Célula de referência fotovoltaica Modbus RS485 para medição de irradiância no plano do arranjo.
O Sensor de Irradiância de Silício JW-TBQ-GJ(LC13) É um sensor de referência para células fotovoltaicas desenvolvido para medir a irradiação solar em usinas fotovoltaicas, sistemas solares em telhados, projetos de teste de módulos e estações meteorológicas solares.
Ele utiliza uma célula sensora de silício monocristalino com resposta espectral semelhante à dos módulos fotovoltaicos de silício cristalino convencionais. Isso permite que o sensor forneça dados de irradiância que refletem com precisão a energia solar disponível para o conjunto fotovoltaico monitorado.
Com saída RS485, comunicação Modbus padrão, compensação de temperatura integrada e caixa externa IP65, o sensor pode ser conectado a registradores de dados, RTUs, PLCs, sistemas SCADA e plataformas de monitoramento fotovoltaico.
Ele pode funcionar como um sensor de irradiância independente ou ser integrado a um sistema completo. solução de monitoramento de energia renovável Com sensores meteorológicos, sensores de temperatura modulares, equipamentos de comunicação e gerenciamento de dados baseado em nuvem.
Visão geral do produto
O JW-TBQ-GJ(LC13) também é comumente descrito como:
célula de referência PV
Célula de referência de silício
sensor de irradiância fotovoltaica
Sensor de irradiância POA
Sensor de irradiância da célula de referência
Diferentemente de um sensor de luz de uso geral, ele foi projetado especificamente para monitorar a irradiação solar recebida por módulos fotovoltaicos.
Como o elemento sensor é baseado na tecnologia de silício cristalino, sua resposta à luz solar é mais próxima da de um módulo fotovoltaico de silício cristalino do que a resposta de muitos instrumentos de radiação de amplo espectro. Isso o torna adequado para comparação de desempenho, análise operacional e monitoramento do plano do arranjo.
O sensor converte a resposta da célula de silício em uma leitura digital de irradiância que pode ser transmitida via RS485 Modbus para um controlador local ou plataforma de monitoramento remoto.
O que o sensor mede?
O sensor mede a irradiação solar incidente em sua superfície sensora.
Quando instalado com o mesmo ângulo de inclinação e orientação dos módulos fotovoltaicos, ele pode fornecer irradiância no plano da matriz, geralmente abreviado como irradiância POA.
A irradiância POA representa a energia solar que atinge a superfície inclinada do conjunto fotovoltaico. É especialmente útil para comparar:
Irradiância solar disponível
Produção fotovoltaica esperada
Saída real do inversor
Temperatura do módulo
Eficiência do sistema
Índice de desempenho
Perda de irradiação causada por nuvens ou sombreamento
Diferenças entre strings fotovoltaicas ou seções de arranjos.
O sensor não mede diretamente a potência de saída dos painéis fotovoltaicos. Em vez disso, fornece uma referência ambiental que pode ser comparada com os dados de produção de energia elétrica.
Por que usar uma célula de referência de silício em uma usina fotovoltaica?
Uma usina fotovoltaica não consegue avaliar seu desempenho com precisão usando apenas a potência gerada.
Uma redução na geração pode ser causada por:
Menor irradiação solar
Nuvens passageiras
Alta temperatura do módulo
Poeira ou sujidade
Sombreamento parcial
Degradação do módulo
Limitação do inversor
Falha na string
Perdas de cabos
redução da rede
Ao medir a irradiação próxima ao conjunto de painéis fotovoltaicos, os operadores podem separar as alterações causadas pela luz solar disponível das alterações causadas pelos equipamentos ou pelas condições operacionais.
Por exemplo, uma produção menor durante períodos de baixa irradiação pode ser normal. Uma produção menor sob forte irradiação pode indicar um problema de desempenho do sistema que requer investigação.
Monitoramento de Irradiância no Plano da Matriz
O sensor é normalmente instalado com a mesma inclinação e azimute dos módulos fotovoltaicos monitorados.
Este método de instalação permite que a superfície sensora receba luz solar em condições semelhantes às experimentadas pelo conjunto de sensores.
