Análise do comportamento da temperatura de um módulo fotovoltaico de silício policristalino operando sob as condições meteorológicas de Fortaleza-CE

Resumo

O Brasil tem um grande potencial para geração de energia elétrica a partir da conversão da irradiação solar em células fotovoltaicas (FV). A temperatura de operação da célula FV é uma das propriedades físicas que se destacam por permitir a avaliação do desempenho do módulo FV, no qual a elevação da temperatura da célula FV acarreta na redução da geração de eletricidade. Devido às perdas na geração FV, em razão do aumento temperatura de operação de um módulo FV, e devido à temperatura de operação para módulos FV, que operam no Nordeste brasileiro (NE) ser superior à temperatura nas condições de teste, o presente artigo propõe um modelo de comportamento térmico para estimar a temperatura de operação de um módulo FV operando sob as condições meteorológicas da cidade de Fortaleza-CE. O modelo de predição de temperatura de operação é desenvolvido a partir do balanço de energia em regime permanente aplicado ao módulo FV. A equação obtida é não linear e implícita. A solução dessa equação é feita com o auxílio de método numérico iterativo de otimização baseado no algoritmo do Gradiente Reduzido Generalizado (GRG) implementado em planilha MS-Excel. A curva de temperatura de operação calculada do modelo é comparada à temperatura de operação de um módulo FV de 20 Wp operando na região NE. A maior diferença entre as temperaturas medida e estimada é de cerca de 3,0°C e o menor erro relativo entre as duas ocorre às 12:00 horas. O modelo desenvolvido mostra-se representativo e descreve adequadamente o comportamento das curvas de temperatura de operação com erro máximo de 15,8%.