Melhores práticas para instalação de estações meteorológicas fotovoltaicas

Resposta rápida

Uma estação meteorológica solar fotovoltaica deve ser instalada em um local que represente com precisão o ambiente operacional do conjunto fotovoltaico.

Os requisitos de instalação mais importantes são:

• Alinhe o sensor de irradiação no plano do arranjo com a mesma inclinação e azimute dos módulos fotovoltaicos.
• Mantenha os sensores de irradiação livres de sombras, reflexos, acúmulo de poeira e obstruções próximas.
• Fixe firmemente os sensores de temperatura do módulo na superfície traseira de módulos fotovoltaicos representativos.
• Instale sensores de vento e precipitação em locais onde as estruturas de montagem e os objetos próximos não distorçam as medições.
• Proteja o registrador de dados, a fonte de alimentação, o equipamento de comunicação e os terminais dentro de um gabinete externo adequado.
• Antes de colocar a estação em funcionamento, verifique as leituras dos sensores, os registros de data e hora, a comunicação e as unidades de dados.

Mesmo um sensor de alta precisão pode produzir dados não confiáveis se for instalado no local errado ou no ângulo errado.

Por que a instalação de estações meteorológicas fotovoltaicas afeta a qualidade dos dados?

Uma estação meteorológica fotovoltaica faz mais do que registrar as condições climáticas locais. Ela fornece os dados ambientais necessários para explicar o desempenho de uma usina de energia solar.

As medições típicas incluem:

• Irradiância no plano da matriz
• Irradiância horizontal global
• temperatura do módulo fotovoltaico
• Temperatura e umidade ambiente
• Velocidade e direção do vento
• Chuva
• Pressão atmosférica
• Irradiância na face traseira para projetos fotovoltaicos bifaciais
• Condições de sujidade

Essas medidas podem ser usadas para:

• Cálculos de índice de desempenho
• Análise de rendimento energético
• Identificação de falhas
• Otimização do cronograma de limpeza
• Análise de perda térmica
• Verificação de garantia
• Planejamento de operação e manutenção

A qualidade dos indicadores de desempenho fotovoltaico calculados depende diretamente da precisão, integridade, consistência e confiabilidade dos dados de entrada. Um sensor de irradiação mal posicionado ou uma sonda de temperatura do módulo solta podem gerar resultados de desempenho enganosos, mesmo quando o próprio sensor está funcionando corretamente.

Por exemplo, um sensor de irradiação que esteja a apenas alguns graus do plano dos módulos fotovoltaicos pode medir uma radiação solar diferente daquela realmente recebida pelo conjunto. Da mesma forma, um sensor de temperatura que não esteja em contato total com a superfície do módulo pode ser mais sensível à temperatura ambiente do que à temperatura do módulo.

A instalação deve, portanto, ser tratada como parte integrante do sistema de medição, e não simplesmente como uma tarefa mecânica a ser concluída após a chegada do equipamento.

Para projetos que exigem dados integrados de irradiação, temperatura, vento, precipitação, aquisição de dados e comunicação remota, explore o Estação meteorológica da usina fotovoltaica.

1. Escolha um local de instalação representativo

O primeiro passo na instalação de uma estação meteorológica solar é selecionar um local que represente as condições reais experimentadas pelo conjunto de painéis fotovoltaicos.

Uma localização conveniente nem sempre é uma localização representativa.

A estação não deve ser instalada simplesmente por estar próxima a uma sala de controle, via de acesso, estação inversora ou poste de montagem disponível. Esses locais podem ser afetados por sombra, calor refletido, poeira, movimento de veículos, estruturas ou fluxo de ar incomum.

Um local adequado deve:

• Receba exposição solar semelhante à do conjunto fotovoltaico monitorado.
• Liberte-se da sombra rotineira ao longo do dia e do ano.
• Evite sombras provenientes de fileiras de módulos, postes, cercas, edifícios, árvores, antenas e equipamentos de comunicação.
• Que seja acessível para inspeção, limpeza e calibração.
• Proteja-se do tráfego de veículos de construção e de impactos acidentais.
• Permitir a passagem segura de cabos e o aterramento.
• Representam o mesmo terreno, altitude, exposição à poeira e microclima da seção monitorada da usina.

Para uma usina solar de grande escala, uma única estação meteorológica pode não ser suficiente. Diferentes seções do local podem apresentar diferentes níveis de cobertura de nuvens, efeitos do terreno, condições de vento, níveis de sujidade ou posições dos rastreadores. O número e a distribuição dos pontos de monitoramento devem ser determinados pelo tamanho da usina, terreno, orientação dos painéis solares, disposição dos rastreadores e microclima local. Para um método de planejamento de local mais abrangente, consulte [referência]. Como projetar pontos de monitoramento meteorológico para projetos de IoT.