Os dados do plano da matriz podem suportar:
análise da relação de desempenho fotovoltaico
Avaliação de rendimento
Avaliação do desempenho do inversor
Comparação de strings
Análise de perda de sujidade
Estudos de degradação de módulos
Detecção de falhas
Relatórios de O&M
previsão solar
Plataformas de gêmeos digitais e análises
Para grandes usinas solares com diferentes orientações de painéis solares, podem ser necessários múltiplos sensores.
Pontos de monitoramento separados podem ser considerados para:
Conjuntos voltados para leste e conjuntos voltados para oeste
Blocos de rastreamento diferentes
Seções de inclinação fixa e de rastreamento
Diferentes tecnologias de módulos
Zonas de inversor separadas
Áreas com diferentes condições de sombreamento
Seções de plantas distribuídas geograficamente
Como funciona o sensor de irradiância de silício
1. A energia solar atinge a célula sensora.
A luz solar atinge a superfície sensora de silício monocristalino.
2. A célula produz uma resposta elétrica.
A célula de silício gera um sinal elétrico relacionado à irradiância recebida pela superfície sensora.
3. A compensação de temperatura é aplicada.
A resposta das células de silício varia com a temperatura.
A função de compensação de temperatura integrada ajuda a reduzir o desvio de medição causado por mudanças na temperatura externa e melhora a consistência do monitoramento a longo prazo.
4. O sinal é convertido em dados digitais.
Os componentes eletrônicos do sensor processam o sinal e o convertem em um valor de irradiância.
5. Os dados são transmitidos através do Modbus RS485.
O valor medido é enviado para um registrador de dados, RTU, PLC, computador industrial ou plataforma de monitoramento através da interface RS485.
Comunicação Modbus RS485
O JW-TBQ-GJ(LC13) utiliza comunicação RS485 e suporta o protocolo Modbus padrão.
O RS485 é adequado para monitoramento industrial e externo porque suporta:
Comunicação com fio estável
Redes com múltiplos dispositivos
Cabeamento de campo de longa distância
Integração com controladores industriais
Leitura de dados padrão baseada em registros
Aquisição centralizada de sensores
O sensor pode ser conectado a:
Registradores de dados fotovoltaicos
Unidades terminais remotas
sistemas PLC
sistemas SCADA
controladores de estação meteorológica
Portões industriais
Dispositivos de computação de borda
Servidores de monitoramento local
Plataformas de monitoramento em nuvem
Antes da integração do sistema, confirme o endereço de comunicação, a taxa de transmissão (baud rate), a configuração de paridade, o mapeamento de registradores e o formato de dados no documento de protocolo de comunicação mais recente.
Especificações técnicas típicas
Item
Especificação
Tipo de produto
Sensor de irradiância de silício
Modelo
JW-TBQ-GJ(LC13)
Nome alternativo
célula de referência PV
Elemento sensor
célula solar de silício monocristalino
Interface de saída
RS485
Protocolo de comunicação
Modbus padrão
Fonte de energia
12V CC
Compensação de temperatura
Construído em
Classificação de proteção
IP65
Não-linearidade
0.10%
Estabilidade
0.50%
Erro de medição
5%
Instalação
Montagem de superfície do módulo fotovoltaico ou montagem especificada pelo projeto
Aplicação principal
Monitoramento da irradiação e do desempenho de sistemas fotovoltaicos
As especificações técnicas devem ser confirmadas utilizando a ficha técnica mais recente antes da aquisição.
Para projetos de engenharia, confirme também:
Faixa de medição de irradiância
Resolução
Tempo de resposta
Faixa de temperatura operacional
Faixa de temperatura de armazenamento
Comprimento do cabo
Tipo de conector
mapa de registro Modbus
Dimensões do sensor
Dimensões dos furos de montagem
Método de calibração
Documentação de calibração
Requisitos de proteção contra surtos e raios
Sensor de Irradiância de Silício vs. Piranômetro
Um sensor de irradiância de silício e um piranômetro medem a irradiância solar, mas utilizam tecnologias de sensoriamento diferentes e atendem a necessidades de projeto distintas.
Item de comparação
Sensor de Irradiância de Silício
Piranômetro de termopilha
Princípio de detecção
Célula fotovoltaica de silício
Termopilha
Resposta espectral
Semelhante aos módulos fotovoltaicos de silício
Espectro solar mais amplo
Aplicação principal
monitoramento do desempenho de sistemas fotovoltaicos
Meteorologia e monitoramento de radiação de referência
Velocidade de resposta
Geralmente rápido
Depende da classe e do projeto do piranômetro.
Custo
Geralmente mais econômico
Geralmente mais alto
Implantação multiponto
Prático
Pode aumentar o custo do projeto.
correspondência de módulos fotovoltaicos
Forte para matrizes de silício cristalino
Mede a irradiância de amplo espectro.
Instalação típica
Mesma inclinação que os módulos fotovoltaicos
Horizontal ou plano de matriz
Ideal para
Monitoramento operacional de sistemas fotovoltaicos
Medição de referência meteorológica e de alta precisão
Um sensor de silício é frequentemente preferido quando o projeto precisa de uma referência de irradiância econômica e de resposta rápida, intimamente relacionada ao comportamento do módulo fotovoltaico de silício cristalino.
Um piranômetro de termopilha pode ser mais adequado quando o projeto exigir:
Medição de radiação solar de amplo espectro
Dados de referência meteorológicos
Conformidade com uma classe de piranômetro especificada
Monitoramento de irradiação de nível de pesquisa
Comparação entre diferentes tecnologias fotovoltaicas
O sensor correto deve ser selecionado de acordo com a precisão exigida, a resposta espectral, os padrões do projeto, o orçamento e a finalidade do monitoramento.
Dados de potência de célula de referência de silício versus módulo fotovoltaico
Uma célula de referência de silício mede a irradiação solar incidente.
Medidas de monitoramento elétrico de sistemas fotovoltaicos:
tensão CC
corrente contínua
alimentação CC
Saída CA
Eficiência do inversor
Rendimento energético
Essas medidas não devem se substituir mutuamente.
O sensor de irradiação mostra quanta energia solar estava disponível. O sistema de monitoramento elétrico mostra quanta energia o sistema fotovoltaico produziu.
A comparação dos dois conjuntos de dados ajuda os operadores a avaliar se a usina está convertendo a energia solar disponível em eletricidade de forma eficiente.
Monitoramento da relação desempenho/índice de desempenho
A Taxa de Desempenho, ou PR, é comumente usada para avaliar o desempenho normalizado de uma usina fotovoltaica.
Uma comparação simplificada ao nível do projeto utiliza:
Irradiância medida
Capacidade fotovoltaica instalada
Produção real de energia
Temperatura do módulo
Período de monitoramento
Perdas do sistema
O sensor de irradiância de silício fornece a entrada de irradiância solar necessária para muitos sistemas de monitoramento de radiação solar.
Para uma análise confiável, os dados de irradiância devem ser sincronizados com:
Dados do inversor
Dados do medidor
Temperatura do módulo
Temperatura ambiente
Condições de vento
Registros de alarme
Disponibilidade de plantas
Períodos de redução
A instalação incorreta dos sensores ou a manutenção inadequada podem distorcer diretamente os resultados do PR.
Diretrizes de Instalação
Instale com a mesma inclinação do conjunto fotovoltaico.
Para medições no plano do arranjo, o sensor deve corresponder ao ângulo de inclinação e ao azimute dos módulos fotovoltaicos que estão sendo monitorados.
Mesmo uma pequena diferença angular pode criar diferenças de medição, especialmente quando o sol está baixo.
Evite sombreamento
Não instale o sensor em locais onde possa ficar sombreado por:
Estruturas de módulos
Estruturas de montagem
Cabos
Caixas de junção
Grades
Sensores próximos
Vegetação
Edifícios
Componentes do rastreador
A superfície sensora deve receber a mesma luz solar direta e sem obstruções que os módulos monitorados.
Selecione um local de representação
O ponto de instalação deve representar as condições de operação do conjunto fotovoltaico alvo.
Evite locais incomuns afetados por:
Reflexões locais
Sombreamento permanente
Acúmulo excessivo de poeira
Escoamento de água
exaustão de calor
Acumulação de neve
Limpeza irregular
Plantas de grande porte podem exigir vários pontos de medição.
Mantenha a superfície de detecção limpa.
Poeira, areia, pólen, excrementos de pássaros, maresia e manchas de água podem reduzir a irradiância medida.
O sensor deve ser inspecionado e limpo como parte do cronograma de manutenção regular da usina fotovoltaica.
Para estudos de sujidade, certifique-se de que o método de limpeza seja consistente com o objetivo do monitoramento.
Proteja o cabo
Passe o cabo RS485 por meio de conduítes ou calhas de cabos adequados.
Evitar:
Curvas acentuadas
Conexões soltas
Seções longas de cabo sem suporte
Contato direto com as folhas traseiras dos módulos quentes
Acúmulo de água nos conectores
Instalação paralela junto a cabos de alta tensão sem separação adequada.
Utilize proteção contra surtos e raios onde exigido pelo projeto.
Informações sobre a instalação do gravador
Documento:
Número de série do sensor
Data de instalação
Localização GPS
Seção de matriz
ângulo de inclinação
Azimute
Comprimento do cabo
Endereço Modbus
Canal do registrador de dados
Informações de calibração
Histórico de manutenção
Essa informação é importante para a resolução de problemas e para a rastreabilidade de dados a longo prazo.
Instalação frontal e traseira
A configuração atual do produto permite a instalação na superfície ou na parte traseira do painel fotovoltaico.
O método selecionado deve ser compatível com o objetivo de monitoramento e com o acessório de montagem.
Posição frontal ou no plano da matriz
Essa posição é geralmente utilizada quando a célula sensora precisa receber diretamente a mesma luz solar que a superfície do módulo fotovoltaico.
O sensor não deve criar sombreamento na área do módulo ativo.
Estrutura de montagem traseira
A montagem pela parte traseira pode se referir à fixação do suporte do sensor na parte traseira ou na estrutura do módulo, mantendo a superfície de detecção orientada para o céu.
A própria superfície sensora deve permanecer desobstruída e alinhada com o plano do módulo.
Não instale a superfície de detecção ativa voltada para baixo, a menos que a aplicação exija especificamente a medição da irradiância refletida ou traseira e a configuração do produto a suporte.
Cenários de aplicação
Usinas fotovoltaicas de grande escala
O sensor pode ser instalado em usinas solares com inclinação fixa ou com rastreamento solar para oferecer suporte a:
Monitoramento de irradiância
Análise da relação de desempenho
Comparação de zonas de inversor
Diagnóstico de O&M
Avaliação de rendimento
investigação de falhas
Sistemas solares em telhados
Para sistemas fotovoltaicos comerciais e industriais instalados em telhados, o sensor pode fornecer uma referência de irradiação local para comparar a produção esperada com a produção real do sistema.
Estações meteorológicas fotovoltaicas
O sensor pode ser combinado com:
Sensores de temperatura e umidade ambiente
sensores de temperatura de módulos fotovoltaicos
Sensores de velocidade e direção do vento
pluviômetros
Sensores de pressão atmosférica
Registradores de dados
Portais de comunicação
Explore mais sensores de radiação Para projetos completos de monitoramento solar e meteorológico.
Teste de módulos fotovoltaicos
O sensor pode suportar testes comparativos de:
Módulos fotovoltaicos individuais
Diferentes ângulos de inclinação
Diferentes tecnologias de módulos
Métodos de limpeza
Métodos de resfriamento
Configurações de montagem
Condições de sombreamento
Operação e manutenção de parques solares
As equipes de O&M podem comparar dados de irradiação e produção para identificar:
Perda inesperada de produção
Desempenho insuficiente do inversor
Anomalias no nível da corda
Perda relacionada à sujidade
Eventos de sombreamento
Falhas nos sensores
Problemas de sincronização de dados
Monitoramento distribuído de sistemas fotovoltaicos
A estrutura compacta RS485 torna o sensor adequado para sistemas distribuídos que requerem múltiplos pontos de monitoramento de irradiação conectados a gateways locais ou plataformas centralizadas.
