Ferramentas_Dimensionamento_02
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Ferramentas de Dimensionamento
Sistema Solar Fotovoltaico
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OBJECTIVOS E CONTEÚDOSFerramentas de Dimensionamento
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Objectivos
• No final os formandos deverão ser capazes de:– Identificar softwares adequados ao
dimensionamento de sistemas solares FV;
– Dimensionar sistemas solares FV em softwares específicos para projecto de sistemas solares FV;
– Analisar e identificar as diferenças entre resultados obtidos no dimensionamento.
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Conteúdos
• SolTerm• SMA SunnyDesign• PVSOL Expert• Exemplos Práticos:
– Sistema FV ligado à rede;
– Sistema FV autónomo (consumo próprio).
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SOLTERMFerramentas de Dimensionamento
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Introdução
• Programa de análise de desempenho de sistemas solares (térmico e fotovoltaico);
• Concebido para as condições climáticas e técnicas de Portugal;
• Simulação numérico de balanços energéticos ao longo de um ano de referência;
• Tem associado um banco de 308 anos meteorológicos.
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Introdução
• O SolTerm permite substanciar:– Estudos de viabilidade de aplicação;
– Optimização de componentes e sistemas– Pré-dimensionamento e dimensionamento de
sistemas térmicos e fotovoltaicos;– Elaboração de cadernos de encargos;
– Avaliação de projectos– Educação e sensibilização em energia e
sustentabilidade.
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Legislação
• Contabilização da contribuição de sistemas de energias renováveis para o balanço energético de edifícios:– Sistema de Certificação energética, Decreto-Lei n.º
78/2006, de 4 de Abril;– O Regulamento dos Sistemas Energéticos de
Climatização em Edifícios, Decreto-Lei n.º 79/2006, de 4 de Abril;
– O Regulamento das Características de Comporta-mento Térmico dos Edifícios, Decreto-Lei 80/2006, de 4 de Abril.
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Legislação
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Dimensionamento
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Dimensionamento
Escolha do Concelho
Definição das obstruções
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Definição de obstruções
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Definição de obstruções
Abertura no horizonte Altura do obstáculo
SUL
20 m
30 m
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Definição de obstruções
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Sistema Fotovoltaico
Sistema PV
Módulos PV
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Sistema Fotovoltaico
Módulos Fotovoltaico
• Selecciona-se um modelo definido– Tecnologia– Características térmicas– Características eléctricas
• Define-se um novo modelo– Características do catálogo
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Armazenamento
Bateria
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Armazenamento
Características
• Construtivas– Tensão nominal por
elemento
• Eléctricas– Capacidade nominal– Resistência interna– Eficiência dos ciclos de
carga/descarga
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Inversores
Inversor
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Inversores
Características
• Eléctricas– Potência nominal– Eficiência nominal– Potência @ 10%
da carga– Eficiência @ 10%
da carga
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Inversores
Potência saída [W]Potência saída [%]
Eficiência
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Gerador Auxiliar
Gerador
O programa assume por defeito um gerador a diesel.
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Cargas
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Cargas
• Perfil de consumos– Consumo absoluto a
cada hora– Em w.h
• É possível repetir o mesmo perfil para todos os meses do ano
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Controlador
• Controlo:– Regulação do
uso da bateria e intervenção do gerador
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Análise energética
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Análise energética
Parâmetros
• E(rad) – e.m.d radiação solar global;
• E(PV) – e.m.d gerada pelo PV
• E(exc) – e.m.d dissipada;• E(apoio) – e.m.d.
fornecida sistema apoio;• Carga – e.m.d. solicitado
para consumo
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Análise energética
Optimização do sistema
• Reduzir o fornecimento de energia de apoio
• Optimizar a orientação• Reduzir a energia desperdiçada
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Benefícios Energia-Ambiente
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SMA SUNNYDESIGNFerramentas de Dimensionamento
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Sunny Design
• Software gratuito disponibilizado pela SMA Solar Technology, empresa alemã;
• O principal core-business é a venda de inversores;
• O software destina-se a técnicos da área e clientes finais;
• Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de todas as potências
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Dimensionamento
• Definição do gerador fotovoltaico:– Local, tipo de módulo, orientação, potência e
número de módulos
• Predefinição do inversor– Predefinição imediata ou selecção de
características do inversor
• Avaliação– Comprovação do funcionamento do sistema
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Características
• Banco de dados de todos os inversores (apenas da empresa em questão);
• Banco de dados de módulos PV;• Banco de dados de locais de instalação;• Suporte de sistemas com inversor
multi(string) ou com inversor central;• Avaliação energética;• Dimensionamento de cabos.
