Desenvolvimento de software livre em Python para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

Abstract

A utilização da energia solar, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje uma das alternativas mais promissoras para atender à demanda enérgica global. Entre as diversas aplicações da energia solar podemos citar o uso comercial, residencial, transportes, eletrificação rural, estradas solares, satélites e sistemas autônomos. Os sistemas fotovoltaicos isolados, ou autônomos, (off grid) são caracterizados por não se conectar à rede elétrica. O sistema abastece diretamente os aparelhos que utilizarão a energia. Esta solução é bastante utilizada em locais remotos, já que muitas vezes é o modo mais econômico e prático de se obter energia elétrica nestes lugares. O dimensionamento de um sistema fotovoltaico é ajustar corretamente a relação entre a energia radiante recebida do sol pelos módulos fotovoltaicos e a energia elétrica demandada pelas cargas. O dimensionamento adequado do gerador solar e do sistema de armazenamento desempenha um papel importante na confiabilidade operacional de uma fonte de energia fotovoltaica. As diferentes etapas realizadas no dimensionamento de um sistema fotovoltaico exigem determinado grau de conhecimento técnico, sendo geralmente realizada por um especialista, o que contribui para o elevado custo de instalação dos sistemas fotovoltaicos. Alguns softwares de dimensionamento estão disponíveis comercialmente, porém, geralmente seu valor é elevado, ou é exigido conhecimento especializado em sistemas fotovoltaicos para sua operação, tendo como público alvo empresas especializadas ou profissionais do setor. O presente trabalho apresenta os pontos fundamentais da energia solar fotovoltaica e da sua aplicação em sistemas autônomos, mostrando os diversos equipamentos utilizados em um sistema fotovoltaico e as principais técnicas usadas para o seu dimensionamento. Foi desenvolvido um software de uso livre para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos usando a linguagem Python, com o principal objetivo de simplificar a etapa de dimensionamento de sistemas fotovoltaicos, tornando esse tipo de tecnologia mais acessível, principalmente em países em desenvolvimento.

The use of solar energy, both as a source of heat and light, is today one of the most promising alternatives to meet the global energy demand. Among the various applications of solar energy we can mention the use in commercial, residential, transport, rural electrification, solar roads, satellites and autonomous systems. Isolated or autonomous (off grid) photovoltaic systems are characterized by not being connected to the power grid. The system supplies the devices that will use the energy directly. This solution is widely used in remote locations, as it is often the most economical and practical way of obtaining electricity in these places. The dimensioning of a photovoltaic system is to correctly adjust the relationship between the radiant energy received from the sun by the photovoltaic modules and the electrical energy demanded by the loads. The proper dimensioning of the solar generator and the storage system plays an important role in the operational reliability of a photovoltaic energy source. The different steps taken in the design of a photovoltaic system require a certain degree of technical knowledge, which is usually carried out by a specialist, which contributes to the high cost of installing photovoltaic systems. Some sizing software is commercially available, however, generally, their value is high, or specialized knowledge in photovoltaic systems is required for their operation, targeting specialized companies or professionals in the sector. This work presents the fundamental points of photovoltaic solar energy and their application in autonomous systems, showing the different equipment used in a photovoltaic system and the main techniques used for its design. Free software was developed for the dimensioning of photovoltaic systems using the Python language, with the main objective of simplifying the step of dimensioning photovoltaic systems, making this type of technology more accessible, especially in developing countries.