Instalações maiores e projetos com múltiplas configurações de montagem podem exigir diversos sensores de irradiação ou estações de monitoramento para capturar as diferenças espaciais em todo o local.

Evite instalar a estação:

• Diretamente ao lado de um armário de metal refletor
• Sob cabos aéreos
• Próximo a saídas de exaustão ou equipamentos de ventilação
• No ponto mais baixo de uma área sujeita a inundações
• Imediatamente ao lado de uma estrada de acesso empoeirada.
• Atrás de uma fileira de módulos que criam sombra pela manhã ou à tarde.
• Em situações onde a manutenção de rotina exige que os técnicos passem por cima de sensores ou cabos.

Antes de definir a localização final, faça uma avaliação simples de sombreamento e verifique a trajetória do sol tanto no verão quanto no inverno.

2. Melhores práticas para instalação de sensores de irradiância

A irradiância é um dos parâmetros mais importantes no monitoramento do desempenho de sistemas fotovoltaicos. Uma seleção adequada de parâmetros permite avaliar a eficiência do monitoramento do desempenho desses sistemas. Sensor de irradiação solar para monitoramento de sistemas fotovoltaicos Ajuda os operadores a comparar a energia solar disponível com a produção real da usina.

Os sistemas fotovoltaicos podem utilizar diversos tipos de medições de irradiância:

• Irradiância no plano da matriz, ou POA
• Irradiância horizontal global, ou GHI
• Irradiância na face traseira de módulos bifaciais
• Irradiância horizontal difusa
• Irradiação normal direta para aplicações especializadas

Se você precisar de uma explicação mais clara sobre os princípios dos sensores, os tipos de medição e seu papel na avaliação de plantas, leia nosso guia. Sensores de irradiação solar para monitoramento preciso do desempenho de sistemas fotovoltaicos..

A irradiância no plano do arranjo representa a irradiância solar total recebida no mesmo plano que os módulos fotovoltaicos. Seu valor depende da orientação do arranjo, da inclinação, da posição do sol, da radiação difusa, da radiação refletida e do sombreamento.

Alinhe o sensor POA com os módulos fotovoltaicos.

Para sistemas fotovoltaicos com inclinação fixa, o sensor de irradiância POA deve ter:

• O mesmo ângulo de inclinação dos módulos fotovoltaicos.
• O mesmo azimute dos módulos fotovoltaicos.
• Uma vista desimpedida do céu
• Exposição ao mesmo ambiente de sombreamento e sujidade que a matriz monitorada.

O sensor deve ser montado coplanarmente com o conjunto fotovoltaico, em vez de simplesmente fixado a uma superfície horizontal próxima. A irradiância POA é medida especificamente com o piranômetro ou célula de referência posicionados no mesmo plano que os módulos fotovoltaicos.

Utilize um suporte de montagem rígido e ajustável e verifique o ângulo com um inclinômetro digital calibrado. Não confie apenas no alinhamento visual.

Para projetos que utilizam diferentes orientações de módulos — por exemplo, conjuntos de painéis solares em telhados voltados para leste e oeste — instale um sensor de ponto de vista (POA) separado para cada orientação principal.

Mantenha o sensor protegido da sombra.

Verifique se há sombreamento permanente ou temporário em:

• estruturas de módulos fotovoltaicos
• Tubos de torque
• Unidades de rastreamento
• Postes de montagem
• Bandejas de cabos
• Equipamento de proteção contra raios
• Antenas
• Sensores próximos
• Vegetação
• Plataformas de acesso para técnicos

Um sensor pode parecer desprotegido ao meio-dia, mas ainda assim estar sombreado no início da manhã ou no final da tarde. As mudanças sazonais na trajetória do sol também devem ser consideradas.

Evite reflexos indesejados

Não instale o sensor onde superfícies metálicas, vidro, paredes brancas, telhados ou outros objetos refletores próximos possam gerar radiação refletida anormal.

O objetivo é medir a energia solar recebida pelo conjunto fotovoltaico, e não a reflexão localizada criada pelos equipamentos ao redor.

Assegure o nivelamento correto para medições horizontais.

Um piranômetro GHI deve ser instalado horizontalmente e cuidadosamente nivelado usando o nível de bolha embutido ou uma base de nivelamento apropriada. Projetos que exigem medições de radiação solar de maior precisão podem usar um piranômetro Classe A com saída RS485 para integração com registradores de dados, sistemas SCADA e estações meteorológicas fotovoltaicas.

O nivelamento preciso é importante porque os piranômetros respondem ao ângulo em que a radiação atinge a superfície sensora. Bases de montagem adequadas geralmente utilizam níveis de bolha e parafusos ajustáveis para manter a posição horizontal correta.

Após apertar os parafusos de fixação, verifique o nivelamento novamente. Apertar apenas um lado do suporte pode alterar o ângulo final.

Instale os sensores nos rastreadores corretamente.

Para sistemas de rastreamento de eixo único, o sensor POA deve seguir o mesmo movimento da linha de rastreamento monitorada.

Monte-o em uma parte estruturalmente estável do rastreador de forma que:

• O plano do sensor permanece paralelo ao plano do módulo.
• O suporte não gira durante o movimento.
• O sensor não sombreia os módulos fotovoltaicos.
• A cablagem permite o alcance total do rastreador sem esticar ou sofrer abrasão.
• A estrutura do rastreador não bloqueia o campo de visão do sensor.

Para grandes sistemas de rastreamento, considere como a incompatibilidade do rastreador, o retrocesso, a variação do terreno e as diferenças entre linhas podem afetar a representatividade.

Plano de limpeza e inspeção

Poeira, excrementos de pássaros, geada, neve, manchas de água e contaminação por insetos podem reduzir as leituras de irradiação.

O sensor deve ser de fácil acesso, sem exigir que os técnicos subam nos módulos ou desconectem cabos. Estabeleça um cronograma de inspeção e limpeza adequado ao clima local.

Utilize apenas materiais de limpeza aprovados pelo fabricante. Ferramentas abrasivas ou produtos químicos agressivos podem danificar a cúpula do sensor ou o difusor.

Para monitoramento preciso do plano do arranjo, consulte o [Sensor de Irradiância Solar] Projetado para análise de desempenho de sistemas fotovoltaicos e monitoramento ambiental.

3. Como instalar sensores de temperatura em módulos fotovoltaicos

A temperatura do módulo fotovoltaico tem um efeito direto no desempenho elétrico. sensor de temperatura do módulo fotovoltaico Normalmente, é fixado na superfície traseira de um módulo representativo para medir sua temperatura real de operação.

O objetivo de um sensor de temperatura de módulo é medir a temperatura de operação de um módulo fotovoltaico representativo, e não a temperatura do ar circundante.

Selecione um módulo representativo

Escolha um módulo que reflita as condições normais de operação dentro da matriz monitorada.

Evite módulos que sejam:

• Em uma borda de fileira excepcionalmente exposta
• Sombreado permanentemente
• Diretamente acima de uma estrutura de telhado quente
• Próximo a um inversor ou saída de ventilação
• Danificado ou muito sujo
• Localizado em uma área com fluxo de ar anormal.
• De fácil acesso, mas não representativo do conjunto.

Para uma planta de grande porte, utilize vários sensores de temperatura modulares em blocos, orientações ou zonas de monitoramento representativas.

Fixe o sensor à superfície traseira.

O sensor deve ser instalado na folha traseira ou na superfície posterior do módulo fotovoltaico, de acordo com as instruções do fabricante do sensor.

As melhores práticas gerais incluem:

1. Limpe e seque a área de instalação.
2. Posicione o sensor longe da estrutura do módulo e da caixa de junção.
3. Assegure o contato térmico completo entre o sensor e a superfície do módulo.
4. Fixe-o com um adesivo, fita ou base de montagem termicamente condutora apropriada.
5. Proteja o cabo do sensor contra movimentos e tensões mecânicas.
6. Evite criar espaços de ar entre o elemento sensor e o módulo.

Um sensor solto pode medir uma mistura da temperatura do módulo e do ar ambiente, produzindo leituras instáveis ou consistentemente baixas.

Escolha uma posição adequada no módulo.

Uma abordagem comum é posicionar o sensor próximo à região central da superfície traseira, longe da caixa de junção, da moldura e das bordas.

No entanto, a localização final deve seguir o layout do módulo, o tipo de sensor, as especificações do projeto e o padrão de monitoramento aplicável.

Não fixe o sensor diretamente sobre:

• Caixas de junção
• Áreas de diodo de bypass
• Membros da estrutura
• Seções da folha traseira danificadas
• Conectores de cabo
• Resíduos adesivos de sensores anteriores

Proporcione alívio da tensão

O movimento dos módulos, a vibração causada pelo vento, a expansão térmica, a rotação do rastreador e os trabalhos de manutenção podem exercer força sobre o cabo.

Prenda o cabo próximo ao sensor para evitar que o elemento sensor se desloque do módulo. Use abraçadeiras, clipes ou conduítes resistentes aos raios UV, adequados para instalações solares externas.

Não aperte os cabos com muita força. Deixe espaço suficiente para a movimentação térmica e o funcionamento do rastreador.

Verifique a leitura após a instalação.

Compare a leitura da temperatura do módulo com:

• Sensores de temperatura do módulo próximo
• Temperatura ambiente
• Condições de irradiação
• Comportamento esperado da temperatura diurna

Em um dia ensolarado, a temperatura do módulo normalmente subirá acima da temperatura ambiente. Um sensor que permanece próximo à temperatura ambiente sob forte irradiação pode ter mau contato térmico ou pode não estar fixado na superfície correta.

