DESEMPENHO DE SISTEMA FOTOVOLTAICO/TÉRMICO (PV/T) CONECTADO A RASTREADOR SOLAR DE DOIS EIXOS (DAST)
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2022.1046Palavras-chave:
Energia Solar, Sistema Fotovoltaico/Térmico (PV/T), Rastreador Solar de Dois Eixos (DAST)Resumo
Este artigo apresenta o desenvolvimento de um protótipo de sistema fotovoltaico/térmico (PV/T) conectado a um rastreador solar de dois eixos (DAST), tendo o objetivo de analisar o desempenho elétrico e térmico do sistema PV/T-DAST, comparando os resultados a um módulo fotovoltaico fixo e sem controle de temperatura. O sistema híbrido fotovoltaico/térmico, consiste em módulos fotovoltaicos acoplados a dispositivos de extração de calor, fornecendo energia elétrica e térmica. Os trabalhos revisados do sistema PV/T a base de água, apresentam valores de eficiência térmica entre 35,4% e 74,6%, e o aumento da potência elétrica entre 2,5% e 15%. O rastreador solar de dois eixos atua movendo a face do módulo fotovoltaico em direção ao ponto de maior incidência de radiação direta, aumentando a produção de energia elétrica. Os trabalhos revisados do desempenho do DAST apresentam acréscimo na produção de energia elétrica entre 24% e 41%. O protótipo apresentou 43,71% de eficiência térmica e 37,86% de aumento na produção elétrica. O consumo dos motores elétricos do rastreador representou uma diminuição de 0,05% na energia produzida. A combinação PV/T-DAST aumenta a produção dos módulos fotovoltaicos, fornecendo água aquecida e ganho na produção elétrica, ampliando a sua competitividade no mercado energético.
Downloads
Referências
Al-Waeli, A. H. A., Sopian, K., Chaichan, M. T., Kazem, H. A., Ibrahim, A., Mat, S., & Ruslan, M. H. (2017). Evaluation of the nanofluid and nano-PCM based photovoltaic thermal (PVT) system: An experimental study. Energy Conversion and Management, 151, 693–708. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.032
Baiceanu, M., Catalina, T., & Damian, A. (2020, novembro 12). Experimental and simulation performance investigation of a hybrid PV/ T solar panel. 2020 7th International Conference on Energy Efficiency and Agricultural Engineering, EE and AE 2020 - Proceedings. https://doi.org/10.1109/EEAE49144.2020.9279013
Balfor, J., Shaw, M., & Nash, N. B. (2019). Introdução ao Projeto de Sistemas Fotovoltaicos (1a). LTC.
Bin Mostafa, M. T., Choudhury, S. M. T. A., & Hosain, M. S. (2019, julho 1). Design and Performance Analysis of a Dual Axis Solar Tracker. 2019 IEEE 1st International Conference on Energy, Systems and Information Processing, ICESIP 2019. https://doi.org/10.1109/ICESIP46348.2019.8938338
Burnham, L., Riley, D., Walker, B., & Pearce, J. M. (2019). Performance of Bifacial Photovoltaic Modules on a Dual-Axis Tracker in a High-Latitude, High-Albedo Environment. Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 1320–1327. https://doi.org/10.1109/PVSC40753.2019.8980964
Chhoton, A. C., & Chakraborty, N. R. (2017). Dual axis solar tracking system-A comprehensive study: Bangladesh context. 4th International Conference on Advances in Electrical Engineering, ICAEE 2017, 2018-Janua, 421–426. https://doi.org/10.1109/ICAEE.2017.8255393
Frontin, S. de O., Brasil Jr., A. C. P., Carneiro, M. T. D., & De Godoy, N. R. D. (2017). Usina Fotovoltaica Jaíba Solar : Planejamento e Engenharia (1a). Teixeira.
Frosi, F., Chesini, D., Gabe, I. J., & De Bona, J. C. (2018). ANÁLISE COMPARATIVA DA PRODUÇÃODE ENERGIA DE UM SEGUIDOR SOLAR DE DOIS EIXOS PARA A REGIÃO DE FARROUPILHA-RS. In VII Congresso Brasileiro de Energia Solar - CBENS 2018. https://anaiscbens.emnuvens.com.br/cbens/article/view/161
Goswami, D. Y., Kreith, F., & Kreider, J. F. (2000). Principles of solar engineering (2a). Taylor & Francis.
Hossain, M. S., Pandey, A. K., Selvaraj, J., Abd Rahim, N., Rivai, A., & Tyagi, V. V. (2019). Thermal performance analysis of parallel serpentine flow based photovoltaic/thermal (PV/T)system under composite climate of Malaysia. Applied Thermal Engineering, 153, 861–871. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.01.007
Jouhara, H., Milko, J., Danielewicz, J., Sayegh, M. A., Szulgowska-Zgrzywa, M., Ramos, J. B., & Lester, S. P. (2016). The performance of a novel flat heat pipe based thermal and PV/T (photovoltaic and thermal systems) solar collector that can be used as an energy-active building envelope material. Energy, 108, 148–154. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.07.063
Kaewchoothong, N., Sukato, T., Narato, P., & Nuntadusit, C. (2021). Flow and heat transfer characteristics on thermal performance inside the parallel flow channel with alternative ribs based on photovoltaic/thermal (PV/T) system. Applied Thermal Engineering, 185, 116237. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116237
Karunasena, U. T. R. K., Karunarathna, M. A. P., Kumara, D. G. A. S., Manthilake, M. M. I. D., & Punchihewa, H. K. G. (2020). Efficiency Improvement of Solar Photovoltaic Thermal Systems by Experimental and Numerical Analysis. MERCon 2020 - 6th International Multidisciplinary Moratuwa Engineering Research Conference, Proceedings, 488–493. https://doi.org/10.1109/MERCon50084.2020.9185279
Kazem, H. A. (2019). Evaluation and analysis of water-based photovoltaic/thermal (PV/T) system. Case Studies in Thermal Engineering, 13, 100401. https://doi.org/10.1016/j.csite.2019.100401
Kumar, V., & Raghuwanshi, S. K. (2019). Design and Development of Dual Axis Solar Panel Tracking System for Normalized Performance Enhancement of Solar Panel. SSRN Electronic Journal.
