar generado por el programa. También es posible añadir cajas de combinación e inversores en paralelo en el lado de CA, entre otras cosas.
Una vez detallado el sistema, el software procederá a calcular la energía producida. La información se entrega en un informe fácil de usar, al igual que la herramienta anterior. El informe se puede exportar en formatos .PDF o .CSV.
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Figura 13a: Informe de generación y pérdida del sistema
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Figura 13b: Informe de generación y pérdida del sistema
También es posible crear varios escenarios de simulación, es decir, repetir la simulación cambiando algunos parámetros para comparar el efecto de ese cambio seleccionado.
En la siguiente figura, el valor del descalce aumentó del 1% al 3% y las pérdidas en la parte CA aumentaron del 0,5% al 1%.
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Figura 14: Resultado de la simulación para diferentes condiciones iniciales
HelioScope es una solución de pago, con un costo mensual de US$99. Sin embargo, es posible probar el software de forma gratuita durante un período de 30 días.
Conclusión
Ambas herramientas presentan simulaciones satisfactorias y pueden acelerar el trabajo diario del diseñador. Ambas soluciones cumplen bien su función: son herramientas rápidas e intuitivas capaces de abordar sistemas fotovoltaicos de cualquier tamaño, desde pequeños sistemas residenciales hasta sistemas comerciales medianos y plantas solares.
El uso de herramientas en línea junto con el uso de herramientas más tradicionales como SistemaPV y SOLergo es bienvenido, ya que ganar en rapidez a la hora de generar un modelo 2D o 3D de la situación y obtener estimaciones sólidas de generación de energía agiliza mucho el proceso de preparación y envío de propuestas comerciales e incluso puede orientar qué soluciones se pueden adoptar en el software tradicional. .
En otras palabras, el proyecto puede concebirse y esbozarse rápidamente utilizando herramientas en línea (Helioscope, SolarEdge Designer) y luego puede perfeccionarse, simularse y validarse con precisión utilizando herramientas tradicionales (PVSyst, SOLergo).
Un tema importante es que, a pesar de ser exclusiva de los inversores SolarEdge, la herramienta de diseño permite simular cualquier tipo de sistema y es una buena opción para quienes no desean invertir en Helioscopio, que es una herramienta paga.
La combinación de SolarEdge Designer con otras herramientas como PVSyst y SOLergo constituye una poderosa herramienta para el diseñador de sistemas fotovoltaicos.
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