Apostila_Curso_Solar_Modulo_II_PVsyst_Revisao2

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www.sel.eesc.usp.br/cursosolar/
Prof. Dr. Elmer Pablo Tito Cari
Eng. Leandro do Nascimento
São Carlos
2020
http://www.eesc.usp.br/cursosolar/
Sumário
1 Projeto preliminar 5
1.1 Local e caracteŕısticas meteorológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Caracteŕısticas do horizonte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Caracteŕısticas do sistema fotovoltaivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Resultados da simulação energética do projeto . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Projeto completo 17
2.1 Importando da internet uma nova localização . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1 Criando um um novo arquivo de dados metereológicos (*.SIT) . . . 22
2.1.2 Criando um um novo arquivo simulação horária dos dados (*.MET) 24
2.2 Variações da simulação e orientação dos módulos FV . . . . . . . . . . . . 26
2.2.1 Variações da simulações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.2 Orientação dos módulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3 Especificação dos módulos e dos inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.1 Potência do sistema fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Módulos fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.3 Inversores fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.4 Arranjo das strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4 Caracterização do horizonte, perdas e avaliação econômica . . . . . . . . . 34
2.5 Configurando sombras próximas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.6 Simulação energética sem considerar sombras próximas e considerando as
sombras próximas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3 Construindo um modelo em 3D para simulação de geração energética 37
3.1 Funções básicas de seleção e visualização e orientação . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Inserindo blocos de diferentes formatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 Inserindo o bloco 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4 Inserindo o bloco 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.5 Inserindo o bloco 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3
1 Projeto preliminar
O projeto preliminar consiste em um dimensionamento com uma avaliação mais simples
do sistema fotovoltaico, ou seja, nem sobreamentos próximos, nem modelos fabricantes
dos equipamentos, etc. O projeto preliminar leva em conta as grandezas como quantidade
de energia gerada, potência de pico do sistema e localidade. Assim como o próprio nome
diz, este projeto serve para fazer uma análise preliminar de viabilidade e orçamentos a
grosso modo do projeto do SF, se for o caso.
No PVsyst, o projeto preliminar pode ser realizado em:
• sistemas on-grid (“Grid-Conected”);
• sistemas off-grid (“Stand alone”);
• sistemas de bombeamento (“Pumping”)
Para realizar o projeto preliminar de sistemas FV procede-se da seguinte forma: assim
que se iniciar o software PVsyst se abrirá a janela mostrada na Figura 1. Nesta, aperte o
botão “Preliminary design” e em seguida aperte o botão “Grid-Connected”.
Figura 1: Janela do PVsyst em que é escolhida a opção de projeto preliminar
Logo após, será a aberta uma janela com a representação de uma residência com um
sistema FV genérico, como mostrado na Figura 2. Nesta parte serão configurados o local
da instalação, as caracteŕısticas do horizonte e, em seguida, as caracteŕısticas do sistema a
ser instalado, tais como, inversores e módulos fotovoltaicos. Nesta janela, entre no botão
“Site and Meteo”.
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Figura 2: Janela do PVsyst que dá acesso às configurações de local da instalação
1.1 Local e caracteŕısticas meteorológicas
Depois disso se abrirá a janela “Project’s location” da Figura 3. Nesta deve ser inserido
o nome do projeto no quadro “Project name”, deve ser selecionado um páıs no campo
“Country” e uma localidade no campo “Site”. Por fim pressione o botão “OK” para
confirmar os dados inseridos.
Como pode ser notado, ainda na Figura 3, foi utilizado como exemplo de nome de
projeto “Projeto Teste 01” e a localização de “São Carlos” no “Brasil”.
Figura 3: Janela do PVsyst que permite configurar o local da instalação
6
1.2 Caracteŕısticas do horizonte
No projeto preliminar é posśıvel incluir sombras distantes que terão interferência nos
raios solares em certos peŕıodos do dia, e consequentemente, na geração de energia. As
sombras distantes tratam-se de irregularidades no horizonte, como por exemplo, montanhas
que durante o nascer ou durante o pôr do sol obstruem, mesmo que bem pouco, a passagem
dois raios solares até o sistema fotovoltaico.
De volta na janela da Figura 46, com a representação da residência, aperte o botão
“Horizon” para ter acesso à configurações do horizonte.
Figura 4: Janela do PVsyst que dá acesso às configurações do horizonte
A janela “Horizon (far Shadings) definition at localidade” é aberta então.
Esta janela traz um gráfico que contém as informações refetentes à posição e ângulo
azimutal dos raios solares a cada hora do dia em determinada localidade (no caso do
exemplo: lacalidade de Fortaleza - CE). Também é possivel ler, importar, salvar ou
imprimir os estes dados do gráfico como destacado na Figura 5.
Observando de mais de perto o gráfico da mostrado na janela da Figura 5, na região
circulada e com os dizeres “Pontos de ajuste utilizando o mouse”, nota-se que há uma
reta vermelha passando sobre o eixo “x”do ângulo azimutal. Esta reta tem quatro pontos
em destaque na sua extensão, os quais podem ser arrastados com o mouse na horizontal
e vertical, montando assim o perfil do contorno de uma montanha no horizonte. Esse
artif́ıcio é utilizado para que a simulação fique o mais próxmia posśıvel da situação real.
No exemplo abordado aqui, por tratar-se de uma interferência bem pequena na linha
do horizonte, não serão colocadas sombras distantes. Assim basta apertar o botão “OK”.
7
Figura 5: Janela do PVsyst que permite configurações do horizonte
1.3 Caracteŕısticas do sistema fotovoltaivo
Novamente na janela com a representação de uma residência com um sistema FV
genérico, acione o botão “System” para configurar as caracteŕısticas do sistema, assim
como apontado na Figura 6.
