INTRODUÇÃO

Você já pensou em instalar um sistema de energia solar fotovoltaica em sua residência, comércio, indústria, ou qualquer empreendimento? Se sua resposta é sim, você precisa saber da importância do monitoramento para o seu sistema.

Algumas perguntas podem surgir durante a vida útil de uma planta fotovoltaica: Como confiar no sistema? Será que ele está produzindo corretamente? Será que não há desligamentos por algum tipo de falha de instalação ou ainda de equipamento? As respostas para essas e outras perguntas podem ser encontradas no sistema de monitoramento do seu inversor. 

O monitoramento de plantas fotovoltaicas é essencial para a equipe técnica de operação e manutenção (O&M). Mas não apenas estes. O cliente final ou pessoas leigas no assunto podem utilizar a plataforma web ou aplicativo para averiguar que o sistema está gerando energia, e que, no final do mês, sua fatura venha correta, com a compensação de energia vendida pelo integrador.

Ressalta-se a importância do integrador ou “epcista”, caso não ofereça serviço de O&M, oferecer um treinamento de como acompanhar se o sistema está gerando energia corretamente.

Nesse artigo mostraremos a importância do monitoramento. Em geral, as plataformas atuais possuem dados essenciais como tensão de entrada, tensão de saída, potência, energia gerada, correntes, frequências, temperatura, entre outros. Em plataformas mais completas são fornecidos alarmes, além de indicações do tipo da falha e até mesmo como solucioná-las. 

LEMBRE-SE QUE MEXER COM ENERGIA ELÉTRICA REQUER TREINAMENTOS E APENAS PROFISSIONAIS HABILITADOS E CAPACITADOS PODEM TRABALHAR COM ELETRICIDADE

Por que um Sistema de Monitoramento?
  

·        Irradiação solar (Wh/m²);

·        Irradiância (W/m²);

·        Tensão CC e no CA (V);

·        Corrente no CC e no CA (A);

·        Potência (W);

·        Energia (Wh);

·        Frequência (Hz);

·        Temperatura do modulo FV, ambiente, do equipamento (ºC);

·        Velocidade do vento (m/s);

·        Resistência de isolamento (ohms);

·        Fator de potência;

  Um sistema fotovoltaico precisa de manutenção ao decorrer da sua vida útil. Módulos sofrem degradação com o tempo, conectores são danificados, cabos são rompidos, proteções são acionadas etc. Um item muito importante é a limpeza dos módulos fotovoltaicos. Módulos sujos ou com dejetos produzem menos energia e podem apresentar “hot spots” (pontos quentes).  Isso pode ser verificado através do monitoramento e comparando o desempenho da planta dentro de um mesmo período e ao longo dos anos. 

Um sistema de monitoramento não vai te deixar no escuro quando algum problema no sistema ocorrer. Ele vai apresentar alarmes e comportamento dos parâmetros nos momentos das falhas. Isso é de extrema importância para a equipe de operação e manutenção pois já saberão que tipos de equipamentos devem levar até o local para correção do problema.

Estações Solarimétricas

       Existem dois tipos de estações que são essenciais em usinas de grande porte. São elas:

Padrão EPE:

A estação solarimétrica padrão EPE tem a finalidade de levantar dados para estudos e pesquisas no setor energético. Para instalação de uma EPE, alguns itens devem ser seguidos e qualificados pela Empresa de Pesquisa Energética, que é uma empresa público federal (ROMIOTTO, 2020)

A configuração mínima exigida para especificar uma estação EPE exige que sejam utilizados os seguintes sensores ou instrumentos de medição:

1.  de irradiância global horizontal (dois piranômetros, padrão “First Class” ou superior, conforme norma ISO 9060:1990, orientados no plano horizontal),

2.  umidade relativa;

3.  temperatura;

4.  velocidade do vento.

 Além destes, poderão ser instalados equipamentos complementares, tais como: célula ou módulo fotovoltaico de referência (equivalente aos módulos da usina, no mesmo plano inclinado), piranômetro orientado conforme plano inclinado dos módulos ou outros instrumentos de medição da irradiação.

