Metodologia para análise de perdas por sombreamento em instalações fotovoltaicas

Abstract

Atualmente, a fonte solar tem ganhado destaque nas instalações de micro e minigeração distribuídas no Brasil. Essas instalações, localizadas em meio urbano, são mais suscetíveis a sombreamentos, que podem ser causados por árvores, edificações vizinhas, entre outros. Os efeitos causados por sombreamento em um sistema fotovoltaico podem ser estimados através de programas computacionais comerciais, porém com algumas limitações e dificuldades aos usuários. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação foi propor uma metodologia para a verificação e estimativa do impacto de sombreamentos em uma instalação fotovoltaica com o auxílio de programas gratuitos. Na metodologia proposta, um módulo é dividido em submódulos, de acordo com o número de diodos de desvio. Então, o procedimento se divide em três etapas: verificação de sombreamentos em uma instalação e estimativa da fração de área sombreada, cálculo da radiação incidente e estimativa da produção elétrica. A aplicação da metodologia foi exemplificada em três casos: uma instalação residencial, um estudo do impacto da posição retrato e paisagem de um módulo nas perdas por sombreamento e uma usina fotovoltaica Para isso, foram utilizados os programas computacionais SketchUp, EnergyPlus, RadiaSol 2 e Crearray. Depois, foi realizada uma comparação dos resultados obtidos para o primeiro caso estudado utilizando a metodologia proposta com os resultados obtidos pelo PVSyst. A metodologia proposta mostrou-se viável para os três casos analisados, porém o tempo necessário para cada simulação mensal no Crearray chegou a cerca de 10 horas no caso da usina fotovoltaica. Em comparação ao programa PVSyst, os resultados apresentaram algumas diferenças na potência do sistema, porém a diferença na energia diária e nas perdas por sombreamento foram em torno de 1%. Concluiu-se que a metodologia proposta é viável para análise de sistemas fotovoltaicos de micro e minigeração, tendo como possível limitação o tempo necessário para as simulações no Crearray.

Nowadays, the solar source has gained prominence in the distributed generation in Brazil. These systems, located in urban areas, are more susceptible to shading, which can be caused by trees, neighboring buildings, among others. The effects caused by shading in a photovoltaic system can be estimated through computer commercial programs, but with some limitations and difficulties for the users. In this context, the aim of this dissertation was the proposal of a methodology for the verification and estimation of the impact of shading in a photovoltaic system with the support of free computer programs. In the proposed methodology, a module is divided into submodules, according to the number of bypass diodes. The procedure is divided into three steps: shading verification in a system and estimation of shaded area fraction, calculation of incident radiation and estimation of electric production. The application of the methodology was exemplified in three cases: a residential installation, a study of the impact of the portrait and landscape position of a module on shading losses and a photovoltaic plant For this, the computational programs SketchUp, EnergyPlus, RadiaSol 2 and Crearray were used. Then, a comparison of the results obtained for the first case studied using the methodology proposed with the results obtained by PVSyst was performed. The proposed methodology proved feasible for the three cases analyzed, but the time required for each monthly simulation in the Crearray was about 10 hours in the case of the PV plant. In comparison to the PVSyst, the results presented some differences in the power of the system, however the daily energy and the shading loss differences were about 1%. It was concluded that the proposed methodology is feasible for the analysis of photovoltaic systems of distributed generation, but a possible limitation is the time required for the simulations in the Crearray.