energy recurso solar e qualidade dos …...2008/11/18 · san ramon, ca usa melbourne, australia...
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DNV GL © 02 October 2018 SAFER, SMARTER, GREENERDNV GL © 02 October 2018
ENERGY
RECURSO SOLAR E QUALIDADE DOS MÓDULOS
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Tchiarles Hilbig
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2 GW +2 GW de projetos eólicos passarampela identificação de falhas e análise de desempenho da operação
35 GW+Avaliamos mais de 35 GW de projetos eólicos para desenvolvimento, processo de M&A e Financiamento.
2*Our testing, certification and advisory services are independent from each other
EXPERIÊNCIA NO BRASIL
4.5 GW+Avaliamos mais de 4.5 GW de Projetos solares de grande escaladesde 2013 desenvolvimento, processo de M&A e Financiamento
35 +Medições da curva de potênciaAlstom, Gamesa, GE, Sinovel, Enercon and Suzlon
TOP 10Trabalhamos com as 10 maiores empresas que desenvolvem projetos renováveis no Brasil.
GPMGPM é a nossa plataforma para monitoramento e operação de parques solares
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A DNV GL TEM UMA PRESENÇA GLOBAL
� Serviços de consultoria solar desde 1993
� Uma gama completa de serviços de consultoria -ajudando nossos clientes a gerenciar riscos
� Equipe global de especialistas em energia solar
Barcelona, Spain
Hamburg, Germany
Bristol, England
Singapore
San Ramon, CAUSA
Melbourne,Australia
Bangalore,India
Shanghai,China
Beijing, China
Bangkok,Thailand
San Diego, CA USA
Dresden, Germany
Arnhem, Netherlands
Dubai
Berkeley, CA USA
Montreal,Canada
Troy, NYUSA
Porto Alegre, Brazil
Santiago, Chile
Yokohama,Japan
Cape Town,South Africa
Paris, France
Querétaro, Mexico
Hovik, Norway
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SERVIÇOS PARA PROJETOS E COMPONENTES SOLARES
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FEASIBILITY ENGINEERING & DEVELOPMENT CONSTRUCTION & COMMISSIONING OPERATION
❯ Feasibility studies
❯ Utility grid integration
❯ Environmental permitting
❯ Component technology reviews
❯ Component qualification testing
❯ Type and component certification of PV inverters
❯ Due diligence / Independent engineering
❯ Owner’s engineering
❯ Energy assessment
❯ Pre-construction engineering
❯ Interconnection support
❯ Project certification
❯ Due diligence/ Independent engineering
❯ Owner's engineering
❯ Construction oversight
❯ System testing and inspection
❯ Project certification and grid code compliance
❯ Declaration of conformity
❯ Module batch testing
❯ Project certification
❯ Performance validation
❯ Resource and energy forecasting
❯ Existing asset consulting, inspections and decommissioning
❯ Refinancing and mergers and acquisitions advisory services
❯ Forensic investigations
❯ Monitoring, control and asset management
❯ Project certification
*Our testing, certification and advisory services are independent from each other
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Energy Transition Outlook 2018
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of our business is connected to energy70%
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UMA DIVISÃO IGUAL EM 2050
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CONSUMO DA ELETRICIDADE DUPLICARÁ
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PV SOLAR DOMINARÁ A MISTURA DE FONTES
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TW
MAIS DE 5x NOVA CAPACIDADE INSTALADA
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https://eto.dnvgl.com
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ENERGIA SOLAR - RECURSO
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� Recurso solar excepcional
� Acúmulo de mais de 20 GW de projetos participando dos leilões de energia
� Iniciativas para combinar energia eólica, solar e armazenamento.
� Melhorias regulatórias para impulsionar mini e microgeração
Global Horizontal Irradiation KWh/m2/ano
Chile 2921Mexico 2483Brazil 2337United States 2300United Arab 2275China 2191Germany 1225
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DADOS DE IRRADIAÇÃO E TEMPERATURA
Potenciais fontes de dados:� Estação de medição no local
� Satélites
� Agências de Meteorologia
� Estações próximas (observar condições)
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Analisar consistência: � Anos de cobertura
� Mudanças em torno da estação
� Mudanças em equipamentos de medição
� Modelos de cálculo (satélites)
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EQUIPAMENTOS DA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA
O mínimo de sensores necessários em uma estação seriam:
– Piranômetro, para medição de GHI.