Figura 6: Janela do PVsyst que dá acesso às configurações de local da instalação
8
É posśıvel realizar projeto especificando a Potência pico do sistema FV em [kWp],
e assim, no final da simulação, obter os resultados referentes à Produção anual de
energia em [MWh/ano], ou vice-versa. No caso exemplo que será apresentado aqui será
feito um um projeto especificando-se a Potência pico do sistema FV para que ao final da
simulação seja obtida a energia média anual gerada, juntamente com a energia de cada
mês.
Será aberta na sequência a janela “System Specification”. Como destacado na Figura
7, é posśıvel selecionar a opção “Nominal Power [kWp]” ou a opção “Annual yield
[MWh/year]” para especificar a potência pico ou a energia anual exigida do sistema,
respectivamente. Na campo de preenchimento mais abaixo é inserido o valor numérico
da potência ou da energia. No caso do exemplo apresentado escolheu-se especificar uma
potência pico de 4,0 kWp.
Figura 7: Janela do PVsyst que especifica a entrada do sistema em energia ou potência
A seguir, ainda na mesma janela “System Specification”, são inseridos os valores
numéricos, em graus, do ângulo de inclinação do módulo fotovoltaico dentro do campo
“Tilt [ ◦]” e também o ângulo azimutal, em graus, no campo “Azimuth [ ◦]”, assim
como ilustrado na Figura 8.
Como pode ser notado, no exemplo aqui apresentado foiutilizado uma ângulo de
inclinação do módulo fotovoltaico de 22◦ e ângulo azimutal de −30◦, ou seja, voltado mais
para leste.
Quando se aperta o botão bf “Show Optimisation” (Figura 8), são mostrados dois
gráficos de otimização, tanto para o ângulo de inclinação, quanto para o ângulo azimutal.
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Figura 8: Janela do PVsyst que especifica a entrada do sistema em energia ou potência
Os gráficos de otimização, destacados na Figura 9, trazem uma curva verde contendo
um ponto, indicando, por sua vez, a posição atual da configuração.
Uma outra forma de configurar esse valores de ângulos é utilizando o mouse. Para
tanto basta arrastar os pontos vermelhos nas figuras em destaque também na Figura 9.
Depois de tais configurações realizadas, aperte o botão “Next”.
Figura 9: Janela do PVsyst trazendo em destaque os gráficos de otimização da orientação
dos módulos fotovoltaicos
10
A útltima etapa de configuação do sistema fotovoltaico é a definição de tipos de
módulos, tecnologia, montagem e ventilaçao deles, de acordo com a janela apresentada
na janela da Figura 10. Depois de escolhidas as opções compat́ıveis aperte o botão “Next”
Tipo de módulo na opção “Modul Type”, que pode ser:
• Padrão (“Standard”);
• Translúcido (“Translucide Custom”);
• Não definido ainda (“Not yet defined”);
Disposição de montagem na opção “Mounting disposition”, que pode ser:
• Telhado plano (“Flat roof”);
• Telhado inclinado (“Facade or tilt roof”);
• Fixado no solo (“Grounded based”);
Tipo de tecnologia “Technology”, que pode ser:
• Monocristalino (“Monocrystalline cells”);
• Policristalino (“Polycrystalline cells”);
• Filme fino (“Thin film”);
Ventilação na opção “Ventilation property”, que pode ser:
• Ao ar livre (“Free standing”);
• Ventilado (“Ventilated”);
• Sem ventilação (“No ventilation”);
Figura 10: Janela do PVsyst em que são configurados os tipos de modulos, sua montagem,
tecnologia e ventilação
11
1.4 Resultados da simulação energética do projeto
Depois de configurados a localização, o horizonte e as caracteŕısticas do sistema
fotovoltaico, já é posśıvel coletar os resultados referentes à simulação. Para isso, de volta
na janela com a representação de uma residência com um sistema FV genérico da Figura
11, aperte o botão “Results”.
Figura 11: Janela do PVsyst em que é selecionada a opção de mostrar os resultados da
simulação
Para os resultados da simulação é aberta a janela “Results” da Figura 12, contendo
um gráfico de barras. Neste, a cor vinho mostra a Irradiância global horizontal em
[kWh/m2 · dia] pra cada mês do ano e também a média anual. Já a cor verde mostra a
Irradiância global no plano inclinado de forma análoga ao anterior.
Figura 12: Janela do PVsyst apresentando os ı́ndices de irradiação global horizontal e
radiação global do plano inclinado
12
Selecionando-se o segundo botão indicado na Figura 13 alterna-se para a apresentação
de outro gráfico em barras, agora trazendo a Geração de energia elétrica em [kWh/dia]
durante o ano e também em cada mês.
Também é mostrado no canto superior direito da janela a geração de energia elétrica
durante o ano em [MWh/ano], juntamentedurante com a indicação da área requerida de
coletores [m2], para tal geração.
Figura 13: Janela do PVsyst apresentando a geração anual de energia do sistema
Os próximos resultados são acessados apertando o botão indicado na Figura 14, que,
por sua vez, mostra uma tabela númerica com os dados apresentados nos gráficos anteriores
(Figuras 12 e 13). A tabela traz detalhadamente, em cada mês do ano, as irradiâncias
em [kWh/m2 · dia] e a energia gerada em [kWh].
Figura 14: Janela do PVsyst apresentando em um tabela os dados simulados
13
A Figura 15 traz os custos do projeto. Esta Janela é acessada quando aperta-se o
botão indicado no lado esquerdo da figura.
