Desenvolvimento de projetos fotovoltaicos por meio de softwares by Solarize

Desenvolvimento de Projetos Fotovoltaicos por Meio de Softwares Workshop no CREA-ES a convite do SENGE-ES, Outubro de 2017 Hans Rauschmayer © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

A Solarize

• Energia Solar e Sustentabilidade – – – –

Energia Fotovoltaica Energia Eólica Aquecimento Solar Integração com arquitetura

• Capacitação, Consultoria e Projetos • Alto Reconhecimento – Convites para congressos e seminários – Referência para TV, rádio e jornais

Plano de Capacitação Solarize

Referência e inovação desde 2008 • Nosso produto é o conhecimento • Não fazemos revenda nem representação • Conteúdo focado na aplicação prática • Cursos completos com preços justos • Descontos para estudantes • Rio de Janeiro, São Paulo, Brasília, Recife, Bahia, Foz do Iguaçu ... © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Novo Curso Aerogeradores de pequeno porte

Desenvolvimento de Projetos Fotovoltaicos por Meio de Softwares

Agenda • Quem é o cliente? • Como se desenvolve um projeto fotovoltaico? • Quais são os requisitos para softwares com objetivo de apoiar o vendedor e o projetista? • Como escolher um software? • Comparação de softwares populares no Brasil

Quem é o cliente?

• Cada cliente tem suas preferências individuais • Cada tipo de projeto tem desafios específicos

• Vamos ver alguns exemplos

1. Residencial

2. Prédio comercial

3. Usina em solo

1. Sistema Residencial

• Estética é primordial, porque o cliente se identifica com sua casa • Retorno financeiro não é necessariamente o objetivo principal • O valor é alto para o cliente, mas a margem é baixa para a instaladora • A taxa de conversão é baixa Desafios: • Processo de venda eficiente • Proposta preliminar bonita com informações relevantes conforme legislação • Instalação rápida com projeto físico e elétrico simplificados © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Sistema Solarize, 4 kWp

2. Prédio comercial Características e Projeto Físico Fonte: Brasil.gov.br

• O retorno de investimento é primordial • A cobertura costuma apresentar obstáculos • Em caso de minigeração há exigências adicionais Desafios: • Projetos físico e elétrico precisam ser desenvolvidos em paralelo • A proposta preliminar requer um esforço maior, mesmo sem garantia de concretização • É mais provável que o cliente acompanha a geração e recorra caso a previsão não seja alcançada

Sistema no Ministério de Minas e Energia, 50 kWp

3. Usina em Solo Características www.popularmechanics.com

• A usina é um investimento financeiro que requer dados sólidos para estimar o retorno • Diversos estudos e serviços externos fazem parte da elaboração do projeto (análise do solo, certificação dos dados climáticos, conexão à rede, ...) • O projeto técnico da usina é modular e uniforme, mas exige detalhamento Desafios: • Procedimento do desenvolvimento do projeto diferente dos projetos prediais • Software com parâmetros detalhados • Previsão de retorno sólida, fornecendo dados para a planilha do investidor © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Curso Projetista de Usinas

O Projeto de um Sistema de Energia Solar Ligado à Rede 1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo

Dados climáticos Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência

Consumo e Demanda

Geração ideal

Norma da concessionária

Financiamento

Geração de energia Retorno de investimento

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Apoio pelo Software: Áreas de Análise 1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico

Estrutura de base

Tipo do telhado

Sombreamento

3. Custo e Benefício

Mão de obra

Projeto físico Custo

Dados climáticos Módulos

Projeto elétrico c.c.