– Sensor de temperatura e umidade relativa.
– Velocidade do vento, para cálculos estruturais*.
�É tipicamente recomendado medições redundantes (com dois piranômetros horizontais)
Medições redundantes previnem a falta de dados por falha do piranômetro e permite ainda a detecção de erros no comportamento do piranômetro.
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2 piranômetros horizontais para medição de GHI
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PADRÕES PARA PIRANÔMETROS
Piranômetros são padronizados conforme a ISO 9060, adotada pela Organização MeteorológicaMundial (OMM).
A norma discrimina três classes: – Melhor: Secondary Standard
– Segundo melhor: First Class
– Último: Second Class
� É importante ter o máximo de detalhes do equipamento instalado no local e seu plano de manutenção.
� Período mínimo próximo a 1 ano de medição necessário para uma correlação adequada com dados de referência de longo prazo.
� Calibração do piranômetro deve ser feita a cada 2 anos (recomendável).
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FONTES DE LONGO PRAZO PARA RADIAÇÃO
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Base de Dados Região Valores Fonte Período Variáveis Disponibilidade
Meteonorm Mundial Mensal
1700 Estações Terr.
Interpolação e Geração sintética
1960-1991Médias
1995-2005 (V 7.0)Médias
GHI, DHI, DNI, Ta, Vel. vento,
OutrasSoftware, pago
NASA-SSE Mundial Mensal
SatélitesCélulas de
1°x 1°(111x111 km2)
1983-2005médias
GHI, Ta Web gratuito
INPE/SWERA Mundial Mensal Várias agências no mundo 1996-2005 GHI, DNI, Vel.
vento e Outras Web gratuito
WRDC MundialHoráriaDiáriaMensal
1195 estações 1964-1993cada GHI e DHI Web
gratuito
RETScreen Mundial Mensal
Compil. 20 fontes
Incl. WRDC -NASA
1961-1990médias
GHI, TaVel. vento
Software,gratuito
Dados de Satélite de Alta
Resolução
Mundial(*Exceto Oeste da Austrália)
Horária Vários (depende da região)
De 1994(1999) até presente
GHI, DHI, Ta Web, acesso pago
ResourceCompass(DNV GL)
Estados Unidos 10-minutos NASA GOES, MERRA 2
2000 até presente
GHI, DHI, Vel. Vento e Web, acesso pago
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PERGUNTA
� Podem ser usados os dados de GHI e T de uma estação localizada a aproximadamente 20 km de distância em linha reta do local de interesse?
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Uma estação terrestre na costa pode ser usada para o seu site localizado a 20 km da costa?
DISTÂNCIA CLIMÁTICA
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Diferença de elevação 140m(10km de dist.)
Diferença de elevação 258m
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MEDIÇÕES DE BOA QUALIDADE
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Incertezas (GHI) Medições de qualidade Outras fontes
Dados 2 – 3 % 5 – 15 %
Espacial 0 % 5 – 15 %
Correlação < 1 – 3 % 0 %
Total 2 – 4 % 7 – 20 %
Estimativa de produção mais precisa
Financiamento do projeto pode ser facilitado
Redução da incerteza dos dados e espacial
Cenários futuros Previsões de energia
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ARRANJO TÍPICO DE UMA PLANTA
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Potência Típica:
1-30 MWp
Maiores
>100 MWp
Em sistemas de isolados, carregadores e baterias
substitui a rede
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ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
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Dados de
Entrada
Irradiação Global Inclinada [kWh/m2/ano]
Azimute [Graus]
Inclinação [Graus]
Potência de Pico [kWp] Fatoresde
Perda
Horizonte
Sombreamento
Reflexão
Irradiância
Temperatura
Sujeira
Qualidade do Módulo e LID
Mismatching
Ômica (DC)
Disponibilidade
Inversor + Transformador
Outras Perdas
Resultados Finais
Fator de Rendimento [kWh/kWp]
Energia Líquida [MWh/ano]
Performance Ratio [%]Planta moderna típica ~78%
Incerteza total– Para os projetos atuais, as incertezas de projetos solares fotovoltaicos, no Brasil estão variando entre 5,0 a 10,0 %.
