Modelagem 3D com drones em projetos de geração solar

Modelagem 3D visa auxiliar a decisão sobre os melhores locais para a colocação dos painéis

Os profissionais do setor fotovoltaico precisam usar todas as tecnologias ao seu alcance para garantir o máximo desempenho dos projetos de energia solar. Em locais ou telhados com a incidência de sombras, especialmente em regiões urbanas, é recomendável realizar a modelagem tridimensional (3D) do sistema já na fase de concepção do projeto. A modelagem 3D é empregada em softwares como o PVSyst para auxiliar a decisão sobre os melhores locais para a colocação dos painéis solares, bem como para realizar a previsão da geração da energia quando as sombras não puderem ser evitadas. Não se recomenda fazer um projeto fotovoltaico sem o conhecimento do impacto das sombras, qualquer que seja o tamanho do projeto. Muitas vezes o estudo de sombras é ignorado por profissionais que ainda têm pouco conhecimento sobre o assunto e principalmente por clientes, que desconhecem o efeito das sombras sobre o desempenho dos sistemas que estão adquirindo. A rotina do projetista de sistemas fotovoltaicos envolve sempre uma visita prévia ao local da instalação para o levantamento das medidas do prédio, medidas do telhado, obtenção de curvas de níveis (em instalações em solo) e conhecimento de possíveis objetos que podem causar sombreamento. Com as medidas em mãos o profissional pode realizar a modelagem da construção e do sistema fotovoltaico. O modo tradicional de se realizar a modelagem 3D é através de softwares gráficos como AutoCAD, Sketchup ou a própria ferramenta gráfica do software de simulação solar, como o PVSyst. Um modelo 3D simples, com poucos detalhes, pode ser suficiente para o propósito da modelagem do sistema fotovoltaico. Esse modelo 3D pode ser desenvolvido no próprio PVSyst pelo projetista do sistema fotovoltaico ou pode ser importado para dentro do software a partir de um arquivo externo criado por outro profissional. Se um modelo 3D simples não for suficiente e se um modelo mais complexo for necessário, o projetista do sistema fotovoltaico tem a possibilidade realizar a captura de um modelo tridimensional com o emprego de um drone. Além da facilidade de modelagem, o sobrevoo do telhado com um drone evita a necessidade de subir ao telhado, eliminando o risco de acidentes, o risco de quebrar telhas ou mesmo o risco de erros nas medidas. A modelagem 3D com drone melhora a qualidade dos dados coletados, otimiza o tempo do projetista, reduz custos e permite elaborar um projeto de geração com maior precisão, apenas com a utilização de algumas ferramentas que podem estar à disposição de todos os profissionais do setor.

Drone: um excelente investimento

Para realizar o processo de modelagem 3D do local de instalação, a principal ferramenta é o drone. É ele que sobrevoa o local e captura as imagens que servirão de suporte para a construção do modelo. No mercado atualmente encontramos drones de diferentes marcas e preços, que conseguem fazer o que iremos propor neste artigo. Qualquer que seja o seu drone, ele é um bom investimento. Não somente pelo fato de você poder obter modelos 3D, mas também porque o drone fornece sempre um grande auxílio nas visitas, reduzindo custos de mobilização de pessoas e tempo.

Figura 1: Console de controle de voo de um drone da marca DJI

Modelagem 3D: potencializando projetos com um drone

A modelagem 3D a partir de imagens obtidas com um drone consiste, resumidamente, na sobreposição de imagens capturadas em ângulos e posições diferentes. É assim que conseguimos mapear um objeto, definir sua altura e posteriormente analisar seu impacto na usina solar, ou definir as características de um telhado de instalação, anotando sua orientação e inclinação, sem ter que correr o risco de subir no mesmo. Para realizar a modelagem 3D é preciso inserir um pouco de inteligência artificial no uso do drone. O drone (ainda) não faz todo o processo sozinho. Porém o processo é relativamente simples, como veremos a seguir. Devemos ter acesso, além do drone, a um software no qual se possa programar um plano de voo. O plano de voo é necessário para que o drone seja coordenado e registre as imagens de forma automatizada. No plano de voo define-se a região a ser sobrevoada, a distância que cada imagem deve ter e a altura de sobrevoo. O restante o drone faz sozinho. Em seguida, outro software vai processar essas imagens, fazendo a sobreposição das mesmas e entregando o modelo tridimensional.