IX Congresso Brasileiro de Energia Solar – Florianópolis, 23 a 27 de maio de 2022. https://doi.org/10.2139/ssrn.3363084
Lo, S., Cheng, F., Chang, V., Liu, W. D., Chang, L., Adurodija, O. F., Chou, E., Lung, C., Liu, J., Lu, T., Su, J., & Cheng, E. (2015). Design, operation, and performance evaluation of a cable‐drawn dual‐axis solar tracker compared to a fixed‐tilted system. Energy Science & Engineering, 3(6), 549–557. https://doi.org/10.1002/ese3.92
Medeiros, R. R. B., Lima, A. V. N. A., Diniz, G. F., Melo, V. M., Souza, L. G. M. de, & Silva, K. C. G. da. (2021). Estudo de desempenho de um sistema híbrido fotovoltaico/térmico. Research, Society and Development, 10(7), e1210716156. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i7.16156
Michaelides, E. E. (Stathis). (2012). Alternative Energy Sources. In Green Energy and Technology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20951-2
Nascimento, L. R. de, Veríssimo, P. H., Pires, A. M., Ruther, R., & Sobral, C. (2018). Geração solar fotovoltaica com sistema de rastreamento de dois eixos no município de Jaguari-RS. VII Congresso Brasileiro de Energia Solar - CBENS 2018, 10. www.fotovoltaica.ufsc.br
Neto, A. C. (2018). Desenvolvimento de um protótipo de rastreador solar com dois eixos de baixo custo para painéis fotovoltaicos. Trabalho de conclusão de curso, Universidade Federal de Alagoas, Delmiro Gouveia, AL, Brasil. Disponível: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5304
Ocłoń, P., Cisek, P., Kozak-Jagieła, E., Taler, J., Taler, D., Skrzyniowska, D., & Fedorczak-Cisak, M. (2020). Modeling and experimental validation and thermal performance assessment of a sun-tracked and cooled PVT system under low solar irradiation. Energy Conversion and Management, 222. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113289
Pinho, J. T., & Galdino, M. A. (2014). Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos. CEPEL-CRESESB.
Pratama, A. Y., Fauzy, A., & Effendi, H. (2019). Performance Enhancement of Solar Panel Using Dual Axis Solar Tracker. Proceedings of the International Conference on Electrical Engineering and Informatics, 2019-July, 444–447. https://doi.org/10.1109/ICEEI47359.2019.8988902
Potencial Solar. (2018). Sundata (V 3.0). [software]. CRESESB - Centro de Referência para Energia Solar e Eólica. Acessado em 13 de junho de 2021, de www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata/
Rahman, M. R., Hossain, M. S., Shehab Uddin, S., & M Ibrahim, A. S. (2019). Fabrication and Performance Analysis of a Higher Efficient Dual-Axis Automated Solar Tracker. Iranian Journal of Energy and Environment, 10(3), 171–177. https://doi.org/10.5829/ijee.2019.10.03.02
Rosma, I. H., Asmawi, J., Darmawan, S., Anand, B., Ali, N. D., & Anto, B. (2018). The Implementation and Analysis of Dual Axis Sun Tracker System to Increase Energy Gain of Solar Photovoltaic. 2018 2nd International Conference on Electrical Engineering and Informatics (ICon EEI), 187–190. https://doi.org/10.1109/ICon-EEI.2018.8784321
Shouquat, H. M. D., Abd, R. N. Bin, Jeyraj Al, S., & Kumar, P. A. (2019, maio 21). Experimental Investigation on Energy Performance of hybrid PV/T-PCM system. 5th International Conference on Electrical Energy Systems, ICEES 2019. https://doi.org/10.1109/ICEES.2019.8719239
Simms, S., & Dorville, J. F. (2015). Thermal performance of a hybrid photovoltaic-thermal collector with a modified absorber. 2015 International Conference on Renewable Energy Research and Applications, ICRERA 2015, 600–605. https://doi.org/10.1109/ICRERA.2015.7418484
Soteris, K. (2016). Engenharia de Energia Solar: Processos e Sistemas (2a). Elsevier.
Tolmasquim, M. T. (2016). Energia Renovável: Hidráulica, Biomassa, Eólica, Solar, Oceânica. EPE.
Villalva, M. G. (2015). Energia Solar Fotovoltaica - Conceitos e Aplicações (2a). Érica.
Xu, H., Zhang, C., Wang, N., Qu, Z., & Zhang, S. (2020). Experimental study on the performance of a solar photovoltaic/thermal system combined with phase change material. Solar Energy, 198, 202–211. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.01.064
