Orientação de Painel Solar
Category : Elétrica
Orientação de painel solar e posicionamento
A energia solar fotovoltaica oferece muitas vantagens na geração de eletricidade.
Não possui custos com combustíveis, tem fornecimento ilimitado e não apresenta problemas ambientais como transporte, armazenamento ou poluição.
A energia solar está disponível em todos os lugares, até mesmo na Lua.
Painéis solares precisam de luz solar direta?
Sim, se quisermos obter o máximo do nosso sistema fotovoltaico recém-instalado, pois não faz sentido instalar em locais escuros ou com sombras.
A orientação dos painéis solares direciona ou orienta um painel ou conjunto de painéis diretamente para a energia radiante do sol. Isso ocorre porque quanto maior a área da superfície exposta à luz solar direta, maior será a produção de energia do painel fotovoltaico.
O painel solar fotovoltaico estando perfeitamente alinhado para receber a energia do sol, ele ainda é um objeto fixo, preso a um telhado ou montado diretamente em uma estrutura.
Em relação a um painel solar, o sol não está em uma posição fixa, pois altera constantemente sua posição em relação à Terra, do amanhecer ao anoitecer, o que dificulta a orientação do painel solar.
O maior desafio para obter o máximo benefício da energia solar é garantir que um painel solar fotovoltaico, ou um conjunto fotovoltaico, esteja corretamente orientado e posicionado, em relação à incidência direta da luz solar, em todos os momentos do dia.
Além da orientação do painel solar, o número de horas de luz solar que ele recebe por dia, bem como a intensidade ou brilho da luz solar, são fatores determinantes.
Quando o sol está mais baixo, durante os meses de inverno, a orientação dos painéis solares precisa ser mais vertical, pois a radiação solar atravessa uma camada mais espessa da atmosfera para chegar ao painel e, portanto, sua intensidade é reduzida pelo efeito de dispersão e absorção da atmosfera e das nuvens.
Nos meses de verão, quando o sol está mais brilhante e mais alto, a radiação solar é mais direta e mais forte, pois tem uma distância menor a percorrer através da atmosfera até a Terra, fazendo com que a orientação do painel solar seja mais horizontal.
Orientação do painel solar em azimute e zênite
Os módulos e painéis solares fotovoltaicos funcionam melhor quando a superfície absorvente está perpendicular aos raios solares incidentes.
A posição do sol pode ser determinada usando dois ângulos, o azimute e o zênite , e o ângulo de orientação do painel solar depende desses dois valores.
Orientação do painel solar – Orientação azimutal
Azimute – é o ângulo da bússola em relação ao sol enquanto ele se move no céu de leste a oeste ao longo do dia. Geralmente, o azimute é calculado como um ângulo a partir do sul verdadeiro.
Ao meio-dia solar, que é definido como um ângulo azimutal de zero graus, portanto Azimute = 0⁰, o sol estará diretamente ao sul no hemisfério norte e diretamente ao norte no hemisfério sul.
Os ângulos azimutais solares a leste do sul são negativos, sendo que o leste apresenta um ângulo azimutal de 90⁰ negativo.
Os ângulos azimutais solares a oeste do sul são positivos, sendo que o oeste apresenta um ângulo azimutal de 90⁰ positivo.
O ângulo azimutal necessário para a orientação correta do painel solar varia com a latitude e a época do ano.
Zênite – Este é o ângulo do sol visto do nível do solo ou do horizonte.
O ângulo zenital do sol varia ao longo do dia, descrevendo um arco, com o sol atingindo sua elevação máxima (também chamada de altitude solar) por volta do meio-dia.
A elevação do sol é definida como 0⁰ ao nascer e pôr do sol, e 90° ao meio-dia, quando o sol está diretamente acima da cabeça.
No entanto, a elevação do sol ao meio-dia é diferente entre o solstício de verão e o solstício de inverno, representando os dias mais longos e mais curtos do ano, já que a trajetória do sol forma um arco no céu, representando a primavera ou o outono.
A elevação e o azimute solar ao longo de um ano inteiro podem ser plotados em um mapa solar. Um mapa solar permite localizar a posição do sol a qualquer hora do dia, em qualquer mês e em qualquer local, facilitando muito o alinhamento dos painéis solares.
Mapas solares ou diagramas da trajetória do sol pré-fabricados podem ser comprados, baixados da internet ou construídos em papel quadriculado para qualquer local na superfície da Terra, utilizando o mesmo princípio do relógio de sol no jardim.
Em um mapa solar, a escala zenital é geralmente representada por uma série de círculos concêntricos que se estendem verticalmente da esquerda para a direita, enquanto a escala azimutal é definida ao redor do perímetro do mapa.
O ângulo azimutal é lido traçando uma régua do centro do mapa até a intersecção das linhas de trajetória da hora e da data desejadas e observando onde ela cruza o perímetro do mapa.
Mapas diferentes são necessários para locais diferentes.
Orientação e inclinação do painel solar
A azimute solar é a direção horizontal do sol, medida como um ângulo em relação ao norte geográfico, geralmente no sentido horário.
Além de se mover pelo céu (azimute solar), o Sol também se move para cima e para baixo (zênite solar) ao longo do ano, o que dificulta a orientação fixa dos painéis solares.
Portanto, para a máxima conversão da luz solar em eletricidade, os painéis solares precisam ser instalados em um ângulo que os faça apontar diretamente para o Sol.
Dependendo de como o painel é montado, ele pode ser mantido em um ângulo permanente ou ajustado ao longo do ano para aproveitar ao máximo a energia solar.
O ajuste de um sistema fotovoltaico com montagem fixa pode resultar em um aumento de 10% a 40% na produção de energia anual, fazendo uma diferença considerável no tempo de carregamento das baterias.
Orientação do painel solar
A orientação do painel solar refere-se à sua configuração de azimute . A maior parte da energia solar chega em linha reta.
Um painel solar ou conjunto de painéis solares capta mais energia se estiver voltado diretamente para o sol, perpendicularmente à linha reta entre o local de instalação dos painéis e o sol.
Orientação azimutal do painel solar
O painel solar deve estar voltado para o equador terrestre (seja para o sul no hemisfério norte ou para o norte no hemisfério sul), de forma que durante o dia sua orientação permita captar a maior quantidade possível de radiação solar.
Existem diferentes maneiras de obter a orientação desejada para os painéis solares .
Podemos simplesmente apontar o painel ou conjunto fotovoltaico para o sul ou para o norte usando uma bússola, encontrar o ângulo central entre as configurações de azimute de verão e inverno ou, com mais precisão, posicionar os painéis em relação ao meio-dia solar central.
O meio-dia solar refere-se à posição mais alta do sol no céu, enquanto ele descreve um arco de leste a oeste.
O meio-dia solar é diferente do meio-dia (12 horas) ou do meio-dia em termos de tempo. Geralmente, o meio-dia solar ocorre entre 12 horas e 14 horas, dependendo da localização.
É muito importante, ao posicionar e alinhar um painel ou conjunto de painéis solares, garantir que nenhuma parte deles fique sombreada, pois precisamos de 100% de radiação solar em toda a área do painel.
Os elementos ao redor do painel ou conjunto (árvores, edifícios, paredes, outros painéis, etc.) não devem projetar sombra sobre os painéis em nenhum horário do dia ou do ano.
Inclinação do painel solar
A inclinação do painel solar refere-se à nossa configuração de zênite ou elevação.
Uma vez encontrada a melhor posição de azimute, o próximo parâmetro fundamental para produzir a maior quantidade de eletricidade solar é a elevação do painel fotovoltaico.
A altura máxima que o sol atinge a cada dia varia, com o ângulo máximo do sol no dia do solstício de verão sendo de cerca de 62° e o ângulo mínimo no solstício de inverno de cerca de 15° .
Orientação zenital do Painel Solar
Para uma instalação de painel solar fixa, é preferível que os painéis fotovoltaicos sejam instalados com um ângulo de inclinação centralizado que represente o equinócio vernal ou o equinócio outonal.
No entanto, essa inclinação não é tão crítica em relação à orientação dos painéis solares, pois mesmo com um ângulo de inclinação de quase 45⁰ em relação aos raios solares, eles ainda receberão mais de 75% da energia por unidade de área de superfície em comparação com o alinhamento ideal.
Um desalinhamento de até 15⁰ para mais ou para menos faz pouca diferença na produção de um painel fotovoltaico. Idealmente, os painéis solares devem ser instalados em locais onde recebam a maior quantidade possível de luz solar, em média, ao longo do dia e do ano.
A orientação e a inclinação de um painel ou conjunto fotovoltaico fixo também podem ser otimizadas para um determinado mês ou estação do ano.
Um sistema de energia solar pode ser projetado para produzir a potência máxima apenas nos meses de inverno, a fim de reduzir os custos de eletricidade nos horários de pico.
Logo:
O sistema deve ser instalado de forma que a orientação e a inclinação ideais dos painéis solares resultem na máxima produção de energia no inverno.
Um dos sistemas de energia solar fixo mais populares envolve a instalação de um painel fotovoltaico, ou um conjunto de painéis fotovoltaicos , diretamente em um telhado com inclinação acentuada voltado para o sul (ou norte), permitindo pouca margem para ajustes na orientação e inclinação dos painéis, embora a maioria dos suportes e estruturas de fixação permitam pequenos ajustes.
Maximizar a produção de energia de um sistema de energia solar residencial é desejável tanto para aumentar a eficiência dos painéis solares quanto para reduzir o tempo de retorno do investimento.
A fim de maximizar a produção de energia dos painéis solares, precisamos mantê-los perfeitamente alinhados com o sol.
Para isso, é necessário um sistema de rastreamento solar, e um painel ou conjunto fotovoltaico com essa capacidade produzirá, anualmente, de 25% a 30% mais energia do que um painel instalado em uma posição fixa no telhado.
O rastreamento solar pode reduzir a quantidade de painéis fotovoltaicos necessários, aumentando a eficiência de conversão.
O principal objetivo de um sistema fotovoltaico com rastreamento solar é acompanhar a posição do sol para obter, através da orientação do painel solar, a máxima radiação em qualquer momento, proporcionando a melhor orientação possível para o painel solar em todas as horas do dia.
Rastreador solar
Um sistema de rastreamento solar pode acompanhar o movimento do sol no céu, do nascer ao pôr do sol, criando uma produção de energia ideal por um período mais longo e também podendo se adaptar às mudanças sazonais na direção do sol.
O sistema ideal de rastreamento solar para um painel solar seria uma montagem equatorial motorizada, semelhante às utilizadas em telescópios sofisticados ou antenas parabólicas.
Isso permitiria que o painel fotovoltaico acompanhasse a trajetória de rotação do Sol durante todo o dia, todos os dias do ano, garantindo a melhor orientação do painel solar possível e gerando a máxima potência de saída.
No entanto, sistemas de rastreamento motorizados tão grandes são impraticáveis para a maioria das pessoas, pois o custo seria muito alto para painéis grandes ou conjuntos de múltiplos painéis.
Os rastreadores solares não podem ser usados em instalações no telhado, pois precisam ser montados no solo e ter espaço suficiente ao redor do painel para que ele possa girar.
A melhor alternativa é um suporte com um único rolamento que permite que o painel seja orientado e inclinado manualmente ao longo do dia, se necessário.
Os rastreadores solares disponíveis comercialmente incluem o rastreamento de eixo único, que acompanha o movimento do sol durante cada dia, mantendo um ângulo de inclinação fixo e constante. Isso aumenta a radiação solar recebida em até 30% em comparação com a ausência de rastreamento.
Rastreamento de dois eixos
O rastreamento de dois eixos acompanha o movimento do sol no céu ao longo do dia, ajustando também o ângulo de inclinação do conjunto de painéis solares, com maior intensidade no inverno e menor no verão, para localizar com precisão a posição do sol no céu.
O rastreamento de dois eixos aumenta a radiação solar recebida em até 38% em comparação com a ausência de rastreamento.
Locais mais ensolarados se beneficiam mais do rastreamento de dois eixos.
Os painéis solares fotovoltaicos podem ser usados individualmente no telhado ou nas paredes de um edifício, apontando diretamente para o sul ou oeste, dependendo da sua localização.
Embora esse tipo de orientação de painel solar funcione bem para a maioria das aplicações em residências, para aumentar a eficiência e reduzir o período de retorno do investimento, o painel fotovoltaico precisa produzir a quantidade máxima de energia solar durante o máximo de tempo possível, aproveitando ao máximo a luz solar.
Embora não sejam baratos nem viáveis para pequenas instalações de painéis fotovoltaicos, os rastreadores solares podem ser usados para esse fim.
Sua capacidade de acompanhar o movimento do sol no céu, permitindo que os painéis solares absorvam mais luz solar, muitas vezes resulta em uma redução no número de painéis solares necessários, compensando assim o custo inicial dos rastreadores.
Adolpho Eletricista – Seu Eletricista em São Paulo