Saiba mais sobre o monitoramento contínuo da superfície do módulo com o Sensor de temperatura do módulo fotovoltaico.

4. Posicionamento do sensor de vento

Os dados de velocidade e direção do vento podem auxiliar no fornecimento de:

• análise de temperatura do módulo fotovoltaico
• Avaliação de carga estrutural
• Controle do rastreador
• alertas de clima extremo
• Modelos de resfriamento e perda de calor
• Análise das condições do local

Os sensores de vento são especialmente sensíveis a obstruções próximas.

Mantenha o sensor longe de turbulências.

Edifícios, fileiras de módulos, armários, cercas, árvores e postes podem criar fluxo de ar turbulento e leituras distorcidas.

Instale o sensor de vento:

• Acima ou longe de obstáculos próximos
• Em um mastro vertical rígido
• Onde o fluxo de ar estiver o mais desobstruído possível.
• Longe dos escapamentos de calor
• Fora da esteira criada por grandes estruturas

A altura ideal de montagem depende do objetivo da medição e das especificações do projeto. Um sensor usado para análise do microclima de uma planta pode ser instalado de forma diferente de um sensor destinado a representar uma altura de medição meteorológica padronizada.

A consistência é importante. Registre a altura final de instalação e as condições do entorno na documentação de comissionamento.

Oriente corretamente o sensor de direção do vento.

Utilize uma bússola corrigida para a declinação magnética local, coordenadas do local verificadas ou outro método de levantamento topográfico aprovado para determinar o norte verdadeiro.

Não assuma que um trilho de montagem, a borda de um edifício ou uma fileira de painéis fotovoltaicos esteja precisamente alinhado com o norte.

Após a orientação:

• Confirme se o catavento se move livremente.
• Verifique se a referência ao norte está configurada corretamente no registrador de dados.
• Verifique se o roteamento do cabo não restringe a rotação.
• Compare a leitura com a direção do vento observada durante o comissionamento.

5. Posicionamento do pluviômetro.

Os dados de precipitação podem ajudar os operadores a compreender:

• Limpeza natural do módulo
• Alterações na sujidade
• Eventos de tempestade
• Condições de drenagem do local
• Acesso para manutenção
• Correlações entre chuva e recuperação de energia

O pluviômetro deve estar nivelado, estável e livre de respingos ou obstruções.

Recomendações de instalação

• Instale o medidor em um suporte estável e livre de vibrações.
• Certifique-se de que a abertura do coletor esteja na horizontal.
• Mantenha o produto afastado de telhados, bordas de módulos, árvores, postes e estruturas altas.
• Evite locais onde a água possa respingar no coletor.
• Evite que os cabos interfiram com o mecanismo de basculamento.
• Utilize proteção contra insetos, se recomendada pelo fabricante.
• Verifique se o funil e o caminho de drenagem estão desobstruídos.

Um pluviômetro de báscula que não esteja nivelado pode sistematicamente subestimar ou superestimar a quantidade de chuva.

Após a instalação, realize um teste controlado utilizando um volume conhecido de água, seguindo o procedimento do fabricante. Confirme se cada ponta está sendo registrada corretamente pelo registrador de dados.

6. Instalação do sensor de temperatura e umidade ambiente

Os sensores de temperatura e umidade ambiente devem medir o ar circundante, em vez do aquecimento solar direto.

Instale esses sensores dentro de uma blindagem contra radiação adequada.

O escudo deve:

• Proteja o sensor da radiação solar direta e refletida.
• Permitir ventilação natural ou forçada adequada.
• Reduza a exposição à chuva.
• Deve ser instalado longe de armários quentes e painéis traseiros de módulos.
• Posicione-o em um local onde o ar possa circular livremente.

Não monte um sensor de temperatura sem proteção diretamente em um poste de metal. O poste pode aquecer sob a luz solar e gerar uma leitura falsa de alta temperatura.

Evite instalar imediatamente acima:

• Materiais escuros para telhados
• Superfícies de concreto
• Exaustores do inversor
• Áreas de transformadores
• Armários metálicos refletivos

Documente a altura de instalação para que os sensores de substituição futuros possam ser instalados de forma consistente.

7. Instalação de Estação Meteorológica Fotovoltaica Bifacial

Os projetos fotovoltaicos bifaciais exigem atenção adicional porque a energia é gerada pela irradiação tanto da face frontal quanto da face traseira.

A irradiação na parte traseira depende de:

• albedo do solo
• Espaçamento entre linhas
• Altura do módulo
• Posição do rastreador
• Condições da superfície
• Sombreamento proveniente de componentes estruturais
• Geometria do terreno
• Cobertura de neve ou vegetação

Um único sensor na parte traseira pode não representar adequadamente uma matriz bifacial grande ou não uniforme.

