MODELO PARA ESTIMATIVA DA IRRADIÂNCIA SOLAR INCIDENTE SOBRE O MÓDULO FOTOVOLTAICO INCLINADO UTILIZANDO DADOS DE IRRADIÂNCIA GLOBAL HORIZONTAL
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2022.1087Palavras-chave:
Modelo Transposição, Irradiância Global Horizontal (GHI), Irradiância Global Inclinada (GT)Resumo
A irradiação solar é a fonte primária de energia utilizada em sistemas fotovoltaicos para gerar energia elétrica. Dessa forma, o desempenho do fotovoltaico é afetado diretamente d'vido a variação deste fator meteorológico. Para estimar a produção de energia de um sistema fotovoltaico é imprescindível considerar os dados de irradiância solar para a localidade onde este será instalado. Porém, estes dados, normalmente, referem-se a medições realizadas por piranômetros (ou outro instrumento de medição) instalados em posição horizontal, desconsiderando os efeitos da inclinação como é determinado para instalação de módulos fotovoltaicos (locais com latitude > 0º). Neste cenário, este trabalho tem como objetivo estimar a irradiância solar incidente sobre um plano inclinado a partir de dados de irradiância global horizontal. Para isso, dados de irradiância global horizontal medidos por estação meteorológica instalada no GREEN/PUC Minas em Belo Horizonte/MG (Equatorial Tropical:19,92° S, 43,99° O) e outra na área de teste da Universidade Federal de Santa Catarina em Brotas de Macaúbas/BA (Semi- Arid: 12,00° S, 42,63° O) foram utilizados como dados de entrada para o modelo matemático, e os resultados foram comparados com dados de irradiância solar medida em um plano inclinado orientado para o Norte Solar e com inclinação igual a latitude das respectivas localidades. Os resultados comparativos mostraram que a estimativa da irradiância solar incidente sobre um plano inclinado se aproxima da medida, apresentando diferenças que variaram de -27% a 43% para a cidade de Belo Horizonte/MG e de -8% a 8% para a cidade de Brotas de Mcaúbas/BA. As maiores diferenças foram registradas nas estações de outono e inverno (menor altitude solar), sendo a diferença média para todo o período avaliado em torno de 4,42% para a cidade de Belo Horizonte/MG e -0,44% para Brotas de Macaúbas/BA. Já a comparação, entre a irradiância solar medida pela estação meteorológica e a medida pela célula fotovoltaica, indicou diferença mais elevada, em torno de 6%.
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Referências
Burger, S.; Witmer, L.; Brownson, J.R.S. Irradiance modeling variance on vertical plane of array surfaces. 42nd American Solar Energy Society Meeting, Maryland, 2013.
Duffie, J.A.; Beckman, W.A. Solar engineering of thermal processes. 3 ed. New York: John Wiley & Sons, 2006.
Gueymard, C. A. Direct and indirect uncertainties in the prediction of tilted irradiance for solar engineering applications. Solar Energy, vol. 83, pp. 432-444, 2009.
Lave, M.; Hayes, W.; Pohl, A.; Hansen, C. W. Evaluation of global horizontal irradiance to plane of array irradiance models at locations across the United States. IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 5, pp. 597-606.
Li, D. H. W.; Cheung, G. H. W.; Lam, J. C. Analysis of the operational performance and efficiency characteristic for photovoltaic system in Hong Kong. Energy Conversion and Management, v. 46, p. 1107 – 1118, 2005.
Maxell, E.L. A Quasi-Physical Model for Converting Hourly Global Horizontal to Direct Normal Insolation. Technical Report No. SERI/TR-215-3087, Golden, Solar Energy Research Institute, 1987.
Sandia National Laboratories. PVPerformance Modeling Collaborative (PVPMC). Disponível
em:<https://pvpmc.sandia.gov/>. Acessado em: 07 dez. 2021.
Soto, W.; Klein, S. A.; Beckman, W. A. Improvement and validation of a model for a photovoltaic array performance. Solar Energy, v. 80, p. 78 – 88, 2006.
Toledo, C.; Amillo, A. M. G.; Bardizza, G.; Abad, J.; Urbina, A. Evaluation of solar radiation tranposition models for passive energy management and building integrated photovoltaics. Energies, vol. 13, 2020.
Zorrilla-Casanova, J.; Piliougine, M.; Carretero, J.; Bernaola, P.; Carpena, P.; Mora-López, L.; Sidrach-de-Cardona, M. Analysis of dust losses in photovoltaic modules. World Renewable Energy Congress, Sweden, 2011.