É posśıvel inserir: a moeda de preferência [R$, US$, etc]; inserir o custo dos módulos
fotovoltaicos em [R$/Wp]; inserir as informações de duração e juros de um posśıvel
financiamento e diversas outras informações mais detalhadas apertando-se o botão “Edit
cost”. (Vide Figura 15). Entretanto, esse detalhamento será feito mais na frenet.
Figura 15: Janela do PVsyst que permite configurar os curstos do projeto
Um relatório com os dados finais da simulação referentes à irradiação, potência, área
requerida e geração de energia, podem ser impressos e também salvos ou mesmo impressos
no formato de arquivo PDF, por exemplo.
Para imprimir o relatório da simulação do projeto preliminar aperte o botão “Print”
indicado na Figura 16 e em seguida aperte o botão “Save to PDF” da Figura 17. (Obs.:
nesta Figura ainda há a possibilidade de atribuir algumas configurações ao relatório da
simulação que será impresso, tais como apontado) Depois disso, basta escolhar o local de
seu computador onde o relatório será salvo, atribuir um nome clicar no botão “Salvar”.
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Figura 16: Janela do PVsyst onde é selecionada a opção de imprimir o relatório da
simulação
Figura 17: Janela do PVsyst que configura o relatório da simulação antes de salva-lo
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Por fim, o relatório será salvo no local indicado e basta fechar a janela “Print options”
da Figura 17 e, em seguida, terminar o procedimento, apertando o botão “OK” da Figura
16.
Figura 18: Relatório da simulação do projeto preliminar gerado em formato PDF
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2 Projeto completo
No projeto é realizada uma caracterização completa e análise do comportamento
do sistema fotovoltaico, levando-se em consideração, sombras do horizonte, sombras
próximas do sistema, caracteŕısticas 3D do local, detalhados os fabricantes e modelos dos
equipamentos utilizados, etc. Enfim, o projeto é minimamente detalhado e estudado com
resultados de performaces, perdas e simulações visuais.
No PVsyst, um projeto completo pode ser realizado em:
• sistemas on-grid (“Grid-Conected”);
• sistemas off-grid (“Stand alone”);
• sistemas de bombeamento (“Pumping”)
• sistemas de corrente cont́ınua (“DC Grid”)
Para realizar um projeto completo de sistemas FV on-grid procede-se da seguinte forma:
assim que se iniciar o software PVsyst se abrirá a janela mostrada na Figura 19. Nesta,
aperte o botão “Project design” e em seguida aperte o botão “Grid-Connected”,
caso seja um sistema on-grid conectado à rede.
Figura 19: Janela do PVsyst em que é escolhida a opção de projeto completo on-grid
A janela “Project: New.PRJ” se abrirá. Nesta escolha a opção “Create a new
project” da aba “Project” como indicado na Figura 20 para criar um novo projeto.
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Figura 20: Janela do PVsyst em que é criado um novo projeto completo on-grid
Figura 21: Janela do PVsyst em que é nomeado o projeto
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Na janela “Project: NovoProjeto02.PRJ”, no campo de preenchimento “File name”,
é posśıvel atribuir o nome que o projeto será salvo no computador, como segue detalhado
na Figura 21 (aconselha-se que este nome não tenho espaço entre os caracteres. ex:
“NovoProjeto02”). Já o campo de preenchimento “Projects’s name” deverá receber o
nome descrito do projeto, dessa vez mais especificado (no exemplo apresentado, o projeto
recebe o nome caracteŕıstico de “Projeto da Casa Potencia 4kW”).
2.1 Importando da internet uma nova localização
Novamente na janela “Project: NovoProjeto02.PRJ”, existe o campo “Site File”, que
indica a localização exata ou mais próxima de onde será instalado o sistema FV e também
o campo “Meteo File”, que por sua vez, indica os dados metereológicos utilizados na
simulação. Ambos os campos são preenchidos com aruivos já existentes em uma biblioteca
do programa PVsyst. Para selecionar uma opção de localidade aperte o ı́cone com o
desenho de uma “lupa”como mostra a Figura 22
Figura 22: Janela do PVsyst em que é selecionada a localidade da instalação
Depois de apertado o botão da“lupa”a janela “Component choice” da Figura 23 se
abrirá. Nesta o software oferece algumas opções de localidades já registradas como exemplo,
porém, na maioria da vezes, a localidade em que seu projeto será há realidado não estará
cadastrado e será necessário importar dados de uma nova localidade da internert clicando
no botão “New”.
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Figura 23: Janela do PVsyst em que seleciona-se uma localidade ou cria-se uma nova
Caso alguma das mensagens de erro apresentadas na Figura 24 apareça posteriormente:
“This page can’t load Google Maps correctly” ou “Could not find this address: 46.17,6.14.
Status REQUEST DENIED”, basta clicar no botão “OK” em ambas as situações.
Figura 24: Mensagens de erro que podem aparecer durante a criação de uma nova
localização no PVsyst
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Depois disso, na janela “Geographic site parameters, new site” apresentada na Figura
25 coloque o cursor do mousa na área destacada. Logo após, utilize o ”scroll”do mouse,
ou seja, o comando de aproximação e afastamento, até que seja posśıvel observar o mapa
mundi como apresentado posteriormente na Figura 26
Figura 25: Janela do PVsyst que permite acessar o mapa mundi
Já diante da visão do mapa mundi, ainda utilizando o mouse, vá aproximando o mapa
até chegar na localidade de sua preferência. Obs.: essa aproximação é muito fina e é
posśıvel encontrar o ponto exato da instalação do sistema fotovoltaico.
Figura 26: Janela do PVsyst que permite escolher no mapa mundi a exata localidade
21
2.1.1 Criando um um novo arquivo de dados metereológicos (*.SIT)
Depois de encontrada a localidade, clique sobre a mesma. Dessa forma, aparecerão
as coordenadas de latitude e longitude do ponto selecionado no lado direito da janela da
Figura 26, assim como indicado. Então, por fim, aperte o botão “Import” para dar
continuidade na importação dos dados no ponto selecionado.
