Metodologia para previsão da durabilidade e eficiência de geração fotovoltaica em suas diferentes topologias
Fecha
2020-02-28Primeiro coorientador
Simoes, Marcelo Godoy
Primeiro membro da banca
Martins, Geomar Machado
Segundo membro da banca
Marafiga, Eduardo Bonnuncielli
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
O crescimento da demanda por energia elétrica e a busca por fontes sustentáveis de eletricidade colocam a geração fotovoltaica (PV) como uma das principais alternativas. Tendo em vista que os painéis PV são utilizados para gerar energia elétrica a partir dos raios solares, a previsão da durabilidade e eficiência dos mesmos é fundamental para um planejamento mais coerente com a realidade de cada topologia de instalação PV. Nesse sentido, esta dissertação procura identificar as principais causas da degradação dos módulos PV para prever as taxas de degradação e o desempenho dos painéis em diferentes configurações de instalação. Inicialmente foi desenvolvida uma modelagem matemática para o cálculo do desempenho da geração para a qual são obtidos os dados das condições climáticas de diversas localidades. Posteriormente, foram aplicados pesos de contribuição para cada causa de degradação e assim obter o valor da taxa média de degradação (DR) na topologia PV fixa. Uma vez identificadas as principais causas de degradação e os seus respectivos pesos de contribuição, a modelagem nebulosa é então utilizada para encontrar a degradação nas topologias PV usando arrefecimento ou rastreamento solar. Um primeiro estudo de caso foi elaborado para verificar o perfil do desempenho das três topologias na cidade de Santa Maria tais como abordadas nesta dissertação para um dia típico de verão e um dia típico de inverno. A DR foi aplicada em um segundo estudo de caso para verificar a durabilidade dos painéis PV ao longo de 25 anos em diferentes localidades. Um terceiro estudo de caso considerou as taxas de degradação e o desempenho de cada topologia PV para as análises técnicas e econômicas. Os dois principais programas computacionais utilizados para a modelagem da geração PV e para as simulações foram o OpenDSS e o Homer. A partir dos resultados obtidos nesta dissertação foi possível prever a durabilidade dos painéis e a análise da energia gerada nas diferentes topologias de instalação PV. Observou-se que a garantia de desempenho dos painéis PV que o fabricante fornece não se mostra condizente para todos os locais de instalação simulados. O arrefecimento dos painéis PV contribuiu para uma diminuição de até 3,1% e a instalação com rastreamento aumentou em até 2,43% a taxa de degradação em relação aos painéis fixos. Com isto verificou-se uma melhoria na durabilidade e eficiência dos painéis proporcionadas pelo arrefecimento. O rastreamento solar aumentou a degradação nos painéis, porém gerou mais energia elétrica do que as demais topologias no período simulado. Portanto, este estudo conclui que em climas quentes com elevada degradação, a geração PV pode ser ainda maior ao longo do período da sua garantia do que em locais onde a degradação for menor, mas com baixa produção de energia elétrica. A análise financeira concluiu que o arrefecimento e o rastreamento solar são viáveis, que a topologia de painéis fixos possui o maior valor presente líquido e que, apesar dos custos serem mais altos para a operação e manutenção dos módulos PV com rastreamento, o fluxo de caixa é positivamente maior do que nas demais configurações analisadas. Entre as diversas contribuições desta dissertação as principais são uma melhor previsibilidade de geração de energia e uma análise mais bem fundamentada dos investimentos para a expansão da geração PV de acordo com a topologia usada.
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