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Modelação das condições do local#

Na Solargis, fornecemos informações meteorológicas exaustivas e exactas, com um enfoque específico nos que desenvolvem ou operam centrais fotovoltaicas.

As condições solares e meteorológicas do local têm um impacto direto no desempenho ao longo de todo o ciclo de vida de um projeto fotovoltaico - desde a seleção do local até à conceção, financiamento e operações e manutenção da central eléctrica.

Os seguintes parâmetros descrevem estas condições: irradiância solar, temperatura do ar, vento, humidade, albedo do solo, entre outros.

Para quê

  • Fornece valores de irradiância que atingem o solo com o pressuposto de ausência de nuvens e de atenuação por aerossóis (devido a poeiras do deserto, fumo de incêndios florestais, vulcões, etc.).
  • Calcula o efeito de atenuação das nuvens na irradiância solar efornece um fluxo contínuo de dados de longos períodos com resolução sub-hora.
  • Permite dispor de valores de períodos muito recentes quase em tempo real.

Como funciona

  • Utilizando um modelo preciso da posição do Sol, calcula a irradiância extraterrestre e a sua variação ao longo do tempo, tendoem conta factores-chave como a altitude, a profundidade ótica atmosférica, o vapor de água e as concentrações de ozono.
  • Quantifica a presença de nuvens a partir de dados de satélite adquiridos por satélites geoestacionários em vários canais espectrais.
  • Combinando os passos anteriores, obtêm-se como resultado os valores da Irradiância Global Horizontal (GHI).

Principais resultados

  • Irradiância Global Horizontal, GHI
  • Irradiância horizontal global para céu limpo, GHIc
  • Resolução espacial: 250 m
  • Granularidade temporal: Sub-horário
  • Período: desde a data de lançamento do satélite (satélite mais antigo disponível desde 1994)

Para que serve

  • A irradiância global é decomposta em duas componentes principais: direta e difusa.
  • Necessário para obter a irradiância global inclinada (GTI) e a potência de saída esperada (PVOUT) numa fase posterior.

Como funciona

  • As relações entre os componentes são derivadas da transferência radiativa ou empiricamente a partir de observações.
  • Baseado na bem conhecida relação entre os índices de claridade Global Horizontal, Normal Direta e Difusa.

Principais resultados

  • Irradiância Normal Direta, DNI
  • Irradiância horizontal difusa, DIF

Para que serve

  • Fornece parâmetros meteorológicos como a temperatura do ar, o vento, a humidade, etc.
  • Utilizados para conhecer as condições exigidas pelos modelos de simulação fotovoltaica para calcular a eficiência da conversão de energia e a estimativa das perdas do sistema.

Como é que funciona

  • Ingestão de dados de modelos meteorológicos numéricos (NWP) recebidos por centros de dados meteorológicos, por exemplo, ECMWF.
  • Melhoria da resolução espacial original dos dados do NWP para uma resolução mais elevada através da desagregação espacial e da utilização de modelos digitais de elevação (DEM).

Saídas principais

  • Temperatura, TEMP
  • Velocidade do vento, WS
  • Direção do vento, WD
  • Rajada de vento, WG
  • Humidade relativa, RH
  • Precipitação, PREC
  • Equivalente de água da neve, SWE
  • Água precipitável, PWAT
  • Resolução espacial: 1km - 25km
  • Granularidade temporal: horária

Para que serve

  • Fornece valores de albedo do solo para qualquer local.
  • Os valores de albedo são essenciais para calcular com precisão a irradiância reflectida.

Como é que funciona

  • Os dados do instrumento de satélite MODIS são utilizados como fonte primária de dados.
  • São combinados com os dados dos modelos NWP (Numeric Weather Prediction) para preparar um mapa sem lacunas para todos os tipos de superfícies terrestres (incluindo neve efémera).