(Obs.: A localidade tomada no exemplo foi a cidade de Franca no interior do estado
de São Paulo, de latitude −20, 54◦ e longitude −47, 40◦).
A Figura 27 traz a próxima janela, que recebe o nome da localidade no campo de
preenchimento “Site name” e o nome do páıs no campo “Country”.
Figura 27: Janela do PVsyst em que seleciona-se o banco de dados meteorológicos
Também é posśıvel selecionar de qual Banco de dados meteorológicos serão coletados os
dados, como apresentado na Figura 27. Neste caso o software PVsyst traz duas opções de
banco de dados: Meteonorm 7.1, pertencente à um empresa Súıça ou o NASA-SSE, que
por sua vez, traz dados de muitos satélites do (Surface Meteorology and Solar Energy) da
NASA. Por fim, basta apertar o botão “Import” para importar os dados meteorológicos.
Obs.:No exemplo mostrado na Figura 27 foi utilizado o nome da localidade “Região
central de Franca -SP”, da cidade de Franca no “Brazil”. O banco de dados meteorológicos
do qual foram importados os dados foi “Meteonorm 7.1”.
Depois de importados os dados da internet, os memos serão apresentados como mostra a
Figura 28. Os dados tratam-se dos valores mensais e da média anual da Irradiação global
horizontal, da Irradiação difusa horizontal, da Temperutura e da velocidade do
vento. Ainda há como selecionar as unidades em que a radiação vai aparecer na tela (
[kWh/m2 · dia] ou [kWh/m2 ·mês], por exemplo).
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Em seguida aperte o botão “OK”.
Figura 28: Janela do PVsyst que apresenta os dados meteorológicos importados
A janela “Save the geografical site file” mostrada na Figura 29 se abrirá para que o
arquivo de dados importados com a extenção *.SIT seja salvo. Clique então no botão
“Save” e, em seguida, clique em “OK” na próxima janela de confirmação da Figura 30.
Figura 29: Janela do PVsyst que dá o nome ao arquivo de localidade *.SIT
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Figura 30: Janela de confirmação do salvamento
2.1.2 Criando um um novo arquivo simulação horária dos dados (*.MET)
Logo em seguida o software também perguntará se deja gerar um arquivo de simulação
horária a partir da localidade. Esse arquivo de simulação horária terá uma extensão
*.MET e pode ser gerado neste momento em que a localidade é salva ou também pode
ser gerado posteriormente. Aconselha-se que já feita a geração dessa simulaçãpo neste
momento, caso isso não ocorra, o passo a passo para tanto será descrito mais adiante no
caṕıtulo ??.
Para gerar o arquivo de simulação clique no botão “Sim” da janela mostrada da
Figura 31.
Figura 31: Janela de permição para geração dos dados da simulação
Finalmente a janela “Save the meteo file” mostrada na Figura 32 se abrirá para que o
arquivo de dados simulados com a extensão *.MET seja salvo. Aperte o botão “Save”.
Figura 32: Janela do PVsyst que dá o nome ao arquivo de simulação *.MET
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De volta na janela “Component choice” como pode ser observado na Figura 33, já com
o novo arquivo de localização criado, basta seleciona-lo e apertar o botão “OK” para dar
seguimento ao projeto.
(Obs.: no exemplo co novo arquivo com os dados meteorológicos criado foi “Regiao
Central de Franca - SP MN71.SIT”e o arquivo com os dados da simulção horária foi o
arquivo “Regiao Central de Franca - SP MN71 SYN.SIT MET”).
Figura 33: Janela do PVsyst onde seleciona-se o arquivo de localidade depois de criado
Na janela da Figura 34, selecione a opção “Save active project” na guia “Project”.
Em seguida. aperte o botão “Save” pra salvar o projeto na extensão *.PRJ.
Figura 34: Janela do PVsyst que indica oa caminha para se salvar o projeto
25
2.2 Variações da simulação e orientação dos módulos FV
Os próximos passos consistem na especificação do ângulo dos paineis, assim como a
disposição deles sobre o telhado da casa. Na especificação também é necessaário apontar
os fabricantes e modelos dos equipamentos. Para facilitar no aprendizado, a Figura 35
traz um exemplo de uma casa com telhado de queda d’água pra somente 1 sentdo. A
Figura 36 mostra para qual direção o telhado aponta, considerando os pontos cardeais.
Já o Quadro 1 traz as informações dos fabricantes e modelos de equipamentos que serão
utilizados no sistema fotovoltaico.
Figura 35: Exemplo A de casa com telhado com cáıda d’agua em um só sentido
Quadro 1: Caracteŕısticas do equipamentos utilizados no sistema fotovoltaico
Equipamento Fabricante Modelo Potência
Inversor fotovoltaico Fronius PRIMO 3.0-1 3 kW
Módulo fotovoltaico de siĺıcio policristalino Canadian Solar CS6U-330P 1000V 330 W
Obs.: A potência do sistema fotovoltaico será de 4,0 kWp obtidos
com a utilização de 12 módulos divididos em 2 strings de 6 módulos cada
26
Figura 36: Posição da casa do ememplo A de telhado telhado com cáıda d’agua em um só
sentido considerando pontos cardeais
2.2.1 Variações da simulações
De volta na janela “Project: NovoProjeto02.PRJ” na Figura 37 no campo “Variant
n◦” é possivel fazer uma divisão entre as simulações, ou seja, em um mesmo projeto é
posśıvel fazer mais de uma simulação acrescentando diferentes variantes a cada uma delas.