Potência

Consumo e Demanda

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Geração ideal

7 Norma da concessionária

Cooperação Venda / Engenharia

Financiamento

Geração de energia

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

6 Retorno de investimento

Análise das Áreas Disponíveis

• Análise preliminar por imagens de satélite (Google Earth) – Alguns software importam o mapa em 2D – Outros usam dados em 3D

• Modelagem da maquete em 3D, com vários fins – Reconhecimento pelo cliente – Apresentação do visual posterior (estética) – Base dimensional para distribuir os módulos ou as fileiras – Introdução de objetos que causam sombreamento ou ocupam áreas (prédios, antenas, árvores, ...) – Visualização do sombreamento como apoio ao projetista – Desenhar cabeamento

Análise das áreas e layout físico Exemplo Helioscope Áreas ocupadas por claraboias

Áreas excluídas por causa de sombreamento

Distância entre fileiras conforme objetivo do cliente: • Mais energia por área  distância menor • Melhor retorno financeiro  distância maior

Ex.: Helioscope © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Avaliação Helioscope

Característica • Software online com modelagem em 3D a partir de dados de satélite

Vantagens • Muito rápido para locais com bons dados de satélite • Dados climáticos horários • Projeto automatizado e rápido para sistemas simples

Desvantagens • Em inglês • Não adaptado ao Brasil • Poucos parâmetros financeiros • Relatório muito simples • Falta apoio ao projetista para projetos complexos que requerem modificações manuais

Sombreamento Distante

• Sombreamento distante é causado pelo horizonte. O efeito é uniforme sobre todo o arranjo fotovoltaico • Levantamento por aplicativo (ex. Sun Surveyor), fotografia ou aparelho específico (ex. SunEye)

Ex.: Aplicativo Sun Surveyor; Manual no site da Solarize

Sombreamento Próximo

• Sombreamento próximo “anda” por cima dos módulos, cobrindo alguns enquanto os outros recebem sombra • O impacto é muito forte e depende de detalhes dos projetos – Projeto físico: orientação e colocação dos módulos – Projeto elétrico c.c.: conexão em strings; seleção dos inversores com MultiMPPT

Sol

Áreas fotovoltaicas Sombra da caixa d’água

Ex.: PVSYST

Cinza: Sombra das árvores Amarelo: módulo afetado © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Sombreamento Exemplo: PVSYST

• Requisitos ao software – Apresentar os efeitos na modelagem 3D para a aprimorar o projeto – Apresentar os resultados calculados após simulação com todos os componentes elétricos (preferencialmente com dados climáticos em minutos)

• Usinas de grande porte: sombreamento com tracking – PVSYST permite calcular a variaçaõ da distância entre as fileiras e apresenta a sombra na modelagem 3D Fileiras com Sol sombra mútua

Ex.: PVSYST © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Avaliação PVSYST

Característica • Modelagem técnica com 3D auxiliar e detalhes para usinas

Vantagens • Simulação e dados climáticos horários ou por minuto • Padrão industrial para usinas de grande porte (reconhecido pela EPE) • Sombreamento para usinas com tracking

Desvantagens • Definição do projeto elétrico antes da modelagem 3D, requerendo desenhos à parte • Modelagem 3D rudimentar • Projeto físico separado do elétrico

Dimensionamento do Sistema

• Regulamentação Brasileira: o sistema solar compensa consumo, mas não permite vender a energia • O sistema ideal gera a quantidade de energia próximo ao consumo do cliente, conforme prioridade do cliente – Opção 1: Conta resultante é baixa ao longo do ano – Opção 2: Melhor retorno de investimento 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Opção 1 Opção 2

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Dimensionamento do Sistema

• Requisitos ao software – – – –

Cadastrar o consumo do cliente Estipular uma potência adequada Calcular o retorno financeiro conforme projeto real Levar em consideração tarifas com • Classe B: Custo de Disponibilidade e faixas de ICMS • Classe A: Tarifa horo-sazonal com horário de verão

Ex. PV*SOL premium © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Projeto físico e elétrico

• A quantidade de módulos é definida pela potência desejada e pelo espaço disponível • O software deve identificar um inversor adequado e propor um layout elétrico adequado: quais módulos são conectados em série (strings) e quais strings em paralelo ou entradas separadas do inversor • A tarefa é simples em sistemas pequenos (poucas opções) e usinas de grande porte (layout uniforme) • Em sistemas médios com espaço complexo (telhados com sombra), esta tarefa é complexa e requer uma série de decisões – – – – –

