Branislav Schnierer
Aug 8, 2023
Nenhum projetista de uma central fotovoltaica (PV) se propõe a conceber um projeto com baixo desempenho. No entanto, a tomada de decisões durante a fase inicial de conceção de uma central solar fotovoltaica depende frequentemente de informações imperfeitas, o que aumenta os riscos técnicos e financeiros de um projeto, encurta o seu tempo de vida e reduz a sua eficiência.
Para conceber projectos fotovoltaicos optimizados, os projectistas têm de consultar dados de 1 minuto que dão a imagem mais exacta do potencial e da produção de energia fotovoltaica de uma central, ao mesmo tempo que proporcionam maior segurança financeira aos investidores em energia solar.
Neste blogue, descrevemos 4 razões pelas quais os projectistas de projectos fotovoltaicos devem utilizar os dados de 1 minuto durante a fase de conceção de uma central solar. Todos os valores simulados apresentados nos gráficos são baseados em dados estocásticos de 1 minuto, preparados pelo algoritmo SYNGEN, dados de satélite de 15 minutos e dados de satélite agregados de 60 minutos.
Os módulos fotovoltaicos raramente produzem energia igual à sua capacidade de saída. Por isso, é prática comum e muitas vezes economicamente vantajoso dimensionar um inversor para ter um desempenho inferior ao do conjunto fotovoltaico.
O rácio entre a potência máxima de um módulo FV reportada nas condições de teste padrão (STC) e a potência máxima CA do(s) inversor(es) nas condições de referência é medido como o rácio CC/CA. Os valores ideais do rácio CC/CA dependem da tecnologia e montagem do módulo FV, da eficiência do inversor, da localização geográfica, do nível de radiação e da temperatura.
Influenciados por informações imperfeitas durante a fase de conceção, muitos projectos solares fotovoltaicos incorporam inversores desnecessariamente grandes, o que aumenta os custos globais de um projeto.
Como se pode ver na figura 1.1, os dados solares de 1 minuto fornecem uma leitura mais precisa da eletricidade FV produzida (PVout) quando comparados com os dados de 15 e 60 minutos. assim, os dados de 1 minuto facilitam decisões mais precisas sobre a compra de inversores, reduzindo os custos globais do projeto.
Figura 1.1: PVout simulado durante um dia específico: cálculo baseado em dados de entrada de 1 minuto, 15 minutos e 60 minutos
A energia eléctrica anual simulada no ponto de ligação (POC) baseada em dados de 15 minutos e 60 minutos pode levar a uma sobrestimação da energia eléctrica em cerca de vários por cento em comparação com o cálculo baseado em dados de 1 minuto (Figura 1.2).
Figura 1.2: Diferença entre a energia eléctrica anual simulada no POC com base em dados de entrada de 15 e 60 minutos em comparação com dados de entrada de 1 minuto
Quando o rácio CC/CA de um sistema solar é demasiado elevado, aumenta a probabilidade de o painel fotovoltaico produzir mais energia do que o inversor consegue suportar.
Consequentemente, o inversor diminui a potência de saída num processo designado por "clipping". Por exemplo, um rácio CC/CA de 1,5 irá provavelmente registar perdas de corte de 2-5%. Em alguns casos, isto é ainda maior, afectando a eficiência global e o desempenho financeiro de um projeto.
Na maioria dos casos, as simulações fotovoltaicas subestimam tipicamente as perdas de corte quando utilizam dados de 15 ou 60 minutos - uma tendência preocupante que se está a tornar mais comum com rácios CC/CA maiores.
os dados de 1 minuto, como demonstrado na figura 1.1, não só ajudam os projectistas a captar com precisão o rácio CC/CA ideal de uma central solar, como também, por sua vez, a aperfeiçoar esse rácio para reduzir as perdas financeiras e de energia causadas por cortes frequentes.
As perdas anuais por corte para diferentes rácios CC/CA calculadas com base em diferentes resoluções temporais podem ser vistas na figura 2.1.
