Desenvolvimento e caracterização de um simulador solar contínuo para módulos fotovoltaicos com traçador de curvas I-V automatizado

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Piccoli Junior, Luiz Antonio
• Orientador(a): Krenzinger, Arno
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Energia solar fotovoltaica; Módulo fotovoltaico; Máquinas : Projeto e construção; Equipamento de ensaios; Energia elétrica : Simulação
• Palavras-chave em Inglês: Photovoltaic modules; Thin films; Solar simulator
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/266120

Simuladores solares de grande área e exposição contínua são necessários para ensaios light-soaking em módulos fotovoltaicos comerciais. Esta Tese propõe o desenvolvimento, caracterização e testes de um simulador deste tipo com instrumentação e software capaz de monitorar os parâmetros elétricos do módulo em teste durante o próprio ensaio. O simulador foi projetado para atender o procedimento de estabilização previsto na norma IEC 61215 e também possibilitar diferentes ensaios automáticos de exposição solar prolongada. A instrumentação desenvolvida é capaz de obter e tratar as curvas características IV do módulo durante o ensaio em intervalos de tempo desejados, possibilitando traçar perfis de variação das características elétricas dos módulos ensaiados ao longo do tempo. O plano de teste tem dimensões de 1,2 x 2 metros e irradiância de 800 W/m2, que pode ser variada regulando-se a distância entre o plano de medida e as lâmpadas. O simulador foi instalado dentro de um contêiner, sendo composto por 16 lâmpadas de vapor metálico com potência de 1 kW cada. Ventiladores e exaustores são utilizados para o controle de temperatura. A instrumentação é capaz de manter o módulo polarizado no ponto de máxima potência durante o ensaio por meio de fontes de tensão, também utilizadas para traçar as curvas I-V do módulo. A caracterização do simulador é realizada com base nos parâmetros de instabilidade temporal, não-uniformidade espacial e descasamento espectral, demonstrando que o equipamento cumpre com a classificação CCB. Dois módulos com tecnologias de filmes finos foram submetidos a teste de light-soaking. As curvas I-V foram medidas a cada 30 segundos para o módulo CIGS e 20 segundos para o módulo CdTe, com um tempo de aquisição total da curva de 5 s e 200 pares I-V por curva. Os resultados sugerem que a estabilização ocorreu após 5 horas de ensaio para o módulo CIGS e após 50 horas para o módulo CdTe, bem como demonstram a capacidade do simulador em desempenhar as funções para as quais foi projetado, apresentando os perfis de variação dos parâmetros elétricos dos módulos durante o ensaio.