Previsão de geração solar

Este dashboard estima geração horária de painéis solares a partir de radiação de onda curta e temperatura do ar de modelos meteorológicos. Ele começa com uma configuração residencial típica para que ninguém precise preencher um formulário completo de projeto fotovoltaico: Denver, sistema de 6 kW DC, aproximação de inclinação fixa, 14% de perdas totais do sistema fotovoltaico (PV), 96% de eficiência do inversor e relação DC/AC de 1.2.

A previsão usa GFS, HRRR ou NBM pelo endpoint padrão do GribStream /api/v2/[dataset]/timeseries. A variável meteorológica principal é DSWRF em superfície, o campo da NOAA de fluxo descendente de radiação de onda curta, combinado com temperatura do ar a 2 m para uma correção simples por temperatura dos painéis. O dashboard mantém o horizonte em 24 ou 36 horas para que as linhas retornadas sejam horárias nos modelos disponíveis.

O que os controles fazem

• Nome do local, latitude e longitude: definem o ponto da previsão. O valor padrão é Denver, Colorado.
• Modelo meteorológico: alterna entre GFS, HRRR e NBM quando a janela é compatível.
• Potência DC: define a potência nominal do sistema PV em kW DC.
• Geometria dos módulos: aplica um multiplicador transparente sobre a radiação horizontal de onda curta. Serve para comparar premissas como horizontal, inclinação fixa, leste-oeste e seguimento solar sem fingir que isto é um modelo completo de transposição.
• Perdas totais: muda a redução não meteorológica aplicada depois de irradiância e temperatura. O valor padrão segue a premissa comum do PVWatts: 14% de perdas.
• Relação DC/AC: muda o dimensionamento do inversor e o clipping (corte pelo limite AC) ao dividir a potência nominal DC pela potência nominal AC.
• Lead time máximo: mantém a requisição dentro de um horizonte em que as linhas retornadas são horárias. A cobertura real pode ser mais curta que o seletor de tempo quando o último ciclo do modelo ainda não alcança toda a janela.

Como ler os painéis

• Saída AC horária: potência estimada na saída do inversor em kW, também usada como kWh de uma hora.
• Previsão de energia: kWh estimados totais ao longo das linhas horárias retornadas no intervalo de tempo selecionado.
• Pico e estatísticas térmicas: pico de potência AC, limite do inversor e menor fator de temperatura no período selecionado.
• GHI e aproximação no plano dos módulos: mostra a radiação horizontal de onda curta do modelo junto à aproximação do plano dos módulos selecionada.
• Tabela de auditoria da previsão: expõe campos brutos e derivados para inspecionar as premissas.

O cálculo é intencionalmente leve. Ele ajuda a comparar padrões de produção movidos pelo clima, avaliar rapidamente uma instalação proposta e mostrar como expressions do GribStream transformam campos de previsão em métricas de aplicação. Não é um modelo fotovoltaico adequado para decisões financeiras e não substitui PVWatts, SAM, modelagem de sombra do local, medições de sujeira nos painéis nem um modelo profissional de irradiância no plano do arranjo.

O controle de geometria do arranjo é deliberadamente conservador. Um cálculo real de inclinação e azimute precisa de posição solar, irradiância normal direta, irradiância horizontal difusa, albedo, orientação dos módulos, geometria das fileiras e sombra. Este dashboard só pede DSWRF e temperatura a 2 m do GribStream, então expõe a premissa de geometria como um multiplicador explícito em vez de esconder falsa precisão atrás de um campo de inclinação.

Matemática e constantes

O dashboard calcula todos os campos derivados com GribStream expressions. Com os controles padrão, as equações são:

1. temp_c = temp_k - 273.15
2. poa_wm2 = ghi_wm2 * 1.0800
3. cell_temp_c = temp_c + (poa_wm2 / 800.0) * 25.0000
4. temperature_factor = max(0, 1 + (-0.3500 / 100) * (cell_temp_c - 25.0))
5. loss_factor = max(0, 1 - 14.0000 / 100)
6. dc_power_kw = 6.0000 * poa_wm2 / 1000.0 * temperature_factor * loss_factor
7. ac_limit_kw = 6.0000 / 1.2000
8. ac_power_kw = min(dc_power_kw * 96.0000 / 100, ac_limit_kw)
9. hourly_energy_kwh = ac_power_kw, porque o dashboard limita a consulta a linhas horárias.