Principais resultados

  • Albedo do solo, ALB
  • Resolução espacial: 500 m
  • Granularidade temporal: Diário
  • Período: desde o ano 2000

Para quê

  • Se as medições no solo estiverem disponíveis no local do projeto e cumprirem os requisitos de comprimento e qualidade exigidos, o modelo de irradiância pode ser adaptado para obter uma maior precisão.
  • A informação de outros parâmetros meteorológicos medidos também pode ser utilizada para obter um novo fluxo de dados a longo prazo que seja mais representativo do local.

Como funciona

  • Adaptação dos valores de GHI e DNI baseados em satélite. Este método corrige o viés (desvio sistemático) e ajusta as funções de distribuição cumulativa.
  • Adaptação dos parâmetros de entrada e dos dados utilizados no modelo de radiação solar. Parâmetros mais complexos, como a Profundidade Ótica do Aerossol e/ou o Índice de Nuvens, são ajustados utilizando esta abordagem.

Principais resultados

  • Novas séries cronológicas plurianuais com menor incerteza.

Para que serve

  • Recolhe todos os parâmetros que afectam o desempenho fotovoltaico num único conjunto de dados para todo o período disponível.
  • Gera um conjunto de dados resumido de 8760 valores horários que representam um "ano típico".
  • Fornece outros conjuntos de dados resumidos de acordo com P90, ou qualquer outro cenário PXX.

Como funciona

  • Gera TMY selecionando meses representativos com base no alinhamento estatístico e na semelhança das funções de distribuição cumulativa (CDF).
  • Os parâmetros são ponderados de acordo com a aplicação.

Principais resultados

  • Conjunto de dados de séries cronológicas.
  • Conjuntos de dados do Ano Meterológico Típico (TMY)
  • Resolução espacial: 250 m
  • Granularidade temporal: Sub-hora, hora a hora

Para que serve

  • Capaz de estimar dados de irradiância solar de alta resolução com granularidade de até 1 minuto.
  • Ajuda a compreender a variabilidade total dos recursos e a obter uma conceção óptima das instalações fotovoltaicas.

Como é que funciona

  • Recolhe uma base de dados de medições terrestres de alta resolução com caraterísticas semelhantes às do local de interesse.
  • Aplicando métodos de processo de Markov, são gerados perfis estocásticos de 1 minuto.

Principais resultados

  • Conjunto de dados estocásticos de séries temporais de 1 minuto de irradiância solar.

Para que serve

  • Gera topografia específica do local.

  • Fornece informações ao simulador fotovoltaico para o cálculo da irradiância incidente e do rendimento energético.

Como funciona

  • Processamento de modelos digitais de terreno, é efectuada uma caraterização completa do terreno para o local
  • Cálculo da inclinação da superfície e do azimute da superfície. Os dados de horizonte são gerados pela agregação de pontos do terreno circundante numa série de orientação de 360º em torno do local.

Saídas principais

  • Elevação (ELE)
  • Inclinação (SLO)
  • Azimute de superfície (AZI)
  • Horizonte (HOR)

Conceção e simulação de instalações fotovoltaicas#

Não se trata apenas de conhecer com exatidão as condições do local. Também é necessário compreender como é que a central fotovoltaica irá reagir em condições específicas.

Isto significa compreender e desenvolver investigação em todas as fases de conversão de energia, desde os fotões solares até à eletricidade.

Como é que as condições exteriores afectam a temperatura da célula e a eficiência da conversão? Como é que o sombreamento afecta o meu campo específico de módulos? Que grau de sujidade devo esperar? Qual é o nível de perda nos lados CC e CA?

Para que serve

  • Calcula a energia recolhida pelos módulos solares de uma central fotovoltaica.
  • É capaz de obter a irradiância incidente para sistemas fixos e de rastreamento de todos os tipos, azimutes e orientações.
  • Tem a capacidade de calcular ganhos de módulos bifaciais.

