Independentemente do porte e das características de um gerador solar fotovoltaico, o monitoramento e o controle do desempenho são essenciais para garantir o retorno do investimento. Na maioria dos sistemas fotovoltaicos comerciais e industriais, pelo menos o monitoramento da geração é realizado pelos empreendedores. Em sistemas fotovoltaicos de médio porte, os projetos são geralmente simulados antes de serem contratados, e os resultados dessas simulações são usados como referência para o monitoramento após a instalação. Contudo, as simulações de geração utilizam dados históricos médios para realizar as estimativas, podendo este valor variar ano a ano.
A empresa Solargis® divulgou recentemente mapas comparativos de Irradiação Global Horizontal (GHI), revelando que, em 2023, a irradiação solar no Brasil superou significativamente a média de longo prazo em diversas localidades, como mostra o mapa de diferenças abaixo. Particularmente notáveis foram as diferenças nas regiões com maior concentração de usinas fotovoltaicas, onde se registrou um aumento de até 10% da irradiação solar incidente em 2023 em comparação com a média histórica dos últimos 15 anos.
Esse aumento na disponibilidade de irradiação solar, embora benéfico, pode mascarar problemas nas usinas que, em condições normais de irradiação, apresentariam uma geração de energia abaixo do esperado. Problemas como acúmulo de sujeira maior do que o previsto, perdas por indisponibilidade de equipamentos e até perdas mais complexas, como limitação por sobrecarregamento do inversor, podem passar despercebidos devido ao fato de que a usina recebeu mais sol do que o previsto e, portanto, gerou energia suficiente para atingir a meta de geração, atendendo aos compromissos contratuais e deixando todo mundo feliz.
Por isso é importante entender que a disponibilidade de uma maior irradiação solar em relação aos dados utilizados no projeto da usina pode criar a falsa impressão de que todas as usinas estão operando de maneira ideal, quando, na realidade, algumas podem estar enfrentando problemas que só seriam detectados com um monitoramento mais rigoroso. Isso reforça a necessidade de o mercado de energia solar se profissionalizar, incorporando nas suas atividades de monitoramento não apenas a energia gerada, mas também o desempenho dos sistemas (veja a figura abaixo, comparando como se determinam desempenho previsto x desempenho esperado x desempenho realmente medido).
Considerando que muitas das usinas fotovoltaicas de até 5 MWp já contam com contratos com integradores e EPCistas (Engineering, Procurement and Construction) em formato chave na mão (turn key), a garantia de desempenho durante o primeiro e, muitas vezes, o segundo ano de operação tem papel importante no contrato, pois assegura que o projeto executado atende a todas as características de perdas energéticas e de desempenho planejadas.
Um dos principais desafios na avaliação do desempenho dos sistemas fotovoltaicos comerciais e industriais de médio porte é a falta de equipamentos para medição do recurso solar, dado fundamental para o cálculo do desempenho do sistema. Para esta avaliação, é necessário que no mesmo plano dos módulos fotovoltaicos sejam utilizados instrumentos para medição do recurso solar (piranômetros ou células de referência). Para um grande projeto, os custos destes sensores podem ser absorvidos, mas para um pequeno projeto é mais difícil justificar seu uso, bem como os custos associados à avaliação dos dados medidos em alta resolução temporal.
A Avaliação de Desempenho (Performance Ratio – PR) é uma métrica que compara a energia gerada com a energia teoricamente possível de ser gerada, considerando a irradiação solar recebida. Esse coeficiente leva em conta várias perdas no sistema, como temperatura, sujeira e eficiência dos inversores. Um PR de 75%, por exemplo, indica que o sistema perde 25% da energia máxima teoricamente possível de ser gerada devido a essas variáveis. Essa métrica é robusta e oferece uma visão detalhada do desempenho do gerador solar fotovoltaico, sendo especialmente útil em projetos comerciais e industriais de médio e grande porte.
Como mencionado, a falta de dados de irradiação solar tem impedido que empreendedores calculem adequadamente o desempenho de seus sistemas. Contudo, nos últimos anos, a medição de irradiação solar via satélite avançou significativamente, oferecendo níveis de precisão, granularidade e custo adequados para a aplicação desta fonte de dados em monitoramentos de desempenho de geradores fotovoltaicos. Diversas empresas fornecem dados já tratados e de alta qualidade, garantindo uma avaliação de desempenho dos sistemas fotovoltaicos com a mesma incerteza que tipicamente se obtém ao calcular o desempenho utilizando um piranômetro Classe B (First Class), equipamento atualmente exigido pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética) para habilitação técnica de empreendimentos de geração centralizada.
O Laboratório Fotovoltaica/UFSC (www.fotovoltaica.ufsc.br) monitora, como entidade independente, dezenas de projetos de GD e GC em diversas regiões do Brasil, totalizando mais de 4 GW de usinas fotovoltaicas monitoradas. Na maioria dos sistemas, os dados de satélite são usados para calcular o desempenho das usinas ou para confirmar que os dados de irradiação medidos em solo estão sendo coletados adequadamente e que o desempenho da usina solar corresponde à disponibilidade de radiação solar incidente no período em questão.
Com a maior disponibilidade e menor custo de dados de irradiação solar por satélite sendo ofertados no mercado e a adoção de métricas de monitoramento e desempenho bem definidas, o mercado de energia solar pode avançar para um novo patamar de profissionalismo, assegurando que as usinas operem conforme o esperado. Cabe aos empreendedores e gestores das usinas olhar para além da mera quantidade energia gerada pelos projetos, focando no desempenho real dos sistemas fotovoltaicos.
Autores:
Lucas Nascimento, Rafael Campos & Ricardo Rüther
Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica da Universidade Federal de Santa Catarina Fotovoltaica/UFSC – www.fotovoltaica.ufsc.br
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