Considerações sobre o sensor traseiro

• Instale o sensor atrás do plano do módulo, de acordo com o projeto de monitoramento.
• Evite sombras provenientes de tubos de torque, trilhos, caixas de junção e cabos.
• Mantenha a distância especificada do módulo.
• Utilize múltiplas posições de medição quando a irradiação traseira variar significativamente.
• Registre a geometria exata do sensor para futura interpretação dos dados.
• Considere o monitoramento separado do albedo, quando necessário.

O monitoramento de irradiação bifacial é mais sensível à geometria local do que o monitoramento convencional de ponto de aspiração (POA) frontal. Portanto, os desenvolvedores de projetos devem definir as posições dos sensores antes da construção, em vez de improvisá-las durante o comissionamento.

Os projetos de energia fotovoltaica flutuante apresentam desafios adicionais, como umidade, corrosão, variação do nível da água, limitações de acesso e movimentação da plataforma. Esses projetos podem exigir uma equipe dedicada. solução de estação flutuante de monitoramento solar.

8. Instalação do Registrador de Dados e do Gabinete Externo

O registrador de dados é o ponto central onde os sinais dos sensores são coletados, processados, armazenados e transmitidos.

Uma instalação confiável deve proteger tanto a qualidade dos dados quanto a disponibilidade dos equipamentos.

Selecione um armário adequado

O gabinete deve oferecer proteção adequada às condições locais, incluindo:

• Infiltração de chuva e água
• Pó
• Umidade e condensação
• Aquecimento solar
• Ambientes corrosivos
• Insetos
• Acesso não autorizado
• Tensão do cabo
• surtos elétricos

Instale o armário acima do nível previsto de inundação ou de água parada.

Em climas quentes, evite colocá-la onde receba sol direto da tarde em excesso. Utilize proteção solar, sistema de ventilação, isolamento ou climatização, se necessário.

Separação dos cabos de sinal e de energia

Encaminhe os sinais de sensores de baixo nível separadamente de:

• Cabos de alimentação CA
• Cabos do inversor
• Cabos do motor
• Cabos de alimentação Tracker
• Cabos CC de alta corrente
• Transmissores de rádio

Isso reduz o risco de interferência elétrica.

Utilize cabos blindados onde especificado e siga as instruções de aterramento do fabricante. Aterramentos incorretos em múltiplos pontos podem causar loops de terra.

Identifique cada cabo.

Cada cabo deve ser etiquetado em ambas as extremidades com:

• Nome do sensor
• Número do canal
• ID da estação
• Destino do cabo

Etiquetas claras reduzem o tempo de instalação e facilitam muito a resolução de problemas futuros.

Mantenha também um diagrama de fiação dentro do gabinete ou na documentação digital do projeto.

Fornece proteção contra surtos e raios.

As centrais fotovoltaicas são locais expostos onde longos cabos podem captar a energia de pico.

O plano de instalação deve levar em consideração:

• Proteção contra surtos na linha de sinal
• proteção contra surtos na linha de energia
• Encalhe do mastro
• Aterramento do gabinete
• Blindagem de cabos
• coordenação de proteção contra raios
• Proteção da porta de comunicação

O aterramento e a proteção contra surtos devem seguir as normas elétricas locais, os requisitos do projeto e as recomendações do fabricante do equipamento.

Confirme a fonte de alimentação.

Antes de conectar os sensores, verifique:

• Tensão de entrada
• Polaridade da energia
• Requisitos de corrente de pico
• Energia solar e dimensionamento de baterias, quando aplicável.
• Tempo de operação de backup
• Configurações do controlador de carregamento
• Classificação dos fusíveis
• Proteção contra baixa tensão

Uma estação meteorológica pode funcionar normalmente em condições de tempo ensolarado durante a sua instalação, mas falhar à noite ou durante períodos prolongados de tempo nublado se a sua bateria e o seu sistema de energia solar forem subdimensionados.

Quando um projeto exige uma estação integrada em vez de sensores montados individualmente, o Estação meteorológica fotovoltaica com monitoramento de irradiação solar Combina parâmetros meteorológicos e relacionados ao módulo essenciais em um único sistema de monitoramento.

9. Configuração de Comunicação e Dados

As estações meteorológicas fotovoltaicas podem se comunicar através de:

• RS485 Modbus
• Ethernet
• 4G LTE
• LoRaWAN
• Wi-fi
• Redes de fibra óptica
• MQTT
• Plataformas de nuvem privada
• sistemas SCADA

Para mapeamento de dados, seleção de protocolo, conectividade da plataforma e arquitetura do sistema, consulte nosso guia. Integração de estações meteorológicas fotovoltaicas com sistemas SCADA e plataformas em nuvem..

A instalação física só é considerada concluída quando os dados chegam corretamente à plataforma pretendida.

Configure cada sensor cuidadosamente.

