GC 13,4GW
GD 28,5GW
Com a consolidação e a rápida expansão do mercado de energia solar no Brasil torna-se necessário o uso de boas ferramentas para o auxílio na elaboração do projetos. Cada projeto possui condições que requerem soluções de instalação únicas.
Soluções padronizadas ou “prontas para usar” não são admissíveis na maior parte dos sistemas fotovoltaicos em função de inúmeras dificuldades como o tipo de telhado, a inclinação e a orientação do telhado, a localidade do projeto, o tipo de inversor, a presença de sombras, a distância entre os módulos e o inversor e muitos outros detalhes que quase sempre são ignorados pelos projetistas e instaladores.
Os softwares de projetos de sistemas fotovoltaicos são ferramentas essenciais para que o projetista possa elaborar soluções, simular resultados e consolidar o processo de criação de um projeto de maneira rápida e organizada.
As ferramentas computacionais diferem entre si em escopo, custo e facilidade de manuseio. Cada projetista tem suas necessidades específicas – para pequenos projetos a facilidade de desenhar em 3D para análise de telhados complicados de forma rápida é essencial, já para a construção de uma grande usina o ajuste fino dos dados da simulação é indispensável.
Este artigo busca comparar as principais ferramentas disponíveis no mercado a fim de auxiliar a escolha do software mais apropriado para cada projetista.
Ferramentas online
As ferramentas online têm como principal vantagem a sua portabilidade, isto é, podem ser acessadas de qualquer computador com internet e exigem pouco poder computacional.
Tipicamente também são as ferramentas mais intuitivas e de mais fácil integração com serviços de mapas, como o Google Maps, e costumam ter seu banco de dados de módulos e inversores atualizados mais frequentemente.
Entre as principais ferramentas online temos o HelioScope e o SolarEdge Designer. As duas ferramentas têm foco comercial, pois geram relatórios amigáveis e de fácil entendimento que podem inclusive ser compartilhados diretamente com o cliente.
SolarEdge Designer
O SolarEdge Designer é uma ferramenta de dimensionamento de sistemas gratuita, online e totalmente traduzida para o português.
Com interface intuitiva, o projetista pode alimentar o software com o endereço, com a foto aérea do local caso opte por não usar a foto do Google Maps (ferramenta já está integrada) e os dados de perfil de consumo do cliente.
Figura 1: Tela inicial do SolarEdge Designer com cadastro de dados básicos e vista aérea da área de instalação
Com os dados de perfil de consumo do cliente a ferramenta consegue estimar de forma satisfatória a quantidade de energia que será auto-consumida e a quantidade que será exportada, considerando as curvas de carga do perfil.
Também em sua página inicial é possível informar a configuração da rede elétrica disponível, informação que filtrará nas próximas etapas quais inversores podem ser selecionados.
Figura 2: Curva de carga ao decorrer do dia
A modelagem da implementação do sistema é completa e intuitiva, bastando poucos cliques para gerar um telhado simples e analisar suas sombras, com a vista podendo ser rapidamente alternada entre 2D e 3D para facilitar o desenho.
Esta ferramenta pode ser muito útil ao se analisar sombras ou para mostrar para o cliente a alocação dos módulos.
Figura 3: Visualização do posicionamento dos módulos e o modelo do telhado em 3D
Um dos diferenciais do SolarEdge Designer é a geração de um mapa de irradiância, onde as áreas do telhado que receberão mais luz solar ao longo do ano são destacadas por cores.
Figura 4: Mapa de irradiância do telhado. As zonas em roxo possuem a menor irradiância do telhado. Os tons de amarelo indicam as diferenças de irradiância
A ferramenta contém um banco de dados de módulos bem atualizado, com um grande catálogo de produtos dos principais fabricantes. Por se tratar de uma ferramenta da SolarEdge, a escolha de inversor está limitada aos produtos oferecidos pela mesma. É possível escolher a combinação de otimizador e inversor e desenhar manualmente ou de forma automática a distribuição dos condutores do arranjo.
Figura 5: Situação de ligações elétricas entre módulos
Com a configuração do sistema concluída, a ferramenta disponibilizará um relatório com estimativa de geração, detalhamento das perdas consideradas, informações sobre os componentes e detalhes de ligação elétrica.
Figura 6: Geração estimada com perfil de exportação de créditos
Figura 7: Neste gráfico é possível visualizar as perdas de energia em cada componente do sistema
HelioScope
O HelioScope é uma ferramenta de projeto de sistemas robusta, que permite ajustes finos na simulação e upload de dados meteorológicos, módulos e inversores.