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Dimensionamento
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Dados do Projecto
Nome projecto
Localização
Temperatura
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Dados do Projecto
B/M tensão
Ligações trifásicas
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Sistema Fotovoltaico
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Sistema Fotovoltaico
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Sugestão de Inversor
3,6
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Escolha do Inversor
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Dimensionamento de cabos
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Consumo
• Sem consumo próprio (microgeração)• Habitação privada (consumo próprio)• Modo industrial (consumo da instalação)
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Resultados
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PVSOL EXPERTFerramentas de Dimensionamento
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PV*SOL Expert
• Desenvolvido pela empresa Dr. Valentin Energie Software GmbH de Berlim;
• O PV*SOL permite o desenho e a simulação de sistemas fotovoltaicos com ligação à rede e de sistemas autónomos;
• Este programa tem sofrido melhoramentos constantes, atingindo um nível funcional que faz dele uma ajuda extremamente útil.
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Características
• Base de dados de componentes;• Base de dados de climáticas;• Análise de sombreamento;• Análise energética;• Análise económica;• Dimensionamento 3D.
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PVSOL
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Selecção do tipo de sistema
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Dados gerais do sistema
Nome do Projecto
Dados climáticos
Módulo PV
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Base de dados de módulos PV
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Sistema PV
• Módulo PV• Orientação• Potência do sistema PV• Número de módulos
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Dados técnicos
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Dados Técnicos
Configuração do sistema PV
Sem ventilação
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Base de dados Inversor
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Verificação do Sistema PV
PV vs Inversor
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Diagrama do Sistema PV
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Simulação
Simulação
Relatório
Ef. Económica
Balanço Energia
Análise Gráfica
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Balanço de Energia
Resumo
Produção Anual7.334 kWh
Eficiência Sistema9,5%
Área40,94m2
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EXEMPLOS PRÁTICO IFerramentas de Dimensionamento
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Sistema PV ligado à rede
• Habitação unifamiliar em Sintra• Área de telhado disponível: 80 m2
(20,0x4,0m);• Telhado orientado a sul;• Sem sombreamentos;• O cliente pretende que o sistema forneça
a energia máxima possível;
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Características do painel
• Será considerada a utilização de painéis monocristalino (10m2/kWp) .
• Especificações técnicas:
Variável Valor
Pmáx. 165 Wp
Dimensão 1,61x0,81m
Tensão Nominal 24V
VMPP (a 25ºC) 35,35 V
IMPP (a 25ºC) 4,67 A
VOC (a 25ºC) 43,24 V
Isc (a 25ºC) 5,10 A
Tc (Voc) -168 mV/ºC
Tc (Isc) 2,0 mA/ºC
Curva I-V 1,3
NOCT 45ºC
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Dimensionamento-Solterm
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Sistema Fotovoltaico
![Page 64: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/64.jpg)
Sistema FotovoltaicoVariável Valor
Pnom. 165 Wp
Dimensão 1,61x0,81m
Tensão Nominal 24V
VMPP (a 25ºC) 35,35 V
IMPP (a 25ºC) 4,67 A
VOC (a 25ºC) 43,24 V
Isc (a 25ºC) 5,10 A
Tc (Voc) -168 mV/ºC
Tc (Isc) 2,0 mA/ºC
Curva I-V 1,3
NOCT 45ºC
![Page 65: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/65.jpg)
Sistema Fotovoltaico
• Curva de tensão (V) - currente (I) e factor de idealidade
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Sistema Fotovoltaico
Módulos em série
Módulos em paralelo
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Sistema Fotovoltaico
20,0 m
4 m
Área instalada=43,0 m2
Potência instalada=5,4 kW
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Inversor
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Inversor
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Análise Energética
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Benefícios Energia-Ambiente
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SMA SunnyDesign
![Page 73: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/73.jpg)
Sistema Fotovoltaico
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Inversor
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Inversor/Compatibilidade