Como funciona

  • Utiliza um modelo de terreno de alta resolução para calcular o efeito de sombreamento distante.
  • O efeito de sombreamento próximo pode ser aplicado através da modelação 3D de objectos e edifícios próximos. O auto-sombreamento da central fotovoltaica também é calculado.
  • Para o cálculo da irradiância difusa inclinada, combina modelos de céu isotrópicos e anisotrópicos.
  • Tem em conta o albedo do solo para obter ganhos de irradiância reflectida na parte frontal e traseira dos módulos (modelo de raytracing).
  • Aplica o efeito do sol e da neve no cálculo da energia incidente.

Principais resultados

  • Irradiância Global Inclinada, GTI.

Para que serve

  • Fornece uma estimativa da perda de sujidade esperada na instalação fotovoltaica devido à deposição de poeiras.

Como é que funciona

  • Recolhe dados sobre as partículas esperadas que são susceptíveis de se depositarem nos módulos fotovoltaicos.
  • Adiciona o efeito natural da precipitação sobre os módulos.
  • Calcula a perda de sujidade esperada.

Principais resultados

  • Valores mensais de perda de sujidade para a central fotovoltaica.

Para que serve

  • Estima a acumulação de neve nos painéis fotovoltaicos
  • Ajuda no cálculo das perdas de produção de energia relacionadas com maior precisão

Como funciona

  • Recolhe dados meteorológicos de modelos de reanálise globais
  • Estima a cobertura de neve nos painéis fotovoltaicos, tendo em conta a acumulação, a fusão e o deslizamento

Principais resultados

  • Fator de perda de neve
  • Granularidade temporal: mensal

Para quê

  • Fornece a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos para cada instante de tempo.
  • É capaz de efetuar simulações para todos os tipos de módulos fotovoltaicos, incluindo todos os fabricantes e tecnologias.
  • Pode fornecer estimativas de perdas do sistema nos componentes do lado DC.

Como funciona

  • Tem em conta a dependência não linear, tensão-corrente ou curva I-V (modelo de díodo único).
  • Aplica o efeito da temperatura da célula na eficiência de conversão.
  • Considera a configuração do string da central fotovoltaica para calcular a produção estimada e tem em conta o desfasamento devido a diferentes pontos de funcionamento MPP dos módulos ligados.
  • Calcula as perdas de calor esperadas nas caixas combinadoras, interconexões e cabos no lado CC.

Saídas principais

  • Saída FV, PVOUT (após conversão FV em DC)
  • Temperatura do módulo, TMOD.

Para que serve

  • Calcula as perdas do inversor na transformação de CC em CA.

Como funciona

  • Aplicação de cada tipo de função de eficiência do inversor (dependência da eficiência do inversor em relação à carga do inversor e à tensão de entrada do inversor).
  • Utilização de dados de entrada de elevada granularidade para obter resultados mais exactos.

Saídas principais

  • Saída PV, PVOUT (após conversão de DC para AC).

Para que serve

  • Calcula as perdas do sistema nos componentes do lado AC.

Como funciona

  • Calcula as perdas de calor esperadas nas caixas combinadoras, interligações e cabos no lado CA.
  • Tem em conta as perdas adicionais devidas aos transformadores e à disponibilidade da rede.

Saídas principais

  • Saída PV, PVOUT (após perdas no lado AC).

Analisar as métricas da energia solar#

Para desbloquear o valor dos dados, temos de compreender os desafios que os promotores solares, gestores de activos e operadores enfrentam todos os dias.

Isto significa efetuar análises geográficas e temporais para obter informações valiosas para os intervenientes nas centrais fotovoltaicas em todas as fases do projeto: análise de rendimento a longo prazo para desbloquear oportunidades de financiamento, previsão a curto prazo para operar nos mercados energéticos, avaliação do desempenho para planeamento de O&M e muitos outros casos de utilização.

Para que serve

  • Caracteriza a variabilidade da produção de energia e a meteorologia do local.
  • Ajuda a compreender as condições extremas de funcionamento da central fotovoltaica.