Pesquisa em Energias Renováveis
O sensor pode ser utilizado em pesquisas aplicadas envolvendo:
eficiência fotovoltaica
Variabilidade da irradiância
Temperatura do módulo
previsão solar
Perda de sujidade
Efeitos de nuvem
Modelos de rendimento energético
Sistema completo de monitoramento fotovoltaico
Um sistema completo de monitoramento ambiental de sistemas fotovoltaicos pode incluir:
Sensor de irradiância de silício
sensor de temperatura do módulo fotovoltaico
Sensor de temperatura e umidade ambiente
Sensor de velocidade do vento
sensor de direção do vento
pluviômetro
sensor de monitoramento de sujidade
Câmera de céu completo
Registrador de dados ou RTU
Rede de comunicação RS485
Gateway 4G, Ethernet ou LoRaWAN
Plataforma de monitoramento em nuvem
Integração de API ou SCADA
Proteção contra surtos e raios
JW-IoT's Monitoramento de energias renováveis O portfólio inclui monitoramento ambiental de fazendas solares, monitoramento de energia solar em telhados, monitoramento de energia solar flutuante, estações meteorológicas para usinas fotovoltaicas e sistemas de monitoramento fotovoltaico baseados em IoT.
Qualidade dos dados e erros comuns de instalação
Dados confiáveis de irradiância dependem de mais do que apenas as especificações do sensor.
As causas comuns de leituras imprecisas incluem:
Ângulo de inclinação incorreto
Azimute incorreto
Sombreamento parcial
Superfície de detecção suja
Fiação solta
Configurações Modbus incorretas
queda de tensão
Interpretação de registro incorreta
Descompasso entre o sensor e o relógio do inversor
Localização de instalação inadequada
Condições de limpeza diferentes entre o sensor e os módulos.
Utilizando um único sensor para múltiplas orientações de matriz
Registros de calibração ausentes
Os dados devem ser validados após a instalação, comparando-os com:
Saída do sensor em condições de céu limpo.
Instrumentos de irradiação próximos
tendências de energia fotovoltaica
Temperatura do módulo
Posição solar esperada
Dados históricos do local
Recomendações de manutenção
Inspeção regular
Verifique o sensor para:
Contaminação superficial
Danos mecânicos
Suportes soltos
Desgaste do cabo
Corrosão
Infiltração de água
Danos no conector
Sombreamento inesperado
Limpeza
Limpe a superfície sensora com um método suave e não abrasivo adequado.
Não utilize ferramentas afiadas ou produtos químicos agressivos que possam danificar a superfície óptica ou sensora.
Validação de dados
Analise os dados para:
leituras em linha reta
Deslocamentos repentinos
Valores noturnos irreais
perda repetida de comunicação
Diferenças em relação aos sensores próximos
Desvio inexplicável da produção fotovoltaica
Calibração
Os requisitos de calibração dependem da norma do projeto, dos requisitos contratuais e da incerteza de medição requerida.
Confirme o intervalo de calibração recomendado e a documentação disponível antes de fazer o pedido.
Como selecionar o sensor de irradiância correto
Escolha um sensor de irradiância de silício quando:
O projeto monitora principalmente módulos fotovoltaicos de silício cristalino.
É necessária a irradiância no plano da matriz.
O monitoramento operacional rápido é importante.
São necessários múltiplos pontos de monitoramento.
A integração com RS485 Modbus é preferencial.
O custo do projeto deve ser controlado.
O sensor dará suporte às análises de PR e O&M.
Considere um piranômetro de termopilha quando:
É necessária uma medição de amplo espectro.
O projeto especifica uma classe de piranômetro
São necessárias medições meteorológicas de referência.
A rastreabilidade da calibração tem maior prioridade.
É necessário comparar diferentes tecnologias fotovoltaicas.
O projeto requer dados de radiação com qualidade de pesquisa.
