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Title in Portuguese: Avaliação da influência da temperatura na eficiência de módulo fotovoltaico sobre estrutura flutuante
Title: Evaluation of the influence of temperature on the efficiency of photovoltaic module on floating structure
Author: Alencar Filho, Alexandre Atílio Ramos de
Advisor(s): Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Keywords: Engenharia mecânica
Sistemas de energia fotovoltáica
Energia elétrica e calor - Cogeração
Floating photovoltaic module
Photovoltaic module temperature
Efficiency
Issue Date: 27-Jul-2018
Citation: ALENCAR FILHO, Alexandre Atílio Ramos de. Avaliação da influência da temperatura na eficiência de módulo fotovoltaico sobre estrutura flutuante. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: A energia solar é considerada uma das alternativas energéticas mais promissoras na atualidade e sua aplicação em plantas fotovoltaicas (FV) tem crescido a nível mundial para geração de energia elétrica. Como fator limitante no processo de geração FV, elevadas temperaturas de operação dos módulos FV geram uma redução em suas eficiências de conversão energética. A partir desta motivação, a presente dissertação tem como objetivo avaliar a eficiência de módulos FV instalados sobre estruturas flutuantes em água em função do gradiente de temperatura pela troca de calor com o ambiente. Foram realizados dois experimentos no Laboratório de Energias Alternativas da Universidade Federal do Ceará (LEA – UFC), com o uso de dois módulos FV policristalinos modelo KS20T de 20 Wp. Nas duas etapas um dos módulos ficou instalado sobre o solo e o segundo instalado sobre uma estrutura flutuante em um tanque com água. Na primeira etapa foi analisada a influência da distância entre o módulo FV flutuante e o espelho d’água sobre a temperatura dos painéis, alterando esta distância e coletando os dados de temperatura através de um controlador lógico programável (CLP), com uso de sensores de temperatura PT-100. Foram coletados dados para distâncias entre a água e o módulo FV de 7,5 cm, 6,0 cm, 4,5 cm e 3,0 cm. Na segunda etapa do experimento, foi proposto um flutuador de PVC para instalar o módulo FV e avaliada sua geração efetiva de energia elétrica. Após 30 dias de aquisição de dados foi possível constatar um ganho bruto médio de 5,09% de energia elétrica gerada a partir do módulo flutuante, comparando com o módulo sobre o solo. O módulo FV flutuante apresentou um ganho em relação ao módulo sobre o solo em 70% dos dias analisados, dos quais 66,67% foram dias que apresentaram valores de irradiação diária acima de 3,0 kWh/m².
Abstract: Solar energy is considered one of the most promising energy alternatives today and its application in photovoltaic (PV) plants has grown worldwide to generate electricity. As a limiting factor in the PV generation process, high operating temperatures of the PV modules cause a reduction in their energy conversion efficiency. Using this motivation, this dissertation aims to evaluate the efficiency of PV modules installed on floating structures in water as a function of the temperature gradient by the heat exchange with the environment. Two experiments were carried out in the Alternative Energy Laboratory of the Federal University of Ceará (LEA - UFC), using two 20 Wp polycrystalline PV model KS20T modules. In the two phases of the experiment one of the modules was installed on the ground and the second one installed on a floating structure in a tank with water. In the first phase, the influence of the distance between the floating PV module and the water surface on the panel temperature was analyzed, changing this distance and collecting the temperature data through a programmable logic controller (PLC), using sensors temperature PT-100. Data were collected for distances between the water and the PV module of 7.5 cm, 6.0 cm, 4.5 cm and 3.0 cm. In the second stage of the experiment, a PVC float was proposed to install the PV module and evaluated its effective generation of electric energy. After 30 days of data acquisition it was possible to verify an average gross gain of 5.09% of electric power generated from the floating module, comparing with the module on the ground. The floating PV module presented a gain in relation to the ground module in 70% of the analyzed days, of which 66.67% were days that presented daily irradiance values above 3.0 kWh / m².
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34739
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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