Como funciona

  • Análise estatística da variabilidade interanual, sazonal, intradiária e sub-horária.
  • Identificação de situações extremas.

Saídas principais

  • Valores máximos e mínimos.
  • Principais estatísticas de variabilidade.

Para quê

  • Permite o cálculo dos intervalos de desvio esperados do recurso solar.
  • Ajuda a elaborar planos financeiros sólidos para projectos fotovoltaicos.

Como é que funciona

  • Recolha de validação extensiva utilizando medições e modelos de referência.
  • Análise dos factores que contribuem para os desvios, combinando análises regionais e específicas do local.

Principais resultados

  • Incerteza estimada para as entradas de irradiância solar
  • Incerteza estimada para a simulação fotovoltaica

Para quê

  • Estima a energia esperada durante o tempo de vida da central fotovoltaica.
  • Capaz de fornecer estimativas para os cenários mais esperados e menos esperados.

Como funciona

  • Analisa as séries de dados disponíveis em tempo integral.
  • Com base numa validação extensiva dos dados, tem em conta as incertezas em toda a cadeia de cálculo do rendimento.

Saídas principais

  • Valores para P50, P90 ou qualquer cenário.
  • Incerteza dos dados para sítios específicos.

Para que serve

  • Identifica registos de dados não válidos utilizando procedimentos de controlo de qualidade.
  • Detecta possíveis problemas com os sensores.

Como funciona

  • Identificação e correção de mudanças de hora, desvios de hora e outros problemas relacionados com o tempo, com base no teste da simetria diurna, fundamental para todos os testes de qualidade subsequentes.
  • Deteção de problemas nos dados de irradiância solar e sinalização de valores inválidos relacionados com a noite/dia, valores estáticos artificiais, quebra de limites físicos e consistência dos componentes de irradiância.
  • Deteção de problemas nos dados meteo.
  • Deteção de outros problemas específicos dos dados, tais como sombreamento de instrumentos ou deteção de anomalias no rastreador.

Principais resultados

  • Conjunto de dados filtrado com valores assinalados.
  • Recomendações relacionadas para instrumentos de medição.

Para que serve

  • Valida as caraterísticas técnicas dos módulos e inversores através de controlos especializados.
  • Assegura que os projectistas fotovoltaicos trabalham com valores precisos e resultados de simulação exactos.

Como funciona

  • O processo de verificação envolve o preenchimento dos parâmetros necessários, a aprovação em validações críticas e a verificação da autenticidade de folhas de dados, certificados e relatórios de laboratório.
  • Todos os dados devem ser fornecidos por colaboradores verificados para garantir a credibilidade.

Principais resultados

  • Classe de confiança de cada componente FV analisado

Para que serve

  • Permite a comunicação regular da produção teórica alcançável para as instalações fotovoltaicas existentes.
  • Identifica situações de baixo desempenho na central fotovoltaica.

Como funciona

  • Cálculo e análise de indicadores-chave (após filtragem de registos de dados medidos não válidos).
  • Caracterização das diferenças entre os dados medidos e modelados.

Principais resultados

  • Comparação de dados energéticos reais vs. esperados.
  • Rácio de desempenho (PR).
  • Valores reais vs. valores médios de irradiação solar.

Para quê

  • Fornece estimativas de energia para as próximas horas e dias.
  • Utilizado para efeitos de gestão de energia ao nível da rede.
  • Permite um melhor planeamento das actividades de O&M das centrais de energia solar.
  • Os projectistas de sistemas de energia utilizam previsões históricas para o dimensionamento e otimização de baterias.

Como é que funciona

  • Recebe dados de vários modelos de Previsão Numérica do Tempo (NPW) e seleciona o melhor fluxo de dados com base em comparações históricas.
  • modelos Cloud Motion Vetor baseados em imagens de satélite para previsões para o horizonte das próximas horas.

Principais resultados

  • previsões de energia para 14 dias.
  • Actualizações de hora a hora.
  • Previsões históricas.

Recursos úteis#

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