Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84342| Tipo: | TCC |
| Título: | Análise do impacto das restrições de rede no aumento da temperatura e degradação de módulos fotovoltaicos: estudo de caso em uma usina de geração centralizada |
| Autor(es): | Frota, José Rhuan Mendes |
| Orientador: | Gregory, Raquel Cristina Filiagi |
| Palavras-chave em português: | Energia solar fotovoltaica;Geração centralizada;Degradação fotovoltaica;Temperatura de módulos;Modelo de Arrhenius |
| Palavras-chave em inglês: | Curtailment;Photovoltaic solar energy;Utility-scale generation;Module temperature;Arrhenius model |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | FROTA, José Rhuan Mendes. Análise do impacto das restrições de rede no aumento da temperatura e degradação de módulos fotovoltaicos: estudo de caso em uma usina de geração centralizada. 2026. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) — Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | O crescimento acelerado da geração solar fotovoltaica centralizada no Brasil tem intensificado aocorrência de restrições operativas impostas pelo sistema elétrico, conhecidas como curtailment.Essas restrições, determinadas principalmente pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico(ONS), limitam a potência injetada pelas usinas mesmo em condições favoráveis de irradiânciae, tradicionalmente, são tratadas como perdas estritamente energéticas e econômicas, semconsiderar seus possíveis efeitos físicos sobre os módulos fotovoltaicos. Neste trabalho, investigase o impacto das restrições de rede no regime térmico e na degradação dos módulos fotovoltaicosde uma usina de geração centralizada localizada na região Nordeste do Brasil, com base emdados reais de operação provenientes do sistema SCADA, abrangendo o período de 2022 a2025. Inicialmente, são caracterizados os diferentes tipos de restrições operativas, com ênfaseno curtailment, e seu afastamento do ponto de máxima potência dos módulos. Em seguida,avalia-se a penalidade térmica associada a esses regimes de operação por meio da variável ∆T,definida como a diferença entre a temperatura do módulo e a temperatura ambiente. Os resultadosmostram que a operação sob curtailment está associada a um aumento sistemático da temperaturamédia de operação dos módulos, refletido em distribuições de ∆T deslocadas para valores maiselevados em comparação à operação normal. Para quantificar o impacto desse aumento térmicona degradação dos módulos, aplica-se o modelo de Arrhenius, considerando diferentes valoresde energia de ativação. Os fatores de aceleração da degradação obtidos variam de 1,79 a 2,49,resultando em taxas anuais corrigidas entre 0,54% e 0,62%, frente à taxa de referência de0,45% ao ano, o que corresponde a incrementos adicionais de degradação da ordem de 0,09%a 0,17% ao ano associados ao curtailment. As projeções de vida útil indicam que esse efeitotérmico acumulado pode antecipar os marcos típicos de perda de potência em aproximadamente5 a 8 anos, dependendo do cenário de curtailment e energia de ativação considerado, quandocomparados às garantias usuais de fabricantes. Esses resultados evidenciam que o curtailmentnão deve ser interpretado apenas como uma perda de energia comercializável, mas também comoum fator relevante de estresse térmico, com implicações diretas na confiabilidade e na vida útildos ativos fotovoltaicos ao longo do tempo. |
| Abstract: | The accelerated growth of utility-scale photovoltaic solar generation in Brazil has intensified theoccurrence of operational constraints imposed by the power system, commonly referred to ascurtailment. These constraints, mainly determined by the Brazilian National System Operator(ONS), limit the power injected by power plants even under favorable irradiance conditions andhave traditionally been treated as strictly energy and economic losses, without considering theirpotential physical effects on photovoltaic modules. This study investigates the impact of gridrelated operational constraints on the thermal behavior and degradation of photovoltaic modulesin a utility-scale solar power plant located in Northeastern Brazil, based on real operationaldata obtained from the SCADA system, covering the period from 2022 to 2025. Initially, thedifferent types of operational constraints are characterized, with emphasis on curtailment andthe resulting deviation from the modules’ maximum power point. Subsequently, the thermalpenalty associated with these operating regimes is evaluated through the variable ∆T, definedas the difference between module temperature and ambient temperature. The results show thatoperation under curtailment is associated with a systematic increase in the average operatingtemperature of the modules, reflected in ∆T distributions shifted toward higher values whencompared to normal operation. To quantify the impact of this thermal increase on moduledegradation, the Arrhenius model is applied considering different activation energy values. Theresulting degradation acceleration factors range from 1,79 to 2,49, leading to corrected annualdegradation rates between 0,54% and 0,62%, compared to a reference rate of 0,45% per year,which corresponds to additional degradation increments on the order of 0,09% to 0,17% peryear associated with curtailment. Lifetime projections indicate that this accumulated thermaleffect may anticipate typical power loss milestones by approximately 5 to 8 years, dependingon the curtailment scenario and the activation energy considered, when compared to standardmanufacturer warranties. These results demonstrate that curtailment should not be interpretedsolely as a loss of marketable energy, but also as a relevant source of thermal stress, with directimplications for the reliability and long-term lifespan of photovoltaic assets |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84342 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-9442-1401 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/9318165631771596 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 2025_tcc_jrmfrota.pdf | 7,53 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.