Um exemplo que será utilizado no “NovoProjeto02”. Se for observado no desenho do
Exemplo A, da Figura 35, existe uma caixa d’agua ao lado da casa, que por sua vez, pode
causar sombreamento nos módulos fotovoltaicos que serão instalados ali. Para tanto pode-
se fazer 2 variações de simulação: a variação ‘”VC0: Simulação sem caixa d’água” e
a variacção “VC1: Simulação com caixa d’água”, assim é posśıvel verificar qual a
interferência da sombra da caixa d’água no projeto e saber quanto de energia poderia ser
gerada sem esta sombra em questão.
Para definir essa variação, coloque o nome para a simulação VCO no campo indicado
da Figura 37. (Obs.: o nome inserido para VC0 foi “Simulacao sem caixa dagua”).
27
Figura 37: Janela do PVsyst onde nomeia-se as variações das simulações
2.2.2 Orientação dos módulos fotovoltaicos
Para definir a orientação dos módulosfotovoltaicos aperte o botão “Orientation”
como indicado na Figura 37. A janela “Orientation, Variant Simulacao sem caixa dagua”
da Figura 38 se abrirá. Nesta, na opcão “Plane Tilt” digite o valor ângulo de inclinação
(18◦, vide na Figura 35) e depois na opção “Azimuth” digite o valor do ângulo azimutal
(-50◦, vide na Figura 36). Por fim, aperte o botão “OK” para confirmar os ângulos.
Figura 38: Janela do PVsyst onde é configurada a orientação dos módulos
28
2.3 Especificação dos módulos e dos inversores
Antes de especificar os módulos e inversores fotovoltaicos é importante alterar algumas
configurações do projeto, tal como a temperatura máxima e mı́nima do local de instalação
do SFV durante todo o ano. Para acessar essas configurações aperte o botão indicado na
Figura 39.
Figura 39: Janela do PVsyst que dá acesso à configuração dos equipamento que serão
utilizados no sistema fotovoltaico
Logo após você terá acesso à janela “Project Settings” da Figura 40. Nesta é posśıvel
alterar diversas cconfigurações como: albedo, condições de projeto, preferências e outras
limitações. Para o exemplo em questão, entre na guia “Design conditions”, e em seguida
altere o valor de “Lower temperuture for Absolute Voltage limit” (mudar para
10oC) para ajustar a mı́nima temperatura ambiente que pode chegar a localidade no inverno.
Já a máxima temperatura no Verão, na opção “Summer operating temperature for
VmppMin design”, será deixado o valor de 60o. Ainda na janela da Figura 40, o valor
limite de perdas pra projetos, pode ser alterado na opção “Limit overload loss for
design” (alterar para 10%, ou outro valor maior caso ocorra erro impedindo a execução
da simulação).
Para confirmar as alterações, aperte o botão “OK”
29
Figura 40: Janela do PVsyst
De volta à janela 41 da Figura, aperte o botão “System” para configurar os equipa-
mentos e arranjo do sistema fotovoltaico.
Figura 41: Janela do PVsyst que dá acesso à configuração dos equipamento que serão
utilizados no sistema fotovoltaico
2.3.1 Potência do sistema fotovoltaico
A janela “Grid system definition, Variant sem caixa dagua”, mostrada na Figura 42 se
abrirá, e nela, será posśıvel inserir a potência do sistema fotovoltaico na opção de fundo
30
cor de rosa “Presizing Help” no campo “Enter planned power”. No exemplo foi
atribuida a potência de 4.0 kWp, conforme caracteŕıstica apresentada na Tabela 1.
Figura 42: Janela do PVsyst que permite especificar fabricantes e modelos dos módulos e
inversores fotovoltaicos e seus arranjos
2.3.2 Módulos fotovoltaicos
Ainda na Figura 42 é selecionado o fabricante e o modelo dos módulos fotovoltaicos.
A região em que configura-se as caracteŕısticas dos módulos encontra-se na cor de fundo
azul claro e é mostrada com mais detalhes na Figura 43. Esta região permite selecionar os
equipamentos dispońıveis na biblioteca do software PVsyst :
• Fabricante do módulo (no exemplo: “Canadian Solar Inc”)
• Modelo do módulo (no exemplo: “CS6U-330P 1000V”).
Depois disso o software lhe dará as informações referentes a:
• Quantidade aproximada de módulos necessários (no exemplo: “12 módulos”)
• Tensão em máxima potência do módulo à 60oC (no exemplo: “31,7 V”).
• Tensão máxima de circuito aberto à 10oC (no exemplo: “47,9 V”).
Apertando o botão “Open” como indicado na Figura 43 é posśıvel acessar as in-
formações técnicas de todos os datasheets dos módulos dispońıveis na biblioteca do PVsyst.
Também é posśıvel inserir novos arquivos de ficha técnicas de novos módulos fotovoltaicos,
porém esse passo a passo será abordado em outro caṕıtulo desta apostila.
31
Figura 43: Região azul claro em destaque que recebe caracteŕısticas dos módulos
fotovoltaicos
2.3.3 Inversores fotovoltaicos
A seleção do fabricante e do modelo do inversor fotovoltaico também é feito na Figura
42. A região em que configura-se as caracteŕısticas dos inversores encontra-se na cor de
fundo verde claro e é mostrada com mais detalhes na Figura 44. Esta região permite
selecionar os equipamentos dispońıveis na biblioteca do software PVsyst :
• Fabricante do inversor (no exemplo: “Fronius International”)
• Modelo do inversor (no exemplo: “Primo 3.0-1”).
Depois disso o software lhe dará as informações referentes a:
• Faixa de tensão de funcionamento (no exemplo: “80 - 800 V”)
• Tensão em máxima suportada na entrada (no exemplo: “1000 V”).
