Como escolher um piranômetro para monitoramento de painéis solares fotovoltaicos

Escolha um piranômetro considerando o objetivo da medição, o desempenho necessário, o plano de montagem e a interface do sistema de monitoramento.Para projetos de energia solar fotovoltaica, a primeira decisão é se você precisa de irradiação horizontal global, irradiação no plano dos módulos ou medições adicionais para um sistema bifacial.

A RIKA SENSOR oferece duas abordagens de medição diferentes: aSérie de piranômetros termopilares RK200-03, disponível nas versões Classe A, B e C, e oSensor de radiação solar de fotodiodo de silício RK200-04Compreender as suas diferenças ajuda a selecionar um instrumento que se adeque aos requisitos de dados e às condições de funcionamento do projeto.

Um piranômetro mede a irradiação solar recebida por seu plano sensor, expressa em watts por metro quadrado, ou W/m². Sua posição de montagem determina o que a medição representa.

Irradiação horizontal global: GHI

A Irradiância Global Horizontal (GHI, na sigla em inglês) é a irradiação solar recebida em uma superfície horizontal. Ela inclui a contribuição solar direta projetada sobre essa superfície e a radiação difusa proveniente do céu.

Utilize uma instalação horizontal e nivelada quando o projeto exigir GHI (Irradiação Global Horizontal) para monitoramento de recursos solares, observações meteorológicas ou comparação com conjuntos de dados de irradiação horizontal.

Irradiância no plano da matriz: POA

A irradiação POA é recebida no plano dos módulos fotovoltaicos. Para um arranjo com inclinação fixa, o sensor deve corresponder à inclinação e ao azimute dos módulos. Para um arranjo com rastreamento solar, sua orientação deve seguir o plano de medição pretendido.

As medições de POA (Ponto de Ascensão) ajudam a relacionar a luz solar que atinge os módulos com a produção elétrica. Um sensor horizontal e um sensor inclinado medem grandezas diferentes, portanto, suas leituras não devem ser consideradas intercambiáveis.

Medições bifaciais e de radiação refletida

Projetos bifaciais podem necessitar de medições de irradiância na face posterior ou de radiação refletida pelo solo, além das medições de ponto de aspiração (POA) na face frontal.

Defina essas medições separadamente. Um sensor voltado para baixo, usado para medir a radiação refletida pelo solo, tem uma finalidade diferente de um sensor posicionado para representar a irradiância que atinge a parte traseira dos módulos.

O número e a distribuição dos sensores devem refletir as especificações de monitoramento, o layout da matriz, o terreno e as variações em toda a área.

A tecnologia do detector afeta a resposta espectral e o comportamento das leituras sob diferentes condições de luz solar.

RK200-03: medição de termopilha

O RK200-03 utiliza um detector termopila. A radiação solar aquece uma superfície absorvente, produzindo uma diferença de temperatura que gera um sinal elétrico.

Lista de especificações da versão 5.0 da RIKA:

• Classes A e B:Faixa espectral de 280 a 3000 nm.
• Classe C:Faixa espectral de 300 a 3200 nm.
• Tempo de resposta dependente da classe, não linearidade, efeito da temperatura e estabilidade anual.

Essa ampla cobertura espectral torna a série RK200-03 uma família de produtos adequada para avaliação quando um projeto exige medição de irradiação solar de banda larga e uma classe ISO 9060 específica.

RK200-04: medição de fotodiodo de silício

O RK200-04 utiliza um detector de fotodiodo de silício com uma faixa espectral específica de300-1100 nmSuas especificações da versão 5.0 incluem:

• Faixa de medição:0-1500 W/m².
• Resolução:1 W/m².
• Consumo de energia:0.2 W.
• Proteção IP67 contra entrada de água e poeira.
• Múltiplas opções de saída analógica e digital.

Sua resposta espectral mais estreita significa que a interpretação depende mais da relação entre as condições de calibração do sensor e a luz solar que está sendo medida. Avalie essa característica ao comparar leituras em diferentes condições atmosféricas ou com um instrumento de termopilha de banda larga.

A ficha técnica do RK200-04 não especifica a classe ISO 9060. Projetos que exigem uma classe específica devem selecionar um instrumento com essa classificação documentada para a configuração solicitada.

As classes de instrumentos da norma ISO 9060 e as classes de sistemas de monitoramento da norma IEC 61724-1 descrevem coisas diferentes.

ISO 9060:2018Classifica os instrumentos de radiação solar de acordo com suas características de desempenho.IEC 61724-1:2021Aborda sistemas de monitoramento do desempenho fotovoltaico, incluindo requisitos de equipamentos e medições.

A classe de um instrumento é, portanto, apenas um dos fatores a serem considerados na seleção de um sistema de monitoramento. A instalação, a calibração, as condições ambientais e os procedimentos operacionais também influenciam os dados obtidos.

Comparando as classes A, B e C do RK200-03

Os valores a seguir são provenientes das especificações do sensor RK200-03 V5.0 da RIKA SENSOR.

Esses valores descrevem as versões RK200-03; não se trata de uma tabela de limites universais de classe ISO. A não linearidade também é uma especificação separada da incerteza total de medição.

