Modelagem e simulação de um sistema fotovoltaico de geração distribuída integrado em uma edificação de energia positiva com arquitetura bioclimática

Abstract

A energia solar, além de ser uma fonte limpa e renovável, pode ser aproveitada de diversas formas, de acordo com a tecnologia a ser utilizada. Uma dessas finalidades é o uso de sistemas fotovoltaicos para a conversão e geração de eletricidade para a utilização nas mais diversas edificações. Atualmente, o Brasil conta com regulamentações em relação a geração distribuída, e ainda, dispõe de um amplo potencial para o desenvolvimento da tecnologia no país. Dessa forma, por consequência do avanço da energia solar, aparece a demanda por projetos de engenharia relacionados, que por sua vez, envolvem análise do recurso solar, dimensionamento dos equipamentos, definição de orientação e inclinação de módulos. Assim, o objetivo deste trabalho é modelar, simular e analisar um sistema fotovoltaico integrado em uma planta piloto bioclimática a partir de diferentes métodos de dimensionamento e bases de dados e, portanto, comparar os resultados entre simulações e dados reais, observando indicadores estatísticos entre tais valores. A planta fotovoltaica está localizada no município de Araranguá, Santa Catarina e conta com uma potência instalada de 0,99 kWp. Os dados reais foram coletados diretamente da plataforma do inversor instalado e as simulações e modelagens foram realizadas através de métodos matemáticos disponíveis na literatura, além dos softwares: PVsyst, System Advisor Model, RETScreen, PVGRID. Nas análises, foi possível perceber que o software que obteve maior semelhança com a realidade foi o RETScreen, com diferenças na faixa de 4% para a produtividade mensal e geração média diária mensal. O resultado mais destoante foi a modelagem teórico-prática que utilizou como base de dados, o Atlas Brasileiro de Energia Solar, com diferença aproximada de 22% em relação aos dados reais. Vale destacar que as bases de dados de radiação solar utilizadas em cada método e em software são diferentes, o que explica, em parte as diferenças.

Solar energy, in addition to being a clean and renewable source, can be used in different ways, depending on the technology to be used. One of these technologies is the use of photovoltaic systems for the conversion and generation of electricity in the most diverse buildings. Currently, Brazil has regulations to distributed generation and has a wide potential for the development of technology in the country. Thus, due to the solar energy advancement, there is a demand for related engineering projects, which, in turn, involve the solar resource analysis, equipment dimensioning, definition of modules orientation and inclination. Furthermore, the objective of this study is to model, simulate and analyze a photovoltaic system integrated in a bioclimatic pilot plant from different sizing methods and databases and, therefore, compare the results between simulations and real data, observing statistical indicators between such values. The photovoltaic plant is located at Araranguá, Santa Catarina and has an installed capacity of 0.99 kWp. Real data were collected directly from the installed inverter platform and simulations and modeling were performed using mathematical methods available in the literature and the following softwares: PVsyst, System Advisor Model, RETScreen, PVGRID. In the analyses, it was possible to notice that the software that had the greatest similarity with reality was RETScreen, with differences in the range of 4% for monthly productivity and monthly average daily generation. The worst result was the theoretical-practical modeling that used Atlas Brasileiro de Energia Solar as a database, with a difference of 22% in relation to real data. The solar radiation databases used in each method and in software are different, which partly explains the differences.