• Quantidade de MPPTs do inversor (no exemplo: “Inverter with 2 MPPT”).
Também há uma região com a opção “Use multi-MPPT feature”, que por sua
vez, deve ser marcada caso sejam utilisador múltiplos MPPTs. (Obs.: No exemplo da
Figura 44, esta opção está marcada e, no campo “Nb of MPPT inputs” segue marcada
a quantidades de MPPT do inversor em questão: 2 ).
• Tensão em máxima suportada na entrada (no exemplo: “1000 V”).
• Quantidade de MPPTs do inversor (no exemplo: “Inverter with 2 MPPT”).
Um último marcador destacado, também na Figura 44, deve ser selecionado caso sejam
utilizados 2 ou mais inversores fotovoltaicos.
Por fim, apertando o botão “Open” é posśıvel acessar as informações técnicas de
todos os datasheets dos inversores dispońıveis na biblioteca do PVsyst. Também é posśıvel
inserir novos arquivos de ficha técnicas de novos inversores fotovoltaicos, porém esse passo
a passo será abordado em outro caṕıtulo desta apostila.
32
Figura 44: Região verde claro em destaque que recebe caracteŕısticas dos inversores
fotovoltaicos
2.3.4 Arranjo das strings
De volta na Figura 42 a última etapa da caracterização sistema é escolher o arranjo
das strings, ou seja, quantos módutos estarão em série em cada string e quantas strings
serão utilizadas. A Figura 45 traz em destaque a região onde são configurados os arranjos
das strings :
• Número de módulos em serie em cada string (no exemplo: “6”)
• Número de strings (no exemplo: “2”).
Depois disso o software lhe dará as informações referentes a:
• Perdas no sistema (no exemplo: “0,5 %”)
• Quantidade de módulos utilizados no arranjo escolhido (no exemplo: “12”).
• Tensão máxima de cada string no inverno (VOC à 10oC) (no exemplo: “287
V”).
• Corrente máxima na entrada (ISC na STC) (no exemplo: “18,9 A”).
• Potência nominal no STC (no exemplo: “4,0 kWp”).
(Obs: a potência nominal mencionada no item acima trata-se da Potência
de Pico do sistema, ou seja, no verão, quando gera a maior quantidade
de energia elétrica. Para tanto é considerado o Oversizing do inversor no
momento do projeto, pois mesmo o inversor tendo uma potência de 3,0 kW,
ele pode ser dimencionado para , no máximo, 4,5 kWp, no caso do inversor
FRONIUS PRIMO 3.0-1 até 8.2-1).
Para finalizar a configuração do sistema fotovoltaico, aperte o botão “OK” indicado
na Figura 42.
33
Figura 45: Região cinza em destaque que recebe caracteŕısticas arranjos e strings
2.4 Caracterização do horizonte, perdas e avaliação econômica
A janela “Project: NovoProjeto02.PRJ” da Figura 46 permite também a configuração
das caracteŕısticas das sombras distantes do horizonte que possam interferir nos raios
solares em certos peŕıodos do dia. Sua confiruração é feita apertando o botão “Horizon”.
Esta configuração é análoga ao item 1.2 desta apostila e leva em consideração a localidade
selecionada.
Figura 46: Janela do PVsyst que da acesso à configuração do horizonte, detalhar perdas e
avaliação econômica
34
Todo sistema real tem suas perdas devido à diversos fatores: parâmetros térmicos;
perdas ôhmicas; qualidade do módulo; sujeira no sistema; entre muitos outros. O botão
“Detailed losses” permite detalhar minuciosamente essas perdas. O software PVsyst já
traz valores médios de perdas configurados como padrão.
Já o botão “Economic eval.” traz um recurso de avaliação econômica do projeto,
permitindo inserir o valor dos módulos,juros de financiamentos, etc. Entretanto, este
detalhamento financeiro nao e o foco desta apostila,que, por sua vez, trata-se de uma
abordagem técnica.
2.5 Configurando sombras próximas
Na configuração de sombras próximas o software PVsyst montar uma representação
em 3 dimensões do local (casa, barração, etc) onde será instalado o sistema fotovoltaico.
Com esse recurso, acessado apertando-se o botão “Near Shadings” da Figura 47, é
posśıvel representar estruturas que possam fazer sombras nos módulos fotovoltaicos, e
consequêntemente, simular o sombreamento durante todos os dias do ano, estimando de
forma exata a geração anual de energia elétrica.
Figura 47: Janela do PVsyst
A janela da Figura 48 se abrirá. Nela há o botão “Construction/Perspective”, que
por sua vez, da acesso ao “Shading scene constrution”, uma ferramenta de contrução
de modelos em 3D que possibilita a contrução de uma estrutura representativa do telhado,
ou local onde será instalado o sistema fotovoltaico. O manuseio desta ferramenta de
contrução de modelos 3D será aprofundada com mais detalhes no próximo
caṕıtulo da apostila.
35
Figura 48: Janela do PVsyst
2.6 Simulação energética sem considerar sombras próximas e
considerando as sombras próximas
Realizando-se a variação de uma simulação sem considerar o modelo 3D e depois
realizando-se uma simulação considerando-se o modelo 3D permite que seja feita a com-
paração entre os sistemas, observando assim quanto de energia é perdida com a influência
das sombras próximas. Logo, se foi realizada a simulação o sistema fotovoltaico montado
no exemplo A (Figura 35) sem a caixa d’água, ou seja, sem considerar as sombras próximas
e depois realizando-se uma simulação considerando as sombras da caixa d’água sobre o
SFV, é posśıvel comparar a quantidade de energia gerada em ambos os casos, e assim,
saber qual o impacto das sombras próximas sobre a geração de energia anual.