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Dimensionamento Cabos
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Consumo próprio
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Vista Geral dos Resultados
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PVSOL
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Novo Projecto
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Definição do Sistema
Nome do Projecto
Dados climáticos
Módulo PV
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Selecção do módulo PV
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Sistema PV
• Módulo PV• Orientação• Potência do sistema PV• Número de módulos
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Dados técnicos
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Dados Técnicos
Configuração do sistema PV
Sem ventilação
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Inversor
Sem ventilação
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Selecção do Inversor
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Verificação do Sistema PV
PV vs Inversor
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Diagrama do Sistema PV
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Simulação
Simulação
Relatório
Ef. Económica
Balanço Energia
Análise Gráfica
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Balanço de Energia
Resumo
Produção Anual7.334 kWh
Eficiência Sistema9,5%
Área40,94m2
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EXEMPLOS PRÁTICO IIFerramentas de Dimensionamento
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Sistema PV autónomo
• Habitação de férias em Faro;
• Área de telhado disponível: 60 m2;
• Telhado orientado a sul com uma inclinação de 30º;
• Sem sombreamentos.
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Sistema PV autónomo
• O cliente pretende um sistema que alimente os equipamentos que se encontram na habitação;
• Os equipamentos são os seguintes:– Lâmpadas;– Televisão;– Frigorífico;– Computador;– Microondas;– Secador;– Rádio.
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Equipamentos
Aparelhos Potência [W] Tempo [h] Energia [Wh]
2 lâmpadas no quarto 1 14 1 14
3 lâmpadas na sala 36 3 108
Frigorífico 150 7 1.050
Microondas 1.000 0,25 250
Computador 250 1 250
1 lâmpada no quarto 2 12 0,5 6
Televisão 100 5 500
Total 1.562 17,75 2.178
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Sistema Fotovoltaico
• Tendo em consideração as perdas do sistema de 20% o Ereal = 2.614 Wh.
• Vamos utilizar um módulo com 175 Wp de potência nominal e 5,1amp.
• Precisamos de saber estimar uma potência de referência para dimensionar:
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Dimensionamento
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Sistema Fotovoltaico
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Módulo PV
• Kyocera Kd210;
• Si policristalino• Tensão nominal de
12V• Potência nominal de
210,1 Wp
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Controlar de Carga
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Bateria
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Bateria
![Page 103: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/103.jpg)
Bateria
• Característica de baterias
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Inversor
![Page 105: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/105.jpg)
Análise Energética
![Page 106: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/106.jpg)
Análise Energética
Redução para 1,1%
>n.º de bateriasSistema PV mais caro!
![Page 107: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/107.jpg)
Benefícios Energia-Ambiente
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EXEMPLOS PRÁTICO IIIFerramentas de Dimensionamento
![Page 109: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/109.jpg)
Bomba Solar
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Bomba Solar
• Um cliente tem uma quinta localizada em Évora com um poço, para o qual pretende instalar uma bomba de água;
• O Poço tem uma profundidade de 25 m;• A água será principal para irrigação de
campos, assumindo uma necessidade de cerca de 2,6 m3/h.
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Selecção da bomba
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Sistema Solar
![Page 113: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/113.jpg)
Controlador de carga
![Page 114: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/114.jpg)
Bateria
![Page 115: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/115.jpg)
Inversor
![Page 116: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/116.jpg)
Inversor
![Page 117: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/117.jpg)
Inversor
![Page 118: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/118.jpg)
Cargas
![Page 119: Ferramentas_Dimensionamento_02](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051418/563db8ed550346aa9a984958/html5/thumbnails/119.jpg)
Análise Energética