Modelagem da operação de instalações fotovoltaicas com sombreamento parcial e sua validação experimental

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Chepp, Ellen David
• Orientador(a): Krenzinger, Arno
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Sistemas fotovoltaicos; Energia solar fotovoltaica; Perda de energia elétrica; Energia elétrica : Medição
• Palavras-chave em Inglês: Photovoltaic; Shading; Modeling
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/267547

A energia solar fotovoltaica (FV) é a principal fonte utilizada em geração distribuída no Brasil. Esses sistemas FV, principalmente em região urbana, são mais suscetíveis a sombreamentos causados por elementos do entorno. Nesse contexto, o conhecimento dos efeitos do sombreamento parcial e uma modelagem precisa dos módulos FV nessa condição são imprescindíveis. Esta tese teve o objetivo de propor aperfeiçoamentos na modelagem da operação de instalações FV com sombreamento parcial, sendo composta por três artigos científicos publicados em revistas internacionais. No primeiro artigo, foi proposta uma metodologia intuitiva e acessível para análise de sistemas FV parcialmente sombreados, que foi aplicada em um estudo sobre o efeito de diferentes padrões de sombreamento em um módulo FV e em uma análise das sombras de uma usina FV. Foram obtidos dados experimentais de um sistema FV que é sombreado parcialmente ao longo do dia, juntamente com dados de radiação solar e de temperatura no local. Esses dados foram utilizados para analisar, no segundo artigo publicado, a exatidão dos resultados obtidos utilizando diferentes modelos de sombreamento disponíveis nos programas PVSyst e SAM. A partir da análise dos dados medidos, também foi proposta, no terceiro artigo, uma melhoria a um método simplificado de cálculo da energia elétrica produzida por sistemas FV parcialmente sombreados usando um fator de sombreamento difuso. No mesmo artigo, foram analisados os efeitos de diferentes configurações de sombreamento em curvas I-V medidas em um simulador solar. Então, foi proposto um método simplificado de modelagem de curvas I-V de módulos FV nessas condições. No PVSyst e no SAM, as diferenças entre a energia elétrica medida e a simulada variaram de acordo com o modelo de sombreamento escolhido e chegaram a cerca de 20% usando alguns modelos de cálculo. Em relação à modelagem de curvas I-V, a metodologia proposta apresentou vantagens em comparação às outras analisadas, em questão de facilidade de aplicação e precisão dos resultados, principalmente quando os submódulos não são sombreados uniformemente. O uso de um fator de sombreamento difuso para estimativa da eletricidade produzida levou a resultados significativamente mais precisos, sendo a diferença entre a energia elétrica medida e simulada de até 5% quando usada uma base de dados mensal. Concluiu-se que os métodos propostos para a modelagem de curvas I-V e de cálculo simplificado da energia produzida apresentaram vantagem em questão de precisão e simplicidade.