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Title in Portuguese: Modelagem de sombreamento da planta fotovoltaica do LEA – UFC
Author: Aguiar, Hallison Lima
Advisor(s): Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Keywords: Sombreamento
Módulo FV
Diodo by-pass
Modelagem matemática
Simulação computacional
Issue Date: 2018
Citation: AGUIAR, Hallison Lima. Modelagem de sombreamento da planta fotovoltaica do LEA – UFC. 2018. 107 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O impacto causado pelo sombreamento devido aos fatores urbanos em plantas fotovoltaicas (FV) com módulos conectados em série pode ser bastante danoso à captação de energia, haja vista o módulo mais sombreado limitar a capacidade de geração daqueles com menos sombreamento ou que recebem luz plena. Com o crescimento exponencial da capacidade instalada de geração FV no Brasil e no mundo, torna-se cada vez mais necessário que se conheça as premissas básicas das leis físicas dos módulos solares, tanto para que haja uma melhor compreensão dos sistemas FV, bem como também para que haja fomento à expansão tecnológica. A literatura, por sua vez, apresenta vários modelos físicos e matemáticos de células FV reais, sendo usado como parâmetro de comparação o modelo ideal. Neste trabalho, usa-se o modelo de célula de 1 diodo, o qual, além de ter menores números de parâmetros de modelagem, tem também suas curvas características IxV e PxV bastante precisas. Desse modo, através da ferramenta de software Simulink do MATLAB, é possível traduzir as equações matemáticas que descrevem o modelo em módulo computacional, de forma a poder parametrizá-lo de acordo com o catálogo do tipo de módulo que se queira estudar. Assim, utilizando-se do catálogo YL250P-29b é possível obter o modelo computacional do módulo FV presente no Laboratório de Energias Alternativas (LEA) do Departamento de Engenharia Elétrica (DEE) da Universidade Federal do Ceará (UFC). Com o modelo do LEA desenvolvido no computador, é possível, além da obtenção das curvas dos módulos individuais, bem como também das curvas da planta FV (6 módulos em série), obter um estudo da influência do sombreamento dos módulos no sistema. Desse modo, no presente trabalho, para fins de simplificação, considera-se que o módulo, quando sombreado, é atingido em toda a sua extensão e de forma uniforme, de modo que as análises de sombreamento com um ou mais diodos by-pass por módulo tornam-se semelhantes. Assim, no ambiente computacional de simulação construído, adota-se 1 diodo by-pass por módulo FV, sem qualquer prejuízo significativo na obtenção dos dados em análise. Dentro dessa perspectiva, foram observados para as mesmas situações específicas de simulação de sombreamento perdas de energia de 92,11% e 62,05% para situação sem e com diodo by-pass nos módulos FV, respectivamente.
Abstract: The impact caused by shading due to urban factors in photovoltaic (PV) plants with modules connected in series can be a quite harmful to energy absorption, once the most shaded module bounds the others modules which are less shaded or which receives full light. Due to the exponential growth of installed capacity of PV generation in Brazil and worldwide, it becomes increasingly necessary to understand the basics premises of physical laws about solar cells in order to understand better the photovoltaic systems, as well as to promote a technological expansion. The literature, in its turn, presents several physical and mathematical models for real solar cells, and the ideal model is used as a parameter of comparison. In the present work, it is used the single-diode model, which, in addition to having fewer modelling parameters, it presents very accurate characteristic curves IxV and PxV. Thus, through the MATLAB software tool Simulink, it is possible to transform the math equations that describe the model into a computational model in order to parametrize it according to the catalog of a module to be studied. Therefore, using the YL250P-29b catalog, it is possible to obtain the computational model of the PV array present at Alternative Energy Laboratory (LEA) of Department of Electrical Engineering (DEE), Federal University of Ceará (UFC). With the LEA model developed on the computer, it is possible, besides obtaining the curves from the single modules and the PV plant (6 modules in series), to obtain a study about the importance of the shadowing in the modules to the system. Thereby, in the present work, for simplifications purposes, it is considered that the module, when shaded, it is reached in all its extension and uniformly, so that the shadowing analyses with one or more by-pass diodes per module become similar. Therefore, in the computer simulation environment developed, it is adopted a single by-pass diode per PV module, without any meaning damage in obtaining data under analysis. From this perspective, the energy losses observed in the same specific situations, due to shadowing, were 92,11% and 62,05% to the condition without and with by-pass diode in the photovoltaic modules, respectively.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45058
metadata.dc.type: TCC
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