A ferramenta trabalha de forma similar ao SolarEdge Designer ao alocar os módulos – desenha-se uma área na foto aérea do telhado e definem-se estratégias de preenchimento da área.
O software pode simular sistemas de solo, lajes, telhados inclinados e inclusive estruturas de carport e similares. A ferramenta também possui um ajuste mais fino de posicionamento das mesas, módulos, espaçamentos e angulações do que o SolarEdge Designer.
Zonas proibidas ou objetos de sombreamento são adicionados de forma intuitiva, podendo inclusive ser programados de forma que o software evite automaticamente alocar módulos onde o sombreamento excederá um certo limite de perdas estabelecido pelo usuário. Ao contrário da ferramenta da SolarEdge, não é possível alterar a visualização entre 2D e 3D.
Figura 9: Posicionamento dos módulos levando em conta a zona de sombreamento causada pela árvore
Figura 10: Efeitos de sombreamento por módulo calculados para um limite de perdas máxima de 8%
Quanto ao banco de componentes, o programa permite o upload de arquivos PAN e OND que contêm detalhes técnicos dos módulos e inversores que muitas vezes não são divulgados nos datasheets.
A escolha do próprio arquivo PAN e OND permite ao projetista mais controle sobre seus parâmetros de simulação e traz mais segurança para o cálculo de energia estimada.
Naturalmente, o software já contém um banco de dados padrão bem completo, assim como a ferramenta SolarEdge Designer. Também é possível cadastrar novos condutores e informar dados de resistividade.
Figura 11: Detalhes de arquivo PAN submetidos ao site. Nota-se um grande detalhamento das características do módulo
Ao selecionar os módulos e inversores, o programa calculará automaticamente (com base nos dados meteorológicos do local) quais os tamanhos de strings possíveis para serem adotados.
A configuração dos cabos e dispositivos extras CC e CA pode ser integrada ao projeto. Feito isso, na sessão “Electrical”, é possível desenhar de forma automática um diagrama unifilar da solução adotada, também sendo possível exportar para um formato CAD.
Figura 12: Diagrama unifilar gerado pelo programa. Também é possível adicionar combiner boxes e inversores paralelos do lado CA, entre outras coisas
Detalhado o sistema, o software prosseguirá para o cálculo de energia produzida. A informação é entregue em um relatório amigável, assim como a ferramenta anterior. O relatório pode ser exportado nos formatos .PDF ou .CSV.
Figura 13a: Relatório de geração e de perdas do sistema
Figura 13b: Relatório de geração e de perdas do sistema
Também é possível criar vários cenários de simulação, isto é, repetir a simulação alterando alguns parâmetros a fim de se comparar o efeito daquela mudança selecionada.
Na figura abaixo o valor de mismatch foi aumentado de 1% para 3% e as perdas na parte CA aumentaram de 0,5% para 1%.
Figura 14: Resultado de simulação para condições iniciais distintas
O HelioScope é uma solução paga, com custo mensal de US$ 99. Poré,m é possível testar o software de maneira gratuita por um período de 30 dias.
Conclusão
Ambas as ferramentas apresentam simulações satisfatórias e podem agilizar o dia a dia do projetista. As duas soluções cumprem bem o papel que apresentam: são ferramentas rápidas e intuitivas capazes de lidar com sistemas fotovoltaicos de qualquer tamanho, desde residenciais de pequeno porte até sistemas comerciais de médio porte e usinas solares.
O uso das ferramentas online em conjunto com o uso de ferramentas mais tradicionais como PVSyst e SOLergo é bem-vindo, pois o ganho em velocidade de se gerar um modelo 2D ou 3D da situação e obter estimativas sólidas de geração de energia agiliza muito o processo de elaboração e envio de propostas comerciais e pode até balizar quais soluções podem ser adotadas nos softwares tradicionais.
Em outras palavras, o projeto pode se concebido e esboçado com rapidez nas ferramentas online (Helioscope, SolarEdge Designer) e depois pode ser refinado, simulado e validado com precisão nas ferramentas tradicionais (PVSyst, SOLergo).
Uma questão importante é que, apesar de ser exclusiva para os inversores SolarEdge, a ferramenta designer permite simular qualquer tipo de sistema e é uma boa opção para quem não deseja investir no Helioscope, que é uma ferramenta paga.
A combinação do SolarEdge Designer com outras ferramentas como PVSyst e SOLergo constitui uma poderosa ferramenta para o projetista de sistemas fotovoltaicos.