Figura 2.1: Perdas anuais por cortes para diferentes rácios CC/CA e resoluções temporais
Uma vez que os dados de 1 minuto fornecem uma previsão solar mais exacta da produção de energia e uma visão das flutuações de energia, facilitam uma relação mais harmoniosa entre os sistemas FV e as normas e regulamentos técnicos dos operadores de rede. Geralmente, os problemas de qualidade de energia relacionados com os sistemas FV ligados à rede incluem:
Em comparação com os dados horários ou de 15 minutos, como se mostra na figura 1.1, os dados de 1 minuto podem mostrar com exatidão as flutuações de potência FV. os dados de 1 minuto, representados a laranja, captam com precisão as mudanças na produção fotovoltaica, fornecendo aos operadores da rede uma representação exacta da potência disponível.
Por sua vez, os dados de 1 minuto permitem aos projectistas compreender melhor que equipamento será necessário para um projeto, ajudando a reduzir as responsabilidades, taxas e outros encargos que podem surgir se os sistemas ligados à rede não cumprirem os requisitos rigorosos da rede.
Na mesma linha, os dados de 1 minuto ajudam os projectistas a conceber sistemas que fornecem serviços auxiliares, que ajudam os operadores de rede a garantir um fornecimento fiável de eletricidade de qualidade aos seus consumidores.
Uma solução possível para atenuar as flutuações de energia é utilizar um sistema adequado (por exemplo, um sistema de armazenamento de energia) para suavizar as variações de PVout. Para garantir um controlo de suavização eficaz, é necessário ter em conta as mudanças rápidas no PVout. Aqui, os dados de 1 minuto desempenham um papel crucial. A figura 3.1 apresenta um exemplo de suavização de PVout para reduzir as variações de potência no POC.
Figura 3.1: Exemplo de suavização de PVout para reduzir as variações de potência no POC
Finalmente, os dados de 1 minuto facilitam uma melhor tomada de decisões aquando da escolha de um local adequado para a instalação solar fotovoltaica.
Os benefícios deste facto são sentidos de forma mais acentuada em áreas com ocorrência frequente de nuvens intermitentes. Isto deve-se aos efeitos de borda de nuvem, que são um fenómeno comum na produção de energia fotovoltaica causado pelo aumento súbito da irradiância devido aos reflexos das nuvens que passam. Estas situações são típicas das periferias dos sistemas de ciclones atmosféricos, que se desenvolvem frequentemente nos trópicos, nas regiões das monções e também nas regiões de latitudes médias.
Ao fornecerem uma imagem mais granular do potencial do local, bem como das flutuações e variabilidades da irradiância solar de um determinado local, os dados de 1 minuto ajudam os projectistas a escolher os locais que melhor revelam o potencial de um projeto para extrair o máximo de energia do sol.
A figura 4.1 mostra as perdas de corte anuais para o rácio variável CC/CA calculado com base em diferentes resoluções temporais para locais selecionados. Onde um nível de variabilidade foi calculado através do desvio padrão da Irradiância Global Titulada (GTI).
Figura 4.1: Exemplo de perdas de corte para locais com diferentes variabilidades de GTI e um nível de PVout
A diferença entre a energia eléctrica anual prevista no POC com base nos dados de entrada de 15 e 60 minutos em comparação com os dados de entrada de 1 minuto é mostrada para diferentes locais na figura 4.2.
Quanto maior for a variabilidade de PVout e GTI, maior será a percentagem de perdas de corte (figura 4.1). A percentagem mais elevada de inexatidão no PVout anual (diferença entre o PVout calculado utilizando dados de 1 minuto e utilizando dados de 15 minutos ou dados de 60 minutos) pode ser observada no local com PVout médio e variabilidade GTI média (figura 4.2).
Figura 4.2: Exemplo de diferenças no PVout no POC para locais com variabilidade GTI diferente e um nível de PVout
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Para saber mais sobre os dados de 1 minuto da Solargis, clique aqui: https://kb.solargis.com/docs/stochastic-1-minute-data-generation