Para que seja posśıvel realizar a simulação das sombras próximas é necessário, antes,
montar um modelo 3D.
36
3 Construindo um modelo em 3D para simulação de
geração energética
Para entrar na ferramenta de contrução de de modelos em 3D do PVsyst, depois de
configurado o projeto completo on-grid, siga os passos já apontados no item 2.5 desta
apostila. Depois de apertado o botão “Constrution/Perspective” da Figura 48, será
aberto a ferramenta “Shading scene construction” visualizada na Figura 49.
Figura 49: Ferramenta de construção de modelos em 3D no PVsyst
3.1 Funções básicas de seleção e visualização e orientação
A Figura 50 traz a identificação de alguns botões essenciais para a manipulação de
blocos e figuras durante a construção do modelo 3D.
As funções básicas de “Desfazer” ou “Refazer” alguma tarefa, são os primeiros
botões da esquerda pra direita e são simbolizados por uma seta à esquerda e uma seta à
direita, respectivamente. O botão “Seleção com click” permite que os blocos inseridos
no cenário sejam selecionados separadamente, com um click do mouse. Já os botões
“Seleção retangular” e “Seleção em laço” podem selecionar mais de um bloco, ao
mesmo tempo, porém de maneiras diferentes.
O botão “Rotacionar visão com o mouse” permite que o mouse possa ser
arrastado pelo cenário e o ângulo de visualização da estrutura montada seja ajustado
minimamente como desejado.
O śımbolo da lupa com os sinais de + e - permitem aproximar e afastar-se da estrutura
montada no cenário (esta funcionalidade também pode ser realizada utilizando-se o botão
“Scroll” do mouse).
37
O botão de “Visualização sólida deixa os blocos montados com um aspecto mais
realista, preenchendo seu interir com preenchimento sólido. Por fim, o botão de “Visua-
lização em perspectiva” deixa a estrutura montada no cenário em perspectiva com 3
pontos de fuga.
Figura 50: Ferramenta de construção de modelos em 3D no PVsyst
Ainda na Figura 50 pode-se notar que a representação em 3D dos estruturas monatadas
no senário são orientadas pelos eixos cartesianos: X (na cor vermhlha), Y (na cor verde)
e Z (na cor azul).
Para montar a representação em 3D é muito importante um conhecimento prévioi de
coordenadas cartesianas, pois as dimensões de cada bloco inserido são fornecidas utilizando
os 3 eixos , em seguida, seu posicionamento no desenho também se utilizará dos eixos X,
Y e Z.
O software PVsyst utiliza como referência os eixos associados aos pontos cardeais da
seguinte forma, como representado na Figura 51: o sentido crescente do eixo X aponta
para o Leste geográfico e o sentido crescente do eixo Y aponta para o Norte geográfico.
38
Figura 51: Orientação dos pontos cardeais emrelação aos eixos cartesianos no PVsyst
Uma configuração importante nos modos de exibição e fazer com que o software mostre
os pontos cardeais na tela, mostre os eixos cartesianos ou mostre um quadriculado
indicando a solo. Para tanto, basta entrar na opção “View options” na guia “View”
conforme indicado na Figura 52.
Figura 52: Maneira de configurar de exibição dos eixos e pontos cardeais
39
3.2 Inserindo blocos de diferentes formatos
Para inserir blocos entre na opção “Elementary shading object” acesśıvel na guia
“Creaty” da janela principal da Figura 49. Depois disso a janela da Figura 53 se abrirá.
Nesta é posśıvel escolher as dimensões, cores e qual tipo de bloco será inserido na opção
“Shape type”. O PVsyst traz algumas opções como: superf́ıcies, elentos de volume e até
mesmo elementos pré montados como árvores, telhados, etc. A Tabela 1 traz quais as
opções oferecidas no menu “Shape type”.
Tabela 1: T́ıtulo da tabela
Grupo Objeto
Opção no menu
“Shape type”
Superf́ıcies
Triângulo Triangle
Triângulo isóceles Isoceles Triangle
Triângulo retângulo Rectangle Triagle
Retângulo Rectangle
Trapézio Trapeze
Poĺıgono regular Regular polygon
Setor circular poligonal Pseudo-circle sector
Elementos
com volume
Paraleleṕıpedo Parallelepipede
Pirâmide quadrada Square Pyramid
Pirâmide triangular Triangular Prism
Pirâmide hexagonal Hexagonal Prism
Pirâmide octagonal Octagonal Prism
Superf́ıcie de um cilindro Portion of Cylinder
Elementos
pré montados
Casa com telhado 2 águas House, asymetric roof
Casa com telhado assimétrico House + 2-sided roof
Telhado 2 águas Roof-like diedre
Plano inclinado 1 água 1-sided roof + gables
Plano inclinado 2 águas 2-sided roof + gables
Plano inclinado 4 águas 4-sided roof
Mansarda (vertente de telhado) Mansard
Chaminé em prisma Prism - chimney
Árvore Tree
Cabo Cable
Corrimão de 1 barra handrail one crossbar
Corrimão de 2 barras handrail two crossbars
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Figura 53: Ferramenta de construção de modelos em 3D no PVsyst
Tomando o exemplo A de casa apresentado anteriormente na Figura 35, pode-se contruir
um modelo em 3D dela utilizando três blocos como mostra a Figura 54.
Figura 54: Exemplo de casa divida em 3 blocos para contruir o modelo em 3D
41
3.3 Inserindo o bloco 1
O bloco 1 trata-se de um paraleleṕıpedo com as dimensões: 5 m no eixo X, 8 m no
eixo Y e 3 m no eixo Z, conforme ilustrado na Figura 54.