Cabeamento que segue o layout físico Facilidade da execução do projeto Sombreamento Quantidade e características dos inversores Custo do projeto © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

4 •

•

Projeto físico e elétrico Ex: PV*SOL premium

Em projetos mais complexos, o projetista varia os parâmetros até chegar à melhor solução O software precisa apoiá-lo e verificar as decisões Ex.: PV*SOL premium

Inversor 3 MPPT1: 2 x 22 MPPT2: 3 x16

Inversor 2 Cada MPPT: 2 strings x 22 módulos Instalação comercial 270 módulos a 265 Wp 71,6 kWp

Inversor 1 MPPT 1: 3 strings x 15 módulos

MPPT 2: 3 x 15

Avaliação PV*SOL premium

Característica • Modelagem em 3D automática ou manual com cálculos completos

Vantagens Desvantagens • Fluxo natural do desenvolvimento • Diagrama elétrico do projeto incompleto para • Proposta do projeto automática com modificação manual concessionárias • Adaptação ao Brasil (português, • Falta tracking com tarifas) sombreamento para usinas • Modelagem 3D em maquete ou por satélite, apresentável ao cliente • Simulação e dados climáticos por hora ou minuto • Reconhecido na Alemanha e nos EUA © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Detalhamento dos projetos físico e elétrico 5

• O detalhamento dos projetos físicos e elétricos contempla – Detalhar instalação física: alocação na cobertura, passagem dos cabos, alocação de componentes elétricos (stringbox, inversor, caixas etc.) – Formar lista de peças da base de suporte – Definir cumprimento dos cabos para calcular bitola dos fios (perda elétrica) – Formar lista de peças elétricas – Definir proteções elétricas (DPS, fusíveis, chaves de seccionamento) – Modificar conforme exigências da concessionária

• A definição da bitola dos fios precisa ser feita dentro do software, para poder calcular as perdas elétricas • As outras partes podem ser executadas em CAD, mediante exportação dos projetos

Geração do Diagrama Elétrico Exemplo: Solergo

• Componentes elétricos constam na base de dados • As seções do cabo são definidas no software • O diagrama e a lista de peças são exportados

Ex. Solergo © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Avaliação Solergo

Característica • Diagramação elétrica com 3D auxiliar

Vantagens • Adaptação ao Brasil (português, tarifas) • Catálogo de componentes elétricos • Relatório aceito por várias concessionárias • Integrado a um pacote CAD para diagramação

Desvantagens • Definição do projeto elétrico antes da modelagem 3D, requerendo desenhos à parte • Simulação e dados climáticos apenas médias diárias e mensais • Modelo matemático incompleto (falta curva de eficiência de módulos)

O Cálculo do Retorno Energético e Financeiro

1. Análise Áreas disponíveis

2. Projeto técnico Tipo do telhado

Estrutura de base

Sombreamento

Projeto físico

3. Custo e Benefício Mão de obra

Custo

Dados climáticos Módulos

Projeto elétrico c.c.

Inversores

Projeto elétrico c.a.

Potência

Consumo e Demanda

Geração ideal

Norma da concessionária

Financiamento

Geração de energia Retorno de investimento

Tarifa © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Dados Climáticos

• A variação de irradiação e temperatura ao longo do dia tem alto impacto no retorno energético – Módulos: eficiência em baixa irradiação não é linear – Inversores: eficiência depende da potência relativa – Cabos: perda depende da potência atual

• Médias mensais ou diárias não representam a realidade •

•

O Ano Meteorológico Típico (TMY) é o método padrão para representar a realidade climática, com dados horários O Átlas Solarimétrico do Brasil não contém este detalhamento

1991

Jan

Fev

Mar

Abr

...