Figura 1 - Estação EPE

Fonte: https://www.romiotto.com.br/estacao-solarimetrica-padrao-epe-pcd-epe

Padrão SONDA:

A estação solarimétrica Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais (SONDA) foi criado pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) com intuito de coletar dados climáticos para melhorar a base de dados dos recursos de energia solar e eólica no Brasil.

Os componentes ou sensores que contemplam uma estação sonda podem variar. É importante que os sensores sejam instalados em lugares adequados que não peguem sombra de algum outro equipamento ou material ao redor, pois isso pode invalidar algumas medições durante o dia. Com todos os dados coletados diariamente, semanalmente e anualmente é possível arquivar dados mais precisos para futuros estudos utilizando energia solar, nesse caso. É possível também calcular números reais e mais factíveis de geração de energia solar.

Figura 2: Estação SONDA

Fonte: INPE (2018)

Estudo de Caso

A figura 3 ilustra a geração de energia em kWh durante um mês de operação do sistema. Nela, é possível verificar que houve geração de energia em todos os dias, mas isso não significa que o sistema está operando 100%, sem falhas ou problemas.

Figura 3 – Geração diária

É possível perceber ainda na figura 3 que a geração média no dia é de 40 kWh e, como isso está assim em quase todos os dias, é possível indicar que o sistema está operando bem. Apesar disso, em alguns dias (dias 07, 17, 26 e 31) houve um desempenho menor, provavelmente por ser um dia chuvoso ou nublado.

Na figura 4 já é possível perceber que houve algum problema no sistema de geração: o sistema ou acusou alguma falha que interrompeu a geração ou ainda, caiu a conexão com a internet. O sistema é o mesmo da figura 3 e, para esse caso específico, houve interrupção do sistema. Perceba que nos dias 09, 10, 11, 26 e 28 a geração foi quase ou totalmente nula.

Figura 4 – Geração diária com possíveis problemas

Pegando o dia 09 para análise, podemos observar que o sistema operava normalmente até que, por algum motivo, acusou alguma falha. A figura 5 ilustra o ponto, no horário perto das 12h34, da curva cujo sistema operava bem, com tensão de rede CA e CC dentro dos parâmetros normais. Até que por volta das 13h10 o sistema desligou devido a uma possível falha na rede de corrente alternada.

Figura 5 – Análise diária – operação normal

A figura 6 demonstra o momento em que o sistema cortou a geração. É possível perceber que a tensão CA caiu a 0 V, indicando um possível problema na rede CA, disjuntor de proteção, falha no equipamento, ou ainda queda de energia. Voltando agora para a figura 4, podemos descartar queda de energia ou falha no equipamento, visto que o problema se estendeu por quase 3 dias e, depois desse tempo, o sistema voltou a gerar

Figura 6 – Análise diária com falha

Abrindo agora a lista de alarmes, figura 7, pode observar-se que de fato houve problema no circuito de corrente alternada, o alarme era “sem rede (no grid)”, ou seja, o disjuntor estava desarmado.

 Figura 7 - alarmes

Considerações Finais

A plataforma de monitoramento é uma ferramenta de suporte ao integrador e ao cliente final. Essa plataforma é geralmente alimentada pelos dados coletados pelo próprio inversor fotovoltaico, eliminando custos com equipamentos adicionais.

No universo de informações encontradas nas plataformas de monitoramento a geração de energia e a lucratividade do sistema são as que se destacam. Porém, através de uma análise mais aprofundada os dados desta plataforma podem ser utilizados a favor do usuário para reduzir o tempo e o custo com O&M da planta fotovoltaica. 

O monitoramento permite ao integrador prever manutenções preventivas, preditivas e corretivas do sistema. No final, o objetivo do monitoramento remoto é garantir o desempenho e a segurança do sistema fotovoltaico, de forma ágil e com os menores custos possíveis.