dc.creator | Miotto, Maicon | |
dc.date.accessioned | 2019-07-09T13:38:46Z | |
dc.date.available | 2019-07-09T13:38:46Z | |
dc.date.issued | 2019-03-07 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/17359 | |
dc.description.abstract | The world's electricity consumption increases every day along with concerns about the
environment. In order to supply the increase in the demand for electric power in Brazil there
has been in recent years a great expansion in the generation of renewable sources of electric
energy. These sources are mainly provided by photovoltaic panels (PVs) and wind turbines
associated with a reduction in the number of new hydroelectric power plants. In this sense, a
study aimed at the application and use of photovoltaic panels has great importance. This is
relates to the increased power and efficiency of PV panels that can be optimized by tracking
systems, solar concentrators, cooling mechanisms and heat utilization. This dissertation is the
development of a systematic control and monitoring standard for photovoltaic plants that allows
experimental studies on the radiation tracking, solar concentration and cooling of photovoltaic
panels aiming at maximizing the resulting power and efficiency via a remote communication
channel. In this development was used as a prototype the experimental PV power plant of
CEESP/UFSM. For this research, the communication and actuation system was designed in a
modular way with the use of microcontrollers in charge of five different functions. The first one
is responsible for measuring the electrical power generation, the second is controlling the panel
cooling down, the third and fourth controlled the panel movements in two distinct axes and the
fifth makes the acquisition of meteorological data. The microcontrollers are connected to a
communication network and a master microcontroller that coordinates the information flow
with the necessary controls for this diversified photovoltaic plant. The monitoring of the energy
generation variables in the PV panels, such as voltage, current and temperature, showed a very
acceptable approximation rate of around 97%. The voltage and current measurements had very
low errors, less than 0.5%. In the movement, the errors of performance were also quite reduced,
of the order of 0.2 ° to 0.3 °. For the cooling of the PV panels using geothermal energy and
closed circulation through a water reservoir, the temperature remained very stable in the PV
plate, around 35 to 40 °C. Finally, practical tests were done to compare some configurations,
such as fixed photovoltaic panels and with manual tracking. Photovoltaic panels with two-axis
tracking gears achieved a power generation efficiency 32% higher than that obtained in the
reference PV panel with an optimal fixed position at 30° thereby demonstrating the operation
effectiveness of this proposal. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Painéis fotovoltaicos | por |
dc.subject | Rastreamento | por |
dc.subject | Arrefecimento | por |
dc.subject | Monitoramento | por |
dc.subject | Comunicação remota | por |
dc.subject | Rede de comunicação | por |
dc.subject | Photovoltaic panels | eng |
dc.subject | Tracking systems | eng |
dc.subject | Cooling | eng |
dc.subject | Monitoring | eng |
dc.subject | Remote communication | eng |
dc.subject | Communication network | eng |
dc.title | Monitoramento e acionamento remoto da movimentação e arrefecimento de painéis fotovoltaicos para maximização da potência e eficiência | por |
dc.title.alternative | Monitoring and remote control of the movement and cooling of photovoltaic panels for maximizing power and efficiency | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | O consumo de energia elétrica no mundo aumenta a cada dia juntamente com as preocupações
com o meio ambiente. Para suprir o aumento da demanda de energia elétrica no Brasil está
havendo nos últimos anos uma grande expansão na geração de energia elétrica a partir das
fontes renováveis. Tais fontes são principalmente providas por painéis fotovoltaicos (PVs) e
turbinas eólicas associadas ainda a uma redução do número de novas usinas hidroelétricas.
Neste sentido, um estudo que vise à aplicação e aproveitamento dos painéis fotovoltaicos tem
grande importância. Isto se relaciona ao aumento da potência e da eficiência de painéis PVs que
podem ser otimizados por sistemas de rastreamento, concentradores solares, mecanismos de
arrefecimento e aproveitamento de calor. Esta dissertação é o desenvolvimento de um padrão
sistemático de controle e monitoramento para usinas fotovoltaicas que permita estudos
experimentais sobre a movimentação, concentração solar e o arrefecimento de painéis
fotovoltaicos visando à maximização de potência e eficiência via um canal de comunicação
remoto. Como protótipo será utilizado a usina experimental do CEESP/UFSM. Para esta
pesquisa, o sistema de comunicação e atuação foi projetado de forma modular com a utilização
de microcontroladores encarregados de cinco especialidades diferentes. A primeira delas é
responsável pela medição da geração de energia elétrica, a segunda realiza o controle do
arrefecimento, a terceira e a quarta fazem o controle da movimentação dos painéis em dois
eixos distintos e uma quinta faz a aquisição dos dados meteorológicos. Os microcontroladores
estão conectados a uma rede de comunicação e a um microcontrolador mestre que coordena o
fluxo de informações com os controles necessários para esta planta fotovoltaica diversificada.
O monitoramento das variáveis da geração de energia nos painéis PVs, tais como tensão,
corrente e temperatura apresentaram uma taxa de sucesso bastante aceitável, algo em torno de
97%. As medições de tensão e corrente tiveram erros baixíssimos, menores do que 0,5%. Na
movimentação, os erros de atuação foram também bastante reduzidos, da ordem de 0,2° a 0,3°.
Para o arrefecimento dos painéis PVs usando energia geotérmica e circulação fechada de água
de reservatórios, a temperatura manteve-se bem estável na placa PV, em torno de 35 a 40°C.
Por fim, fizeram-se testes práticos para comparação entre algumas configurações, tais como
painéis fotovoltaicos fixos e com rastreamento manual. Os painéis fotovoltaicos com
rastreamento em dois eixos atingiram uma eficiência de geração 32% maior do que aquela
obtida num painel PV de referência com uma posição fixa ótima a 30° com isso demonstrando
o efetivo funcionamento desta proposta. | por |
dc.contributor.advisor1 | Farret, Felix Alberto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5783619992936443 | por |
dc.contributor.referee1 | Bernardon, Daniel Pinheiro | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6004612278397270 | por |
dc.contributor.referee2 | Marafiga, Eduardo Bonnuncielli | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6155053729183876 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9013328941736626 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |