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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/71615| Tipo: | TCC |
| Título: | Análise matemática da influência da sujidade em módulos fotovoltaicos: um estudo de caso no LEA - UFC |
| Autor(es): | Martins, Mateus Lustosa |
| Orientador: | Carvalho, Paulo Cesar Marques de |
| Coorientador: | Souza, José Janiere Silva de |
| Palavras-chave: | Taxa de sujidade;Sistemas fotovoltaicos;Análise matemática |
| Data do documento: | 2022 |
| Citação: | MARTINS, Mateus Lustosa. Análise matemática da influência da sujidade em módulos fotovoltaicos: um estudo de caso no LEA - UFC. 2022. 86 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumo: | A geração distribuída (GD) tem atraído a atenção mundial nas últimas décadas e a energia solar fotovoltaica e eólica se mostram cada vez mais necessárias frente ao desenvolvimento exponencial das sociedades e a crescente demanda energética atual. Nesse sentido, o setor energético de GD procura expandir suas tecnologias de modo a garantir a confiabilidade e o alto desempenho desses sistemas. O Brasil possui características ambientais ideais à geração distribuída, o que justifica a expansão dos sistemas fotovoltaicos (FV) pelo país, em especial em estados como o Ceará. Dessa maneira, estudos técnicos atualizados sobre esses sistemas se tornam necessários, de modo a otimizar a conversão de energia. Um dos problemas que atrapalham a conversão de energia em sistemas FV é a perda de desempenho por efeito da sujidade, que afeta diretamente a irradiação solar nos painéis. A sujidade é a deposição de partículas de poeira sob a superfície dos módulos FV, atrapalhando a transformação de energia e, consequentemente, a potência de saída e a performance desses sistemas. Assim, o presente trabalho realiza uma análise matemática da sujidade em um sistema FV em Fortaleza, Ceará, de modo a quantificar os efeitos desse problema. A planta fotovoltaica (PFV) faz parte do Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC), no Campus do Pici e possui potência total instalada de 1,5 kWp. Para a análise utilizou-se três modelos matemáticos, sendo eles: o modelo de desempenho de matriz Sandia (SAPM), o modelo de fator de forma constante (FFK) e o modelo de ponto de potência máxima aproximado (AMPP). Empregou-se o método SAPM como padrão de referência, para comparação com os outros dois modelos. Através da coleta de dados elétricos e ambientais, pode-se mensurar a taxa de sujidade (SRATIO) presente no sistema durante meses secos e chuvosos dos anos de 2018 e 2019. Essa separação se justifica pelo fato da chuva agir removendo as impurezas sob os painéis, o que afeta diretamente a sujidade e sua deposição. Após as análises, verificou-se que a SRATIO medida no sistema através de SAPM, em meses chuvosos de 2018, atingiu valor mínimo de 0,74 e máximo de 0,97. Para 2019, em períodos de escassez de chuva, a SRATIO através de SAPM atingiu valor mínimo de 0,74 e máximo de 1,17. Em comparação com os valores modelados por FFK e AMPP no período chuvoso de 2018, a SRATIO alcançou mínimos de 0,81 e 0,64, respectivamente, e máximos de 0,89 e 0,69, respectivamente. Nesse sentido, uma comparação da sujidade dos métodos FFK e AMPP com o padrão SAPM, demonstrou que, para 2018, os valores de sujidade obtidos do método FFK são 78,57% mais próximos aos valores obtidos por SAPM, e para 2019 essa proximidade chegou a 90,47%. |
| Abstract: | Distributed generation (DG) has attracted worldwide attention in recent decades and solar photovoltaic and wind energy are increasingly necessary in view of the exponential development of societies and the current growing energy demand. In this sense, the DG energy sector seeks to expand its technologies in order to guarantee the reliability and high performance of these systems. Brazil has ideal environmental characteristics for distributed generation, which justifies the expansion of photovoltaic (PV) systems across the country, especially in states such as Ceará. Thus, updated technical studies on these systems become necessary in order to optimize the energy conversion. One of the problems that hinder energy conversion in PV systems is the loss of performance due to dirt, which directly affects solar radiation on the panels. Dirt is the deposition of dust particles under the surface of PV modules, disturbing energy transformation and, consequently, the output power and performance of these systems. Thus, the present work performs a mathematical analysis of dirtiness in a PV system in Fortaleza, Ceará, in order to quantify the effects of this problem. The photovoltaic plant (PFV) is part of the Alternative Energy Laboratory (LEA) of the Federal University of Ceará (UFC), on Campus do Pici and has a total installed power of 1.5 kWp. Three mathematical models were used for the analysis, namely: the Sandia matrix performance model (SAPM), the constant form factor model (FFK) and the approximate maximum power point model (AMPP). The SAPM method was used as a reference standard for comparison with the other two models. Through the collection of electrical and environmental data, it was possible to measure the dirt rate (SRATIO) present in the system during the dry and rainy months of the years 2018 and 2019. This separation is justified by the fact that the rain acts by removing impurities under the panels , which directly affects dirtiness and its deposition. After the analyses, it was found that the SRATIO measured in the system through SAPM, in the rainy months of 2018, reached a minimum value of 0.74 and a maximum value of 0.97. For 2019, in periods of scarcity of rain, the SRATIO through SAPM reached a minimum value of 0.74 and a maximum value of 1.17. Compared to the values modeled by FFK and AMPP in the rainy season of 2018, SRATIO reached minimums of 0.81 and 0.64, respectively, and maximums of 0.89 and 0.69, respectively. In this sense, a comparison of the dirtiness of the FFK and AMPP methods with the SAPM standard, demonstrated that, for 2018, the dirtiness values obtained from the FFK method are 78.57% closer to the values obtained by SAPM, and for 2019 this proximity reached to 90.47%. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71615 |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
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