Simulação computacional como ferramenta de otimização na geração de energia solar fotovoltaica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: IMAI , Hugo Eiji
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: UNIVERSIDADE CESUMAR; Brasil; Tecnologias Limpas Sustentabilidade Ambiental (Mestrado); UNICESUMAR
• Palavras-chave em Português: Energia renovável; Modelo matemático; Performance
• Link de acesso: http://rdu.unicesumar.edu.br/handle/123456789/8956

A previsão de rendimento de energia é essencial na avaliação da viabilidade de um projeto fotovoltaico, pois ela estima a produção total de energia de um sistema fotovoltaico em um local específico. Os modelos de desempenho são representações de equações matemáticas usadas para estimar a produção de energia dos sistemas fotovoltaicos. Os modelos de desempenho fotovoltaico estão sujeitos a uma série de erros derivados das diferentes etapas na cadeia de modelagem do sistema fotovoltaico. O principal objetivo deste estudo foi avaliar diferentes combinações de submodelos individuais para validar um modelo de desempenho fotovoltaico com boa precisão de um sistema fotovoltaico real de uma edificação comercial, e utilizar este modelo para realizar a simulação e otimização buscando o aumento da sua matriz energética. Para isto, foram estudados um total de 16 modelos de desempenho fotovoltaico derivados da combinação de quatro modelos de decomposição, quatro modelos de transposição, um modelo de módulo fotovoltaico e um modelo de inversor. Todos os modelos de desempenho fotovoltaico foram implementados computacionalmente e seus desempenhos foram comparados com as medições coletadas por um sistema de aquisição de dados de um sistema fotovoltaico real de 2,2 kWp. O melhor modelo de desempenho fotovoltaico encontrado foi o de Orgill e Hollands + Tian + Villalva + Notton, e apresentou uma precisão de R2 de 0,8455, MBE de 10,1088 (5,1336% rMBE) e RMSE de 29,6038 (15,099% rRMSE) em relação à potência medida, o que está de acordo com os valores relatados na literatura. Para a simulação, o modelo validado com substituição dos módulos fotovoltaicos e inversores obtiveram um aumento de 2,25% na energia produzida instalada, enquanto que na otimização alterando os ângulos de orientação e inclinação dos módulos foi obtido um aumento de 2,35 %. Ambas as situações contribuem para o melhor aproveitamento do sistema instalado, e consequentemente para o aumento da matriz energética renovável e o desenvolvimento sustentável.