As constantes mais importantes são:

• 6.0000 é a potência DC padrão do sistema PV em kW. Esse valor é editável pelo usuário.
• 1.0800 é o multiplicador padrão da geometria dos módulos: uma aproximação de inclinação fixa aplicada ao DSWRF horizontal. Outros cenários expostos usam 1.0000, 0.9300 e 1.1800.
• 800.0 W/m2 e 25.0000 °C formam a estimativa simples de aumento da temperatura da célula. São valores internos, não um modelo térmico calibrado ao local.
• -0.3500 é o coeficiente interno de temperatura de potência em percentual por °C, aplicado em relação à temperatura de referência de 25.0 °C.
• 14.0000 é o percentual padrão de perdas totais não meteorológicas. Esse valor é selecionável pelo usuário.
• 1.2000 é a relação DC/AC padrão, então um sistema de 6 kW DC tem limite AC de 5 kW. Esse valor é selecionável pelo usuário.
• 96.0000 é a eficiência interna do inversor.
• 1000.0 W/m2 normaliza a irradiância para uma referência de potência nominal PV.

Essas constantes tornam a previsão explicável e fácil de ajustar, mas não substituem a ficha técnica do módulo, albedo medido, medições de sujeira nos painéis, geometria de sombras ou uma execução completa de PVWatts/SAM.

Requisição representativa do GribStream

Este exemplo usa a configuração padrão para Denver com GFS: 6 kW com aproximação de inclinação fixa. O dashboard preenche os valores numéricos a partir de variáveis do Grafana e calcula as estimativas PV em uma única chamada padrão do GribStream /timeseries.

curl -X POST 'https://gribstream.com/api/v2/gfs/timeseries' \
  -H 'Content-Type: application/json' \
  -H 'Accept: text/csv' \
  -H 'Authorization: Bearer [API_TOKEN]' \
  -d '{
    "fromTime": "2026-05-03T12:00:00Z",
    "untilTime": "2026-05-05T00:00:00Z",
    "minLeadTime": "0h",
    "maxLeadTime": "36h",
    "coordinates": [
      { "lat": 39.7392, "lon": -104.9903, "name": "Denver, CO" }
    ],
    "variables": [
      { "name": "DSWRF", "level": "surface", "alias": "ghi_wm2" },
      { "name": "TMP", "level": "2 m above ground", "alias": "temp_k" }
    ],
    "expressions": [
      { "expression": "temp_k - 273.15", "alias": "temp_c" },
      { "expression": "ghi_wm2 * 1.0800", "alias": "poa_wm2" },
      { "expression": "temp_c + (poa_wm2 / 800.0) * 25.0000", "alias": "cell_temp_c" },
      { "expression": "func.Max(0.0, 1 + (-0.3500 / 100.0) * (cell_temp_c - 25.0))", "alias": "temperature_factor" },
      { "expression": "func.Max(0.0, 1 - 14.0000 / 100.0)", "alias": "loss_factor" },
      { "expression": "6.0000 * poa_wm2 / 1000.0 * temperature_factor * loss_factor", "alias": "dc_power_kw" },
      { "expression": "6.0000 / 1.2000", "alias": "ac_limit_kw" },
      { "expression": "func.Min(dc_power_kw * 96.0000 / 100.0, ac_limit_kw)", "alias": "ac_power_kw" },
      { "expression": "ac_power_kw", "alias": "hourly_energy_kwh" },
      { "expression": "func.Max(0.0, (6.0000 - ac_power_kw) / 6.0000 * 100.0)", "alias": "unused_capacity_pct" }
    ]
  }'

Por que os valores padrão são razoáveis

• Perdas totais: o valor padrão usa uma premissa do PVWatts de 14% de perdas e trata tudo como uma redução única e transparente.
• Correção por temperatura: essa configuração usa um coeficiente negativo típico de potência de silício cristalino, aplicado contra temperatura estimada da célula acima de 25 °C.
• Relação DC/AC: o valor residencial padrão permite clipping leve do inversor sem introduzir um modelo de inversor complexo demais.
• Geometria dos módulos: esta versão reúne premissas de inclinação, orientação ou seguimento solar em um único multiplicador nomeado porque DSWRF é um campo de radiação horizontal.

Contexto e referências: GribStream expressions · inventário GFS · inventário HRRR · inventário NBM · tabela NOAA GRIB2 de radiação de onda curta · API PVWatts V8 · definições de irradiância do SAM · variáveis do Grafana.