1992

Jan

Fev

Mar

Abr

...

2010

Jan

Fev

Mar

Abr

...

TMY

Jan 2010

Fev 1992

Mar 1999

Abr 1991

...

Dados Climáticos

• Softwares de ponta geram dados em minutos, de forma não linear (ex. passagem de nuvens), o que permite simular efeitos de sombreamento detalhadamente • Usinas de grande porte usam dados certificados, com base em diversas fontes: o software deve permitir importação de dados

Dados em minuto

Dados horários

O Cálculo do Retorno Energético e 6 Financeiro

• É fácil produzir algum número – mas é um desafio representar a realidade • Qual é a confiabilidade dos cálculos do software? – – – – –

Base científica Base de dados climáticos e detalhamento (TMY) Sombreamento Detalhamento dos componentes e projetos elétricos Detalhes dos tarifas brasileiros

• O software foi aprovado em estudos? • Ele é reconhecido por bancos e agências governamentais?

Cooperação Venda / Engenharia Proposta simplificada

1. Análise

2. Projeto técnico

3. Custo e Benefício

Áreas disponíveis

Sombreamento Dados climáticos

Potência

Consumo e Demanda

Projeto físico elétrico simplificado

Custo: R$ / kWp

Geração ideal

Financiamento

Geração de energia Retorno de investimento

Cooperação Venda / Engenharia

Cliente

Integradora

Solicita orçamento Faz estudo preliminar com base em imagens de satélite Calcula retorno energético-financeiro aproximado

Emite proposta preliminar Aprova proposta preliminar

Visita o local com levantamento preciso Calcula retorno com mais precisão

Emite proposta definitiva Aceita proposta definitiva Detalha projetos para execução Aprimora o sistema conforme cálculo de variantes técnicas • O software deve apoiar o detalhamento iterativo • Ele deve facilitar a interação entre usuários de venda e da engenharia © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br

Seleção entre Softwares

• Nenhum software é perfeito • Qual será o uso mais frequente? – Sistemas pequenos? – Sistemas médios? – Em coberturas de edifícios ou em área livre? – Grande porte?

• Qual é o conhecimento técnico dos usuários e a interação entre eles? – Vendedores – Técnicos – Engenheiros

• Como está a adaptação ao Brasil – Idioma português – Produtos brasileiros (inversores, módulos) – Tarifas

• Outros softwares específicos – – – – –

Detalhamento da estrutura de base Layout de usinas fotovoltaicas Análise de sombreamento CAD Planilhas para retorno financeiro

Comparação entre Softwares Populares no Brasil Software

Vantagens

Desvantagens

Uso típico

HelioScope

• Trabalho gráfico a partir de imagens do satélite • Apoio ao fluxo de trabalho

• Falta adaptação ao Brasil • Falta apoio para projetos complexos

• Sistemas simples • US$ 950 por ano (assinatura) ou US$ 95 por mês

PVSYST

• Parâmetros técnicos para usinas de grande porte • Reconhecimento pela EPE

• Não adaptado ao Brasil • Pouco amigável

• Grande porte • EUR 1124 • Manutenção EUR 259 por ano

PV*SOL premium

• Amigável ao usuário • Apoio ao projetista para projeto preliminar e detalhado • Adaptado ao Brasil

• Projetos elétricos muito simples • Falta sombreamento com tracker

• Sistemas simples e complexos • EUR 1295 • Manutenção EUR 233 por ano (18%)

solergo

• Projetos elétricos com integração ao CAD • Adaptado ao Brasil

• Fluxo de trabalho invertido • Dados climáticos resumidos

• Sistemas simples • EUR 1110 • Manutenção EUR 266 por ano (24%)

Agradeço sua atenção!

Hans Rauschmayer hans@solarize.com.br Tel (21) 99615-9812 www.solarize.com.br

A apresentação estará disponível no site da Solarize. © Solarize Serviços em Tecnologia Ambiental Ltda – www.solarize.com.br