Verificar:

• Endereço do dispositivo
• Protocolo de comunicação
• Taxa de transmissão (baud rate)
• Bits de paridade e parada
• Mapeamento de registro
• Unidades de engenharia
• Posição decimal
• Intervalo de amostragem
• Intervalo de armazenamento
• Intervalo de upload
• Limiar de alarme
• Fuso horário
• Sincronização de tempo

Um erro comum de integração é receber dados tecnicamente válidos na unidade errada — por exemplo, interpretar a temperatura como um número inteiro bruto ou os totais de precipitação como intensidade de chuva.

Use um carimbo de data/hora consistente.

Todos os dados da estação devem usar uma referência de tempo claramente definida.

Confirmar:

• Hora local ou UTC
• comportamento do horário de verão
• Sincronização de horário de rede
• Precisão do relógio do registrador de dados
• Localização do carimbo de data/hora no pacote de dados
• Gestão de interrupções de comunicação

A consistência dos registros de data e hora é essencial ao comparar dados meteorológicos com dados de inversores, medidores, rastreadores e sistemas SCADA.

Manter armazenamento de dados local

Sempre que possível, configure o registrador de dados para armazenar os dados localmente durante interrupções de comunicação.

Assim que a conexão for restabelecida, o sistema deverá ser capaz de carregar os registros históricos sem criar dados duplicados ou desordenados.

10. Estratégia recomendada para amostragem e registro de dados

A amostragem rápida captura variações de curto prazo, enquanto o intervalo de registro determina a frequência com que os valores processados são armazenados.

A melhor configuração depende de:

• Tempo de resposta do sensor
• Requisitos de monitoramento da planta
• Método de cálculo de desempenho
• Capacidade SCADA
• Largura de banda de comunicação
• Capacidade de armazenamento
• Requisitos contratuais ou regulamentares

Por exemplo, um sensor de irradiância pode ser amostrado com mais frequência do que o intervalo de média final. O registrador pode então calcular os valores médios, mínimos, máximos, o desvio padrão ou o total.

Não utilize um longo intervalo de envio de dados como substituto para uma amostragem local adequada. Uma estação que envia dados a cada 15 minutos ainda pode amostrar os sensores com mais frequência e transmitir os resultados calculados.

Antes de colocar a estação meteorológica em funcionamento, verifique se o método de cálculo de médias utilizado é compatível com o método utilizado para os dados de potência e energia da central.

11. Erros comuns na instalação de estações meteorológicas fotovoltaicas

Muitos problemas de qualidade de dados podem ser atribuídos a um pequeno número de erros de instalação.

Erro 1: Instalar o sensor POA na horizontal.

Um sensor de irradiação horizontal não representa a irradiação recebida por um conjunto fotovoltaico inclinado.

Melhor abordagem: Alinhe o sensor POA com a mesma inclinação e azimute dos módulos. Para aplicações em que a resposta de monitoramento deve refletir fielmente os módulos fotovoltaicos de silício cristalino, um Sensor de irradiância de silício para monitoramento do desempenho de painéis fotovoltaicos Também pode ser considerado.

Erro 2: Montar o sensor de acordo com a estrutura de suporte em vez do plano do módulo.

As estruturas de montagem nem sempre são perfeitamente paralelas aos módulos.

Melhor abordagem: Meça o ângulo real do módulo e alinhe o sensor de forma independente.

Erro 3: Ignorar o sombreamento sazonal

Um sensor que é transparente no verão pode ficar sombreado no inverno.

Melhor abordagem: Analise todo o percurso solar anual antes de definir a posição de montagem.

Erro 4: Instalar um sensor de temperatura do módulo próximo à estrutura.

As bordas do módulo podem apresentar comportamento térmico diferente da área central do módulo.

Melhor abordagem: Selecione uma posição representativa na superfície traseira, afastada da estrutura e da caixa de junção.

Erro 5: Deixar um espaço de ar abaixo do sensor de temperatura

O mau contato causa uma resposta de temperatura lenta ou imprecisa.

Melhor abordagem: Assegure o contato total e utilize o material de fixação especificado.

Erro 6: Instalar sensores de vento ao lado de um armário ou fileira de módulos

Estruturas próximas perturbam o fluxo de ar.

Melhor abordagem: Utilize uma posição de montagem desobstruída com o mínimo de turbulência.

Erro 7: Não nivelar o pluviômetro

Um pluviômetro inclinado pode produzir erros sistemáticos de medição.

Melhor abordagem: Nivele o medidor durante a instalação e verifique-o novamente após o aperto.

Erro 8: Roteamento de cabos de sensores juntamente com cabos de alta potência

Ruídos elétricos podem afetar sinais de sensores ou de comunicação.

Melhor abordagem: Separe a fiação de sinal da fiação de energia e siga os requisitos de aterramento.

Erro 9: Esquecer o alívio de tensão

O movimento do cabo pode soltar os terminais ou desprender os sensores de superfície.

Melhor abordagem: Prenda os cabos próximos a cada sensor, permitindo, ao mesmo tempo, a movimentação térmica e mecânica.