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DESEMPENHO DOS MÓDULOS
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MECANISMOS DE DEGRADAÇÃO DO MODULO PV
� Vários mecanismos de envelhecimento causam degradação de energia -podemos testar
� Falhas de campo podem se originar de problemas de componentes, falhas de projeto ou falhas no controle de qualidade durante o processo de fabricação
� Review of Failures of Photovoltaic Modules, IEA PVPS 2014
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ESTUDO DE DEGRADAÇÃO NREL “HIGH QUALITY” DATASET
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0
50
100
150
200
250
300
350
400
Degradation Rate in the Field [% / year]
Mean degradation rate P90 degradation rate
0.5 – 0.6 % / year 1.2 % / year
“Compendium of Photovoltaic Degradation Rates”, D.C. Jordan, et al, NREL, 2015
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AMARELAMENTO
� Difícil distinguir o amarelamento do EVA e do backsheet.
� Amarelamento do backsheet pode afetar a adesão dos componentes e prejudicar a segurança elétrica dos módulos.
� Pode diminuir o isolamento elétrico, sem impacto significativo de produção.
� Não há dados suficientes para quantificar o fenômeno.
EVA=> Produção
Backsheet => isolamento.
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CRAQUEAMENTO DOS MÓDULOS (snail tracks)
� Células que compõem o módulo podem quebrar durante a laminação, transporte ou instalação
� Processo também pode ser efeito do calor, radiação e umidade
� Pode afetar o desempenho dos módulos, dependendo da quantidade de efeito sofrido pelas células
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CRAQUEAMENTO DOS MÓDULOS (snail tracks)
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CORROSÃO DOS INTERCONECTORES
Os interconectores de cobre são soldados às células solares emambos os lados.
Observação�Alguns módulos mostram áreas escuras na superfície
� Possível interação entre os resíduos de fluxo e material de encapsulamento
Conclusão�Corrosão não afeta o desempenho elétrico
�Dissipa mais calor, e gera perda de energia
�Sem efeito significativo relatado no desempenho a longo prazo
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Hot Spots
� Diodos conduzindo
� Células com baixa produção
� Células com qualidade diferentes
� Se as condições não são normais, deve se trocar o
módulo
Realizar uma inspeção 2x por ano.
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PV MODULE RELIABILITY SCORECARD 2018
Nove dos dez principais fabricantes de módulos globais e mais de 70% dos mais recentes fabricantes “Tier 1” da Bloomberg New Energy Finance (BNEF) participaram do PQP.
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300 BOMs, 50 fabricantes
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KEY FINDING 1: O VOLUME DE PRODUÇÃO NÃO É UM BOM INDICATIVO PARA ESCOLHA
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TC
60
0 d
eg
rad
ati
on
(%
)
Source: DNV GL Scorecard 2017
Top-10 manufacturer 2016 (volume)
Grandes e pequenos fabricantes mostram resultados positivos e negativos
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KEY FINDING 2: LOCALIZAÇÃO DA FÁBRICA NÃO É UM BOM INDICATIVO DE QUALIDADE
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TC
60
0 d
eg
rad
ati
on
(%
)
Source: DNV GL Scorecard 2017
China
Asia
Rest of the world
Alguns resultados positivos e negativos em todas as regiões do mundo
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KEY FINDING 3: A LISTA DE MATERIAIS (BOM) É IMPORTANTE
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Source: DNV GL database
Mesmo módulo; BOM diferente
Os módulos LatAm podem ter uma lista de materiais diferente - você
precisa verificar!
A escolha do encapsulamento é um dos métodos de mitigação do PID (Potential induced degradation)
BOM 1
BOM 2
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1. BOM
� Os resultados de 2018 indicam que 9% dos BOM testadas falharam em pelo menos um dos critérios de avaliação;
� Recomendamos declarar materiais aprovados e localização da fábrica nos acordos de fornecimento
2.Modelo
� Para 2018, 12% da população do PQP falhou em 1 modelo.
3. Fabricante
� 22% de todos os fabricantes que testaram no PQP nos últimos 18 meses tiveram pelo menos uma falha.
FATORES CRÍTICOS QUE AFETAM A CONFIABILIDADE
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