Influência da distância da água na eficiência de conversão de energia em sistemas fotovoltaicos flutuantes

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Gasparin, Elóy Esteves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Plantas fotovoltaicas flutuantes; Energia solar; Eficiência elétrica; Distância da superfície da água; Módulos monocristalino e flexível; Floating photovoltaic plants; Solar energy; Electrical efficiency; Distance from water surface; Monocrystalline and flexible module
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/152470

Devido à alta demanda da substituição de fontes de energia que utilizam combustíveis fósseis por fontes de energia renovável, a ciência atual busca maximizar a eficiência das fontes renováveis para que sejam economicamente competitivas no mercado. Grande parte da liderança brasileira neste campo se deve à fonte hidráulica, que impacta negativamente o meio ambiente e as populações ribeirinhas. Assim, outras fontes renováveis como a eólica e a solar têm aumentado sua participação na matriz energética do país. Diante deste contexto, sistemas fotovoltaicos com alta eficiência podem aumentar a participação da energia solar na matriz interna de energia elétrica do Brasil. Os sistemas fotovoltaicos flutuantes são 11% mais eficientes do que os sistemas instalados em terra devido às menores temperaturas de operação. Para determinar se a umidade relativa do ar tem influência na eficiência das plantas flutuantes, neste trabalho, a partir de uma análise numérica, avaliou se a eficiência de conversão de energia é influenciada pela distância entre a superfície da água e o módulo fotovoltaico flutuante. Além disso, estudou dois tipos diferentes de módulos fotovoltaicos (monocristalinos e flexíveis) durante as quatro estações do ano, avaliando suas peculiaridades. A Planta Fotovoltaica de Rosana/SP foi utilizada como base para formulação dos modelos físicos, que resultaram em um modelo matemático solucionado através do Método de Volumes Finitos nos softwares FLUENT® e MECHANICAL® do pacote ANSYS®. As quatro distâncias simuladas (100, 300, 600 e 900mm) determinaram que os modelos físico e matemático adotados não captaram de forma conclusiva se as temperaturas de operação dos módulos diminuem com a aproximação da superfície da água. A potência gerada por um módulo monocristalino é 38,8% maior do que a gerada por um módulo flexível, no entanto os monocristalinos são dez vezes mais sensíveis à temperatura de operação. Para a mesma capacidade (25kW), a geração efetiva de energia da planta de módulos flexíveis é 9,1% maior devido à área de incidência receber 63,3% mais irradiação solar. As menores eficiências elétricas ocorrem no Verão/Primavera, entretanto, as plantas geram 30% mais energia em relação ao Outono/Inverno. Na atualidade, os módulos monocristalinos possuem melhor aplicabilidade do que os flexíveis, pois possuem maior eficiência elétrica, mesmo utilizando estruturas de suporte mais robustas.