Para inserir um paraleleṕıpedo, entre na opção “Elementary shading object”
acesśıvel na guia “Creaty” da janela principal da Figura 49. Na janela seguinte, escolha
o tipo de bloco “Parallelepipede” opção “Shape type”.
A Figura 55 mostra onde devem ser inseridas as dimensões do paraleleṕıpedo. Para
exemplo foi escolhida uma cor amarela para o bloco. Em seguida, aperte o botão “Close”
para que o bloco seja inserido na janela principal.
Figura 55: Configurando e inserindo o bloco 1
Todos os blocos tem um ponto de inserção, que por sua vez, é a coordenada (x = 0,
y = 0, z = 0), representada por um ponto da cor laranja, como pode ser visto nos blocos
da Figura 54. Quando o bloco é inserido na janela princial, o ponto deinserção é colocado
também na coordenada (x = 0, y = 0, z = 0). Portanto, depois de inserido, todo bloco
deve ser movido para sua posição correta na estrutura 3D.
O bloco 1, por tratar-se de ser o primeiro bloco , já é inserido em sua posição correta e,
por sua vez, não precisa ser movido.
3.4 Inserindo o bloco 2
O bloco 2 trata-se de um plano inclinado representando um telhado com 1 queda
d’água. O bloco tem dimensões: 5 m no eixo X, 8 m no eixo Y, 1,7 m no eixo Z e uma
inclinação de 18o, conforme ilustrado na Figura 54.
42
Para inserir um plano inclinado de 1 água, entre na opção “Elementary shading
object” acesśıvel na guia “Creaty” da janela principal da Figura 49. Na janela seguinte,
escolha o tipo de bloco “1-sided roof + gables” opção “Shape type”.
A Figura 56 mostra onde devem ser inseridas as dimensões do plano inclinado. Para o
exemplo foi escolhida uma cor amarela para o bloco. Em seguida, aperte o botão “Close”
para que o bloco seja inserido na janela principal.
Figura 56: Configurando e inserindo o bloco 2
Todos os blocos tem um ponto de inserção, que por sua vez, é a coordenada (x = 0,
y = 0, z = 0), representada por um ponto da cor laranja, como pode ser visto nos blocos
da Figura 54. Quando o bloco é inserido na janela princial, o ponto de inserção é colocado
também na coordenada (x = 0, y = 0, z = 0). Portanto, depois de inserido, todo bloco
deve ser movido para sua posição correta na estrutura 3D.
O bloco 2, por tratar-se do telhado, logo deve ser colocado 3 m acima do bloco 1. Para
isso, depois de inserido, selecione o bloco 2 utilizando o botão de “Seleção com click”. Em
seguida aperte o botão “Move selection” conforme ilustrado na Figura 57 e coloque na
opção “Position” as coordenadas para onde deseja mover o ponto de insersão do bloco
2. (No exemplo, o ponto de inserção deve ir para a cordenada (x = 0, y = 0, z = 3) para
que o bloco 2 fique logo em cima do bloco 1 ).
43
Figura 57: Movendo o bloco 2 para cima do bloco 1
3.5 Inserindo o bloco 3
O bloco 3, assim como o bloco 1, também trata-se de um paraleleṕıpedo. Esse bloco
representa uma caixa d’água sobre uma base elevada acima do ńıvel do telhado da casa.
Suas dimensões são: 2 m no eixo X, 2 m no eixo Y e 8 m no eixo Z. Os precedimos
executados são análogos ao utilizados pra contruir o bloco no item 3.3 desta apostila,
porém com dimensões diferentes.
Todos os blocos tem um ponto de inserção, que por sua vez, é a coordenada (x = 0, y =
0, z = 0), representada por um ponto da cor laranja, como pode ser visto nos blocos da
Figura 54. Quando o bloco é inserido na janela princial, o ponto de inserção é colocado
também na coordenada (x = 0, y = 0, z = 0). Portanto, depois de inserido, todo bloco
deve ser movido para sua posição correta na estrutura 3D.
O bloco 3, deve ser colocado encostado do lado Norte dos blocos 1 e 2, como representado
na Figura 35. Para isso, depois de inserido, selecione o bloco 3 utilizando o botão de
“Seleção com click”. Em seguida aperte o botão “Move selection” conforme ilustrado
na Figura 58 e coloque na opção “Position” as coordenadas para onde deseja mover o
ponto de insersão do bloco 3. (No exemplo, o ponto de inserção deve ir para a cordenada
(x = 3, y = 8, z = 0) para que o bloco 3 fique encostado no lado Norte dos blocos 1 e 2).
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Figura 58: Movendo o bloco 3 para o lado norte dos blocos 1 e 2
45
	Projeto preliminar
	Local e características meteorológicas
	Características do horizonte
	Características do sistema fotovoltaivo
	Resultados da simulação energética do projeto
	Projeto completo
	Importando da internet uma nova localização
	Criando um um novo arquivo de dados metereológicos (*.SIT)
	Criando um um novo arquivo simulação horária dos dados (*.MET)
	Variações da simulação e orientação dos módulos FV
	Variações da simulações
	Orientação dos módulos fotovoltaicos
	Especificação dos módulos e dos inversores
	Potência do sistema fotovoltaico
	Módulos fotovoltaicos
	Inversores fotovoltaicos
	Arranjo das strings
	Caracterização do horizonte, perdas e avaliação econômica
	Configurando sombras próximas
	Simulação energética sem considerar sombras próximas e considerando as sombras próximas
	Construindo um modelo em 3D para simulação de geração energética
	Funções básicas de seleção e visualização e orientação
	Inserindo blocos de diferentes formatos
	Inserindo o bloco 1
	Inserindo o bloco 2
	Inserindo o bloco 3