Figura 2: Plano de voo para modelagem 3D de uma planta de 255 kWp. Crédito: Igor/Disol
Figura 2: Plano de voo para modelagem 3D de uma planta de 255 kWp. Crédito: Igor/Disol
Figura 3: Modelagem 3D de uma planta de 255 kWp. Crédito: Igor/Disol
Figura 3: Modelagem 3D de uma planta de 255 kWp. Crédito: Igor/Disol

No mercado há diversas opções de softwares que realizam essas tarefas (de plano de voo e captura de imagens). Algumas ferramentas realizam as duas tarefas simultaneamente ou de forma separada, algumas disponibilizam os planos de voo de forma gratuita e inúmeros delas possuem versões de teste que liberam um tempo de avaliação ou algumas funcionalidades grátis. Fica a critério do usuário escolher o software que mais agrada ao seu perfil de projetista. Exemplos de softwares que realizam planos de voo: Dronedeply, DJI Ground Station Pro, Skydrones, Precision Flight e Pix4D. As imagens, depois de coletadas durante o voo, são reunidas e processadas em um software como o Agisoft Metashape.

Figura 4: Imagens coletadas durante um voo com drone
Figura 5: Alinhamento das imagens para processamento no software Agisoft Metashape
Figura 5: Alinhamento das imagens para processamento no software Agisoft Metashape

Usando o modelo 3D no PVSyst

O PVSyst é um software de simulação que permite estimar a geração de energia do sistema solar. É importante realizar a simulação do sistema em softwares como o PVSyst para determinar, entre outras coisas, o impacto das sombras na geração. A simulação possibilita uma análise detalhada de perdas,  o que nos fornece uma gama de informações para corrigir problemas já na fase do projeto inicial. Com a modelagem 3D realizada, conseguimos inseri-la facilmente no PVSyst para simular a geração em diversos cenários. O modelo 3D obtido com drone é mais preciso do que aquele realizado por meio de desenhos, pois possui as dimensões e distâncias reais dos objetos existentes no projeto.

Figura 6: Modelo 3D usado no PVSyst para a análise de sombreamento
Figura 6: Modelo 3D usado no PVSyst para a análise de sombreamento

Definido o cenário ideal, o próprio modelo serve de suporte para o projeto executivo, permitindo a realização do ajuste do local de instalação, além da definição das particularidades das strings e da forma mais segura e fácil de instalar. Com essa otimização de projeto, aumentamos nosso poder na tomada de decisão, tornando o projeto mais assertivo e reduzindo o esforço do projetista. Conseguimos também entregar um relatório final de geração ao cliente, o que estreita nossas relações com base em números, calculados de forma precisa, no projeto de geração.

Figura 7: Modelo 3D construído no software Agisoft Metashape
Figura 7: Modelo 3D construído no software Agisoft Metashape
Figura 8: Modelo 3D importado no PVSyst
Figura 8: Modelo 3D importado no PVSyst
Figura 9: Gráfico de sombreamento obtido no PVSyst empregando um modelo 3D
Figura 9: Gráfico de sombreamento obtido no PVSyst empregando um modelo 3D

Conclusão

O drone é uma ferramenta poderosa para o projetista de sistemas fotovoltaicos. Além de tarefas mais simples como inspeção de telhados e terrenos, o drone pode ser empregado para o levantamento preciso de modelos tridimensionais. Os modelos tridimensionais carregam todas as informações sobre as formas e as dimensões dos prédios e dos objetos capturados em imagens aéreas. O processo de obtenção de modelos 3D poupa o trabalho de modelagem por meio de desenhos e traz mais precisão e confiabilidade para os projetos fotovoltaicos.  

 

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Imagem de Igor Rodrigues dos Santos
Igor Rodrigues dos Santos
Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de Goiás especialista em Gerenciamento de obras, qualidade e desempenho da construção civil. Atualmente é Diretor de Engenharia e Sócio Proprietário da empresa DI-SOL Energia Solar, sendo responsável por toda parte construtiva de todas as instalações fotovoltaicas da empresa, somando aproximadamente cinco anos de experiência.

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