Dentro desta família de produtos,A Classe A é o ponto de partida para os requisitos de desempenho mais exigentes.As classes B e C podem ser avaliadas quando o desempenho documentado satisfizer o plano de monitoramento.

Para um projeto que especifica um descritor comoClasse A espectralmente planaSolicite documentação que cubra todos os requisitos. Inclua a incerteza da calibração e quaisquer medidas de mitigação de orvalho ou geada necessárias na análise técnica.

Selecione a interface antes de fazer o pedido. O sensor deve ser compatível com a fonte de alimentação, o registrador de dados, o CLP ou o controlador de monitoramento disponíveis.

Estas são opções de configuração; a tabela não implica que todas as saídas estejam disponíveis simultaneamente.

As especificações do RK200-03 identificamModbus RTUpara sua interface RS485. Para o RK200-04, solicite a documentação de comunicação da versão selecionada.

Verifique a configuração do transmissor

Para os modelos RK200-03 Classe A e B, a folha de dados lista um módulo de transmissão externo para 4-20 mA e um módulo integrado para RS485.

Para a Classe C, RS485 e SDI-12 são listados como integrados, enquanto 4-20 mA e 0-5 V utilizam módulos de transmissão externos. Inclua no plano de instalação qualquer módulo necessário, espaço disponível na caixa e fiação.

Confirme a escala durante o comissionamento.

Para um RK200-03 sem amplificação, calcule a irradiância usando o coeficiente de sensibilidade individual do instrumento:

Irradiância em W/m² = saída em µV ÷ sensibilidade em µV/(W/m²)

Para transmissores analógicos, configure o registrador de dados usando a faixa de irradiância confirmada para a combinação de sensor e transmissor solicitada.

Verifique também toda a cadeia de aquisição. A resposta do detector, as atualizações de comunicação, a amostragem do registrador e as médias registradas são configurações separadas que influenciam o conjunto de dados final.

Um instrumento corretamente especificado necessita de uma localização adequada e de um plano de manutenção prático.

Combine com o plano de medição pretendido

Para GHI, utilize o sistema de nivelamento para estabelecer um plano de detecção horizontal. Para POA, alinhe o sensor com o plano do módulo correspondente.

Verifique se há sombras projetadas por estruturas de montagem, instrumentos próximos, cabos e vegetação ao longo do dia. Registre a posição e a orientação da instalação para que alterações posteriores possam ser identificadas.

A série RK200-03 oferece suportes horizontais ou com ângulo ajustável opcionais, juntamente com recursos de nivelamento para instalação.

Avalie o orvalho, a geada e a contaminação.

Ambas as fichas técnicas dos produtos indicam proteção IP67. Isso descreve a proteção da caixa; não impede que orvalho, geada, poeira ou contaminação por pássaros afetem a superfície óptica.

Em locais sujeitos a condensação ou congelamento, deve-se avaliar a necessidade de aquecimento, ventilação ou outras medidas de mitigação adequadas. Confirme a compatibilidade dos acessórios e a disponibilidade de energia durante a seleção.

Disponibilizar acesso para manutenção.

Para o modelo RK200-03, as instruções de manutenção da RIKA recomendam verificações regulares da cúpula de vidro e a utilização de dessecante seco. A empresa recomenda a substituição do dessecante quando o indicador mudar de cor, com uma recomendação de substituição a cada seis meses.

Defina cronogramas de inspeção e limpeza de acordo com as condições locais e as especificações de monitoramento. Posicione os instrumentos de forma que os técnicos possam realizar a manutenção sem alterar o alinhamento.

Ao comparar orçamentos, inclua no custo total, custos de calibração, acesso para limpeza, peças de reposição e serviços de manutenção.

Antes de encomendar um piranômetro para monitoramento de painéis solares fotovoltaicos, confirme:

1. Objetivo do monitoramento:Avaliação de recursos, tendências operacionais, análise de desempenho ou relatórios contratuais.
2. Plano e locais de medição:GHI, POA frontal, irradiância traseira ou radiação refletida pelo solo.
3. Desempenho exigido:Tecnologia do detector, classe ISO, resposta espectral, efeito da temperatura e tempo de resposta.
4. Faixa de medição:Irradiância esperada, faixa analógica configurada e escala do registrador de dados.
5. Integração elétrica:Saída, fonte de alimentação, protocolo, comprimento do cabo e qualquer transmissor externo.
6. Documentos de calibração:Número de série do instrumento, resultado da calibração, incerteza, rastreabilidade e método.
7. Condições do local:Montagem, sombreamento, contaminação, orvalho, geada e acesso para manutenção.
8. Custo de serviço e propriedade:Recalibração, acessórios, peças de reposição e suporte técnico.

A lista de especificações do RK200-03ISO 9847como base de calibração e umintervalo de recalibração de dois anosSolicite o certificado específico do instrumento, incluindo o método e a edição utilizados.ISO 9847:2023Descreve a calibração por comparação com um piranômetro de referência.

Para o modelo RK200-04, estabeleça a documentação de calibração e o intervalo de manutenção com a RIKA para a aplicação pretendida.