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dc.contributor.advisorCarvalho, Paulo Cesar Marques de-
dc.contributor.authorBusson, Bruna de Oliveira-
dc.date.accessioned2019-11-25T14:22:43Z-
dc.date.available2019-11-25T14:22:43Z-
dc.date.issued2019-
dc.identifier.citationBUSSON, B. O. Ensaio experimental e modelagem de arrefecimento passivo de módulos fotovoltaicos flutuantes com pontes de calor em contato com água. 2019. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/47913-
dc.description.abstractPhotovoltaic (PV) modules convert part of solar radiation absorbed by the PV cells into electrical energy, the remainder causes an increase in internal energy of the PV cells and, consequently, an increase in the PV module operating temperature and a reduction in electrical performance. Solutions have been proposed to mitigate these effects and improve PV conversion efficiency. In this context, this work proposes the passive cooling of floating PV module using heat bridges to reduce the module temperature and increase the energy conversion efficiency. The modeling developed for prediction of the floating module operating temperature with heat bridges predicts the cooling capacity of the proposal. The proposed model is nonlinear algebraic and equations require iterative numerical solution performed in spreadsheet. Data obtained experimentally from a 20 Wp polycrystalline floating module without heat bridges in LEA/UFC served to calibrate the model parameters. After defining the parameters, the model has presented satisfactory behavior during the entire PV module electricity production period regardless of daily irradiation level. Data allowed to compare thermal and electrical behavior of a floating PV module with 5 fixed heat bridges and a conventional PV module, both in LEA/UFC, over 5 months. The floating module temperature was below the conventional module temperature by 3.2°C, on average. The model developed for floating module with heat bridges may predict the operating temperature with error around 5% when irradiation was over 5.0 kWh/m². The daily electricity generation of the floating PV module with heat bridges, in turn, presents gains compared to the conventional PV module electricity generation without extra energy costs of 42% for irradiation below 2.5 kWh/m² (minimum irradiation level), 31% for irradiation between 2.5 kWh/m² and 5.0 kWh/m² (medium irradiation level) and 24% for irradiation greater than 5.0 kWh/m² (maximum irradiation level). At the same time, the results showed gains in the conversion efficiency of heat-bridged floating modules compared to conventional modules. Thus, the modeling developed for floating modules with heat bridges could predict the thermal behavior and prove the effect of passive cooling.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.subjectEngenharia mecânicapt_BR
dc.subjectCalor - Fontespt_BR
dc.subjectGeração de energia fotovoltaicapt_BR
dc.subjectPhotovoltaic modulept_BR
dc.subjectPassive coolingpt_BR
dc.subjectHeat bridgept_BR
dc.subjectThermal-electric performancept_BR
dc.titleEnsaio experimental e modelagem de arrefecimento passivo de módulos fotovoltaicos flutuantes com pontes de calor em contato com águapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.co-advisorCarvalho Filho, Clodoaldo de Oliveira-
dc.description.abstract-ptbrMódulos fotovoltaicos (FV) convertem parte da irradiação solar absorvida pelas células FV em energia elétrica, o restante provoca o aumento da energia interna das células FV e, consequentemente, o aumento da temperatura de operação do módulo FV e redução no desempenho elétrico. Soluções têm sido propostas para mitigar esses efeitos e melhorar a eficiência de conversão FV. Neste contexto, a presente dissertação propõe o arrefecimento passivo de módulo FV flutuante utilizando pontes de calor para reduzir a temperatura do módulo e aumentar a eficiência de conversão de energia. A modelagem desenvolvida para previsão da temperatura de operação de módulo FV flutuante com pontes de calor prediz a capacidade de arrefecimento da proposta. O modelo proposto é algébrico não-linear e as equações requerem solução numérica iterativa realizada em planilha eletrônica. Os dados obtidos experimentalmente a partir de um módulo flutuante policristalino de 20 Wp sem pontes de calor no LEA/UFC serviram para calibrar os parâmetros do modelo. Após a definição dos parâmetros, o modelo apresentou comportamento satisfatório durante todo o período de produção de eletricidade do módulo FV independentemente do nível de irradiação diário. Já os dados obtidos experimentalmente permitiram comparar o comportamento térmico e elétrico de um módulo FV flutuante com 5 pontes de calor fixadas e de um módulo FV convencional, ambos no LEA/UFC, ao longo do dia por 5 meses. A temperatura do módulo flutuante esteve abaixo da temperatura do módulo convencional em 3,2°C, em média. O modelo desenvolvido para módulo FV flutuante com pontes de calor conseguiu predizer a temperatura de operação com erro em torno de 5% quando a irradiação estava superior a 5,0 kWh/m². A geração de eletricidade diária do módulo FV flutuante com pontes de calor, por sua vez, apresenta ganhos em relação à geração de eletricidade do módulo FV convencional sem gastos extras com energia de 42% para irradiação inferior a 2,5 kWh/m² (nível mínimo de irradiação), de 31% para irradiação entre 2,5 kWh/m² e 5,0 kWh/m² (nível médio de irradiação) e de 24% para irradiação superior a 5,0 kWh/m² (nível máximo de irradiação). Ao mesmo tempo, os resultados mostraram ganhos na eficiência de conversão de módulos flutuantes com pontes de calor em relação a módulos convencionais. Assim, a modelagem desenvolvida para módulos FV flutuantes com pontes de calor conseguiu prever o comportamento térmico e comprovar o efeito do arrefecimento passivo.pt_BR
dc.title.enExperimental testing and passive cooling modeling of floating photovoltaic modules with water contact heat bridgespt_BR
Aparece nas coleções:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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