Erro 10: Colocar o hardware em funcionamento sem verificar os dados.

Um sensor energizado não produz necessariamente dados corretos.

Melhor abordagem: Validar leituras, unidades, registros de data e hora, status da comunicação e relações ambientais esperadas.

12. Lista de verificação para comissionamento

Realize as seguintes verificações antes de aceitar a estação meteorológica fotovoltaica.

Verificações mecânicas

• Todos os mastros, suportes e armários estão fixados com segurança.
• Os ângulos dos sensores correspondem aos desenhos aprovados.
• O sensor POA corresponde à inclinação e ao azimute do módulo.
• Os piranômetros horizontais e os pluviômetros estão nivelados.
• Os sensores de temperatura do módulo possuem contato total com a superfície.
• Os cabos montados no rastreador movem-se livremente.
• Todos os conectores são resistentes às intempéries.
• Os cabos possuem alívio de tensão adequado.
• Nenhum sensor fica sombreado pela estrutura de montagem.
• A estação está acessível para manutenção.

Verificações elétricas

• A tensão e a polaridade da fonte de alimentação estão corretas.
• As ligações de aterramento estão concluídas.
• A proteção contra surtos está instalada.
• As blindagens dos cabos estão terminadas corretamente.
• Os cabos de sinal e de alimentação são separados.
• Os fusíveis e disjuntores estão dimensionados corretamente.
• A tensão da bateria e o estado de carregamento estão normais.
• Os terminais do gabinete estão etiquetados.

Verificações de dados

• Todos os sensores estão enviando relatórios.
• Os valores devem utilizar as unidades de engenharia corretas.
• Os endereços dos dispositivos correspondem ao arquivo de configuração.
• Os registros de data e hora estão corretos.
• Os intervalos de amostragem e registro estão corretos.
• Os dados chegam à nuvem ou à plataforma SCADA.
• O armazenamento local funciona durante uma interrupção de comunicação.
• Os limites de alarme estão configurados.
• É possível recuperar registros históricos.
• As leituras do sensor são fisicamente razoáveis.

13. Valide os dados antes de sair do site.

Uma validação final dos dados pode identificar problemas de instalação que a inspeção visual não detecta.

Comparar medidas relacionadas

Analisar as relações entre:

• Irradiância POA e potência fotovoltaica
• Irradiância GHI e POA
• Temperatura do módulo e temperatura ambiente
• Temperatura e irradiância do módulo
• Velocidade do vento e resfriamento do módulo
• Recuperação da chuva e da sujidade
• Irradiância frontal e traseira
• Vários sensores instalados no mesmo local

Por exemplo:

• A temperatura do módulo geralmente deve aumentar conforme a irradiação aumenta.
• A potência fotovoltaica deve acompanhar, em linhas gerais, a irradiação durante o funcionamento normal.
• Dois sensores de irradiância posicionados de forma semelhante devem apresentar padrões similares.
• Um sensor POA não deve permanecer em zero enquanto a usina estiver gerando energia normalmente.
• Os totais de precipitação não devem aumentar em um dia seco.

Verificar dados em diferentes condições

Um único teste ao meio-dia não é suficiente.

Sempre que possível, revise os dados durante:

• Nascer do sol
• Meio-dia
• Pôr do sol
• Movimento do rastreador
• Transições para a nuvem
• Períodos de ventos fortes
• Eventos de chuva
• Operação noturna
• interrupções de comunicação

Isso ajuda a revelar sombreamento, problemas com o cabo do rastreador, erros de registro de data e hora, fontes de alimentação instáveis e desvios noturnos anormais.

14. Manutenção após a instalação

O monitoramento preciso de sistemas fotovoltaicos requer manutenção contínua.

Crie um plano de manutenção que abranja:

• Limpeza do sensor
• Inspeção visual
• Verificação de nível e ângulo
• Inspeção de cabos e conectores
• Vedação de armários
• Inspeção de aterramento
• Teste de bateria
• Revisão de lacunas de dados
• Comparação de sensores
• Calibração
• Controle da vegetação
• Backup de firmware e configuração

Compare a irradiância medida com o comportamento esperado em céu limpo ao longo do tempo. Desvios persistentes podem indicar deriva do sensor, contaminação, sombreamento, alterações de alinhamento ou problemas de calibração. Comparar os dados do sensor com a irradiância modelada durante períodos de céu limpo é um método utilizado para identificar deriva e medições anômalas.

A frequência de calibração deve seguir as recomendações do fabricante do sensor, a classe de monitoramento do projeto e os requisitos contratuais. Algumas práticas de monitoramento de alta qualidade exigem a recalibração periódica dos sensores de irradiância, com o intervalo dependendo da classe do sensor e da aplicação.

Mantenha registros de todas as ações de manutenção, incluindo:

• Data
• Técnico
• ID do sensor
• Trabalho concluído
• Informações de calibração
• Leituras de antes e depois
• Fotos
• Alterações de configuração

Esses registros são valiosos ao investigar mudanças de desempenho a longo prazo.

Perguntas frequentes

Qual é a regra mais importante para a instalação de uma estação meteorológica fotovoltaica?

A regra mais importante é instalar cada sensor onde ele represente as condições às quais o conjunto fotovoltaico está exposto. Para a irradiação no plano do conjunto, isso significa adequar a inclinação e a orientação dos módulos fotovoltaicos e evitar sombras ou reflexos anormais.

Onde deve ser instalado um sensor de irradiação solar?

Um sensor de irradiação POA deve ser instalado em um local representativo e sem sombras, com a mesma inclinação e azimute dos módulos fotovoltaicos monitorados. Um sensor GHI deve ser instalado normalmente na horizontal e cuidadosamente nivelado.

Será que toda usina fotovoltaica precisa de uma estação meteorológica?

Uma estação meteorológica é particularmente valiosa quando o operador da usina precisa calcular a taxa de desempenho, identificar as causas ambientais do baixo desempenho, avaliar as perdas térmicas, gerenciar a limpeza, verificar as garantias ou comparar a produção real com os recursos solares disponíveis.

O número e o tipo de estações dependem do tamanho da planta, do terreno, da orientação do módulo, do projeto do rastreador, do clima e dos objetivos do monitoramento.

Quantos sensores de irradiação são necessários para uma fazenda solar?

Não existe um número único adequado para todos os projetos. Um local pequeno e uniforme pode usar um ponto de medição representativo, enquanto um local grande com diferentes terrenos, orientações, blocos de rastreadores ou microclimas pode exigir vários sensores ou estações meteorológicas. Para sistemas fotovoltaicos em telhados e locais de geração geograficamente distribuídos, um sistema compacto Estação de monitoramento meteorológico fotovoltaico para usinas solares distribuídas Pode fornecer dados localizados para cada local representativo.

Onde deve ser colocado um sensor de temperatura para um módulo fotovoltaico?

Geralmente, o sensor é fixado firmemente na superfície traseira de um módulo fotovoltaico representativo, longe da moldura, da borda do módulo e da caixa de junção. A posição exata e o método de fixação devem seguir as instruções do fabricante do sensor e os requisitos de monitoramento do projeto.

Por que a leitura da temperatura do meu módulo está próxima da temperatura ambiente?

Possíveis causas incluem mau contato com o módulo, espaço de ar sob o sensor, instalação em superfície incorreta, sombreamento, cabo solto, configuração incorreta do canal ou sensor com defeito.

Deve-se instalar uma estação meteorológica perto da sala de controle?

Somente quando a área da sala de controle representar as mesmas condições ambientais do conjunto fotovoltaico. A conveniência não deve ter prioridade sobre a representatividade da medição.

Com que frequência os sensores de irradiância devem ser limpos?

A frequência de limpeza depende da poeira local, da chuva, da neve, da atividade de pássaros, da agricultura, da construção civil e da poluição industrial. Os sensores devem ser inspecionados com frequência suficiente para evitar que a contaminação crie um viés de medição significativo.

Um único sensor POA consegue monitorar conjuntos de sensores voltados para leste e oeste?

Um único sensor não consegue representar com precisão duas orientações de arranjo significativamente diferentes. Instale um sensor POA separado para cada grupo principal de inclinação ou azimute quando as condições de irradiação forem diferentes.

O que deve ser testado durante o comissionamento?

Teste as leituras dos sensores, unidades de engenharia, registros de data e hora, canais do registrador de dados, comunicação, armazenamento local, energia de reserva, alarmes, movimentação de cabos, aterramento e a relação entre os dados meteorológicos e a produção fotovoltaica.

Conclusão final

O monitoramento confiável do desempenho de sistemas fotovoltaicos começa com a instalação correta.

Uma estação meteorológica bem projetada ainda pode fornecer dados de baixa qualidade quando:

• O sensor de irradiância está instalado no ângulo errado.
• O sensor de temperatura do módulo apresenta mau contato térmico.
• O sensor de vento é afetado pela turbulência.
• O pluviômetro não está nivelado.
• O registrador de dados utiliza unidades ou registros de data e hora incorretos.
• Os sensores são difíceis de inspecionar e manter.

A melhor instalação não é necessariamente a mais conveniente. É a instalação que produz dados representativos, rastreáveis e de fácil manutenção ao longo da vida útil da central fotovoltaica.

A JW-IoT oferece soluções configuráveis de monitoramento ambiental para sistemas fotovoltaicos, que podem integrar irradiação, temperatura do módulo fotovoltaico, condições climáticas, vento, precipitação, sujidade, registro de dados, RS485 Modbus, 4G LTE, LoRaWAN, MQTT, API e comunicação com plataforma em nuvem.