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Tipo: Tese
Título: Impactos da sujidade na geração e temperatura de uma planta fotovoltaica em área urbana do semiárido brasileiro
Autor(es): Souza, José Janiere Silva de
Orientador: Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Palavras-chave em português: Regiões áridas - Brasil;Sujidade;Comportamento térmico;Desempenho elétrico;Sistemas FV
Palavras-chave em inglês: Arid regions - Brasil;Dirt;Thermal behavior;Electrial performance;PV Systems
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2025
Citação: SOUZA, José Janiere Silva de. Impactos da sujidade na geração e temperatura de uma planta fotovoltaica em área urbana do semiárido brasileiro. 2025. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A transição energética exige o avanço de tecnologias de baixa emissão, como a geração de eletricidade por sistemas fotovoltaicos (FV), cujo desempenho é influenciado por fatores ambientais, climáticos e antropogênicos, como a sujidade. Diante disso, o presente estudo investiga experimentalmente os impactos da sujidade no desempenho elétrico e comportamento térmico de uma planta FV, denominada LEA2, instalada em uma área urbana do semiárido brasileiro, considerando diferentes períodos pluviométricos e intervalos de limpeza manual. Inicialmente, é apresentada a caracterização climática do local e, sequencialmente, verifica-se que os modelos analíticos Fixed Fill Factor Model (FFFM), Variable Fill Factor Model (VFFM) e Approximate Maximum Power Point Model (AMPPM) podem ser combinados para estimar as perdas por sujidade a partir de um conjunto limitado de dados de entrada. A análise da geração revela uma diferença relativa percentual semanal (%ELEA2) de até 2,59%, quando obras são realizadas em uma avenida nas proximidades de LEA2, evidenciando a relevância dos impactos das ações antropogênicas. Durante o período chuvoso e pós-chuvoso de 2024, a tendência de aumento de %ELEA2 indica que a limpeza natural, apesar de reduzir a sujidade, não é suficiente para restaurar totalmente o desempenho de sistemas FV urbanos. No período seco, %ELEA2 atinge um pico de 5,25%. As métricas de avaliação mostram que a combinação de limpeza manual e precipitações regulares potencializa o desempenho dos módulos limpos. No aspecto térmico, os módulos limpos apresentaram temperaturas médias ligeiramente superiores às dos sujos, com diferença estatisticamente significativa, porém sem impacto substancial na operação de LEA2. Além disso, com o aumento do intervalo sem limpeza, o gradiente térmico entre o centro e a borda inferior tende a reduzir, enquanto o gradiente entre as bordas superior e inferior exibe comportamento não linear, sugerindo fases distintas de deposição de sujidade. Diante do exposto, evidencia-se o caráter inovador da presente tese, que reside na investigação dos efeitos sazonais de limpezas manuais, com diferentes frequências, na geração e temperatura de operação de uma planta FV instalada em uma área urbana no semiárido, incluindo os impactos de atividades antropogênicas de curto prazo; adicionalmente, verifica-se a aplicabilidade de modelos analíticos de estimativa de parâmetros elétricos para calcular as perdas por sujidade na planta FV analisada.
Abstract: The energy transition requires the advancement of low-emission technologies, such as electricity generation from photovoltaic (PV) systems, whose performance is influenced by environmental, climatic, and anthropogenic factors, such as soiling. In this context, this study experimentally investigates the impacts of soiling on the electrical performance and thermal behavior of a PV plant, named LEA2, installed in an urban area of the Brazilian semiarid region, considering different rainfall periods and manual cleaning intervals. Initially, the climatic characterization of the site is presented, followed by an assessment showing that the analytical models Fixed Fill Factor Model (FFFM), Variable Fill Factor Model (VFFM), and Approximate Maximum Power Point Model (AMPPM) can be combined to estimate soiling losses using a limited set of input data. The generation analysis reveals a weekly relative percentage difference (%ELEA2) of up to 2.59% when construction work occurs on an avenue near LEA2, highlighting the relevance of anthropogenic impacts. During the rainy and post-rainy periods of 2024, the increasing trend of %ELEA2 indicates that natural cleaning, although reducing soiling, is not sufficient to fully restore the performance of urban PV systems. In the dry period, %ELEA2 reaches a peak of 5.25%. Performance metrics show that the combination of manual cleaning and regular precipitation enhances the performance of clean modules. Regarding thermal behavior, clean modules exhibit slightly higher average temperatures than dirty ones, with a statistically significant difference, though without substantial impact on LEA2’s operation. Additionally, as the interval without cleaning increases, the thermal gradient between the center and inferior edge tends to decrease, while the gradient between the superior and inferior edges shows a nonlinear behavior, suggesting distinct phases of soiling deposition. Thus, the innovative nature of this thesis is evident, which resides in the investigation of the seasonal effects of manual cleaning, with different frequencies, on the generation and operating temperature of a PV plant installed in an urban area in the semi-arid region, including the impacts of short-term anthropogenic activities; additionally, the applicability of analytical models for estimating electrical parameters to calculate losses due to dirt in the analyzed PV plant is verified.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81236
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-4298-8382
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/9732275003625184
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-0115-0807
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0935409654079900
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEEL - Teses defendidas na UFC

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