Informações para encomenda
Para recomendar a configuração correta, forneça as seguintes informações:
Candidatura ao projeto
País de instalação
capacidade da usina fotovoltaica
tecnologia de módulos fotovoltaicos
Sistema de inclinação fixa ou rastreador
Número de orientações da matriz
Número de pontos de monitoramento
Faixa de irradiância necessária
Precisão necessária
Protocolo de comunicação
Comprimento do cabo
Registrador de dados ou tipo SCADA
Requisitos de calibração
Quantidade
data de entrega prevista
Por que escolher a JW-IoT?
A JW-IoT fornece sensores e suporte à integração de sistemas para projetos de monitoramento de energia solar fotovoltaica e energias renováveis.
O suporte disponível para o projeto inclui:
Seleção do sensor de irradiância
Configuração de estação meteorológica fotovoltaica
Monitoramento da temperatura do módulo
Integração RS485 Modbus
Configuração da RTU e do registrador de dados
Comunicação 4G e Ethernet
Conexão com plataforma em nuvem
Integração de API e SCADA
Serviço OEM e de marca própria
Guia de instalação
Suporte técnico remoto
Solicite um orçamento
Para obter informações sobre preços, documentos técnicos, informações sobre o protocolo Modbus e suporte à configuração do projeto, informe o tipo de usina fotovoltaica, os pontos de monitoramento, os requisitos de comunicação, o comprimento e a quantidade de cabos.
Explore mais Sensores de radiação JW-IoT Para monitoramento fotovoltaico, meteorológico, agrícola e de pesquisa.
Perguntas frequentes
Q
1. O que é um sensor de irradiância de silício?
A
Um sensor de irradiância de silício utiliza uma célula fotovoltaica de silício para medir a irradiância solar. É comumente usado como sensor de referência em usinas fotovoltaicas porque sua resposta espectral é semelhante à dos módulos fotovoltaicos de silício cristalino.
Q
2. Um sensor de irradiância de silício é o mesmo que uma célula fotovoltaica de referência?
A
Os termos são frequentemente usados para produtos similares. Uma célula de referência fotovoltaica normalmente utiliza uma célula fotovoltaica calibrada para fornecer uma referência de irradiância para monitoramento e teste de sistemas fotovoltaicos.
Q
3. O que é irradiância no plano do arranjo de lâmpadas?
A
A irradiação no plano do arranjo é a irradiação solar recebida no mesmo plano inclinado dos módulos fotovoltaicos. O sensor deve, normalmente, corresponder à inclinação e ao azimute do arranjo.
Q
4. Este sensor pode ser usado em uma estação meteorológica fotovoltaica?
A
Sim. Sua saída RS485 Modbus permite a conexão com registradores de dados, RTUs, PLCs e estações meteorológicas fotovoltaicas.
Q
5. O sensor suporta compensação de temperatura?
A
Sim. O JW-TBQ-GJ(LC13) inclui compensação de temperatura integrada para melhorar a estabilidade da medição em condições de variação da temperatura externa.
Q
6. Ele pode se conectar a um sistema SCADA?
A
Sim. A interface RS485 Modbus pode ser integrada com registradores de dados, gateways, PLCs e sistemas SCADA compatíveis.
Q
7. É adequado para parques solares ao ar livre?
A
Sim. A caixa com classificação IP65 suporta o monitoramento de sistemas fotovoltaicos externos quando o sensor é instalado, conectado e mantido corretamente.
Q
8. Um único sensor consegue monitorar uma usina solar inteira?
A
Depende do layout da planta. Vários sensores podem ser necessários quando uma planta possui diferentes orientações, zonas de rastreamento, condições de terreno ou seções geograficamente separadas.
Q
9. Qual a diferença entre este sensor e um piranômetro?
A
Um sensor de silício possui uma resposta espectral semelhante à dos módulos fotovoltaicos de silício e é prático para o monitoramento operacional de sistemas fotovoltaicos. Um piranômetro de termopilha mede um espectro solar mais amplo e é frequentemente escolhido para medições meteorológicas ou de referência de nível superior.
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