Anais Congresso Brasileiro de Energia Solar - CBENS

FABRICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE UM MINIMÓDULO FOTOVOLTAICO MONOFACIAL COM CÉLULA DE SILÍCIO MONOCRISTALINO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho baseou-se no desenvolvimento e caracterização de um minimódulo monofacial com uma célula de silício monocristalino. Para isso, foram utilizados os seguintes itens: vidro temperado com baixo teor de ferro e camada antirreflexiva, etileno vinil acetato (EVA) como encapsulante – frontal e traseiro, célula monofacial de silício monocristalino, dimensões de 158,75x158,75 mm, com potência nominal de pico de 5,54 W para condições padrão de teste (STC) 1000 W/m², 25 °C e espectro AM 1,5, barramento de cobre estanhado e backsheet de KPF. A temperatura de laminação foi de 150 °C a uma pressão de 65 kPa com um tempo total de laminação de 851 segundos. O minimódulo produzido apresentou pequenas bolhas, possivelmente ocasionadas pelo longo tempo de estabilização térmica do painel no processo de laminação, potência máxima de 5,12 W nas STC, indicando um fator de potência cell-to-module (CTM) de 92,4%. O baixo CTM do equipamento produzido possivelmente foi ocasionado em função das perdas ópticas causadas pela absorção e reflexão da luz nas bolhas.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE DO IFAM CAMPUS MANAUS CENTRO EM SEU PRIMEIRO ANO DE OPERAÇÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente artigo aborda a análise de desempenho e o monitoramento de sistema fotovoltaico conectado à rede através do cálculo dos índices de mérito e da projeção da geração de energia. O estudo foi aplicado ao sistema fotovoltaico, a mais de um ano em operação, do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Amazonas (IFAM) Campus Manaus Centro. Objetivou-se calcular a Produtividade, o Performance Ratio e o Fator de Capacidade a partir dos dados reais de geração do sistema e dos dados de irradiação solar disponibilizados pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Embora precedidas de previsões e projetos, as instalações de sistemas fotovoltaicos estão sujeitas à perda de performance por causas diversas. As perdas energéticas podem ocorrer por erros inerentes ao modelo de transposição, classificação dos módulos, poeira, sujeiras e outras, podendo no primeiro ano ultrapassar a 8,7%. Tais perdas interferem diretamente na energia gerada, sendo primordial o monitoramento do desempenho. Na presente análise foram coletados os dados reais de geração de energia dos primeiros doze meses de operação e simulado, por modelo implementado computacionalmente, a geração de energia do sistema em estudo. Os dados de irradiação média do período foram reunidos e convertidos para o plano dos módulos fotovoltaicos, possibilitando o cálculo dos índices de mérito. Observou-se, para uma irradiação média de 4,28 kWh/m².dia, no plano dos módulos para o primeiro ano de operação, a produtividade (Y) de 1.254,34 kWh/kWp com performance ratio (PR) de 80,29% e fator de capacidade de 14,32%. Os resultados de energia gerada no sistema real e da energia prevista por simulação computacional apresentaram disparidades significativas em meses específicos. Sugerimos em abordagens futuras a geração da curva I- V para verificar possíveis anomalias ou mal funcionamento em módulos específicos associados nos painéis da instalação.

DESEMPENHO DE SISTEMA FOTOVOLTAICO/TÉRMICO (PV/T) CONECTADO A RASTREADOR SOLAR DE DOIS EIXOS (DAST)

Jossias Zwirtes, Augusto César Fialho Wanderley — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

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.

ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA DAS PUBLICAÇÕES RELACIONADAS À PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E FONTE SOLAR FOTOVOLTÁICA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O uso das energias renováveis tem atraído interesse devido ao problema energético que o Brasil e o mundo passam. Contudo, as fontes renováveis, como a solar fotovoltaica, são intermitentes e o uso do hidrogênio combinado com essas fontes pode servir de meio de armazenamento dessa energia que seria dispensada e não seria utilizada. Além disso, o hidrogênio pode ser empregado como vetor para levar energia a outras regiões. O hidrogênio produzido através de uma fonte renovável, como a solar fotovoltaica, é chamado de hidrogênio verde. O Brasil é um país rico em incidência solar, podendo utilizá-la para produzir esse hidrogênio e exportar para outras regiões. Sendo assim, esse trabalho busca fazer um levantamento dos trabalhos que estão sendo publicados no Brasil e no mundo que relacionam com o hidrogênio e com a energia fotovoltaica, mostrando as instituições que estão desenvolvendo pesquisas, os principais autores e localidades, dentre outros aspectos. O presente trabalho analisa documentos encontrados base Scopus e utilizando a ferramenta do pacote Bibliometrix R. Foram encontrados mais de três mil documentos distribuídos em 600 periódicos ao redor do mundo. Observou-se o crescimento do número de publicações relacionadas ao tema ao redor do mundo entre os anos de 1975 e 2022, alcançando um número superior a 200 publicações anuais em anos recentes, sendo que no Brasil o tema ainda precisa ganhar mais espaço, tendo uma quantidade de publicações mais modesta se comparado com outros países. Dessa forma, o presente trabalho busca mostrar que os temas relacionados ao hidrogênio e a energia solar fotovoltaica estão ganhando espaço, mas que também há bastante potencial ainda a ser explorado.

ANÁLISE DO SOMBREAMENTO PARCIAL DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO URBANO

Ellen David Chepp, Fabiano Perin Gasparin, Arno Krenzinger — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Sistemas fotovoltaicos (FV) urbanos possuem, geralmente, muitos elementos no entorno, como construções vizinhas e vegetação, que podem causar sombreamento parcial na instalação FV. Em geral, não são estudados detalhadamente os efeitos desse tipo de sombreamento. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar uma análise detalhada dos efeitos do sombreamento parcial em um sistema FV instalado em Porto Alegre. Foram analisadas a potência e a tensão do sistema FV ao longo de um dia, utilizando fotos das sombras tiradas no local e a previsão de sombras de um modelo do SketchUp. Também foram simuladas curvas I-V utilizando dados de radiação solar e temperatura medidos. Foram analisadas as tensões individuais dos módulos FV ao longo de outro dia. Ao longo de um dia, foram verificadas reduções de potência durante a tarde (período do dia com sombreamento), que foram relacionadas a aumentos de tensão dos módulos. Assim que a sombra atingia um submódulo, o ponto de potência máxima (PPM) se deslocava para uma tensão menor, e o seguidor do ponto de potência máxima (SPPM) do inversor aumentava a tensão até um máximo e depois reduzia para tentar encontrar esse novo ponto. Após as 15h, a tensão do PPM ficou fora da faixa de operação do SPPM, e o sistema não era mais polarizado no PPM. A análise das tensões individuais confirmou esse comportamento. Cada vez que um submódulo era sombreado, a tensão de todos aumentava e depois reduzia. Então o submódulo sombreado era inversamente polarizado, de maneira que o diodo de desvio passava a conduzir corrente elétrica. As perdas por sombreamento poderiam ser reduzidas com o uso de um inversor com operação em tensões menores ou micro inversores neste caso estudado. Os efeitos de sombreamento abordados detalhadamente podem contribuir para um melhor entendimento do comportamento de outros casos de sombreamento parcial.

ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DE INSTALAÇÃO DE POSTE DE LUZ SOLAR NO CT DA UFPI

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Em meio a tantos debates sobre o desenvolvimento sustentável alinhado com o aumento do aquecimento global, a discussão sobre fontes renováveis de energia tem ganhado forças nos últimos anos. No Piauí, a energia solar tem sido uma dessas fontes alvos de investimentos internos e externos, na intenção de impulsionar o desenvolvimento da sociedade. Contudo, essa fonte ainda não tem sido amplamente utilizada em áreas públicas. Assim, os benefícios desse uso não têm sido aproveitados pela maior parte da população. O presente trabalho apresenta a proposta de instalação de poste com luminária solar na área externa do CT da UFPI, de forma a melhorar a iluminação no local, e consequentemente a segurança de seus frequentadores, bem como aumentar a economia dessa instituição de ensino superior. Além disso, busca-se evidenciar o papel da UFPI enquanto agