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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/65804| Type: | TCC |
| Title: | Predição da temperatura operacional das células fotovoltaicas : uma análise dos modelos para as condições do clima semiárido brasileiro |
| Authors: | Barros, Ana Patricia Fontenele |
| Advisor: | Carvalho, Paulo Cesar Marques de |
| Co-advisor: | Santos, Leticia de Oliveira |
| Keywords: | Geração fotovoltaica;Temperatura de operação das células FV;Modelos térmicos FV |
| Issue Date: | 2022 |
| Citation: | BARROS, Ana Patricia Fontenele. Predição da temperatura operacional das células fotovoltaicas : uma análise dos modelos para as condições do clima semiárido brasileiro. 2022. 98 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | Diversos fatores climáticos afetam o desempenho dos módulos fotovoltaicos (FV): fatores como irradiação solar, temperatura ambiente, velocidade do vento são considerados os mais influentes. A influência que estes fatores têm em um dispositivo FV ocorre porque estes estão diretamente relacionados à temperatura de operação das células (Tc). Esse parâmetro possui uma relação inversamente proporcional à eficiência das células FV, de forma que quanto maior Tc, menor sua eficiência. O presente trabalho compara os valores de Tc obtidos através de medições e os valores obtidos através de algumas equações presentes na literatura que foram desenvolvidas nas últimas décadas. A medição dos fatores foi realizada em condições reais de operação, com o sistema FV estudado estando conectado à rede elétrica de distribuição e submetido ao clima semiárido brasileiro. Além disso, com base nas amostras coletadas e em equações de correlação genéricas de Tc com parâmetros meteorológicos foi possível desenvolver e propor três modelos de predição, que também foram avaliados. As medições ocorreram na cidade de Fortaleza-CE, através de sensores do Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC) entre os anos de 2018 a 2020. Dentre os modelos analisados, os três modelos propostos pelo presente trabalho, Tc ML, Tc MNL I e Tc MNL II, foram aqueles que apresentaram os menores valores de erros, com magnitudes médias de erro (RMSE, do inglês root mean square error) em torno de 4,95°C para os seis primeiros meses do ano (período chuvoso) e aproximadamente 4,90°C para os seis últimos meses do ano (período seco), sendo os modelos que apresentaram os melhores desempenhos. Os modelos desenvolvidos por Skoplaki & Palyvos, Muzathik e Duffie & Beckman I foram os que menos se adequaram ao comportamento de Tc para as condições climáticas analisadas. Duffie & Beckman I apresentaram os maiores valores de RMSE tanto para o período chuvoso quanto para o período seco da região correspondendo a, respectivamente, 16,11 °C e 15,78 °C. |
| Abstract: | Several climatic factors affect the performance of photovoltaic (PV) modules: factors such as solar irradiation, ambient temperature, wind speed are considered to be the most influential. The influence that these factors have on a PV device occurs because they are directly related to the operating temperature of the cells (Tc). This parameter is inversely proportional to the efficiency of PV cells, meaning that the higher Tc, the lower its efficiency. The present work compares the Tc values obtained through measurements and the values obtained through some equations present in the literature that have been developed in the last decades. The measurement of the factors was performed under real operating conditions, with the PV system studied being connected to the distribution grid and subjected to the Brazilian semi-arid climate. Furthermore, based on the collected samples and on generic correlation equations of Tc with meteorological parameters it was possible to develop and propose three prediction models, which were also evaluated. The measurements occurred in the city of Fortaleza-CE, through sensors from the Alternative Energy Laboratory (LEA) of the Federal University of Ceará (UFC) between the years 2018 to 2020. Among the models analyzed, the three models proposed by the present work, Tc ML, Tc MNL I and Tc MNL II, were those that presented the lowest error values, root mean square error (RMSE) around 4.95°C for the first six months of the year (rainy season) and approximately 4.90°C for the last six months of the year (dry season), being the models that presented the best performances. The models developed by Skoplaki & Palyvos, Muzathik and Duffie & Beckman I were the least fit to the behavior of Tc for the climatic conditions analyzed. Duffie & Beckman I presented the highest RMSE values for both the rainy and dry periods of the region corresponding to 16.11 °C and 15.78 °C, respectively. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65804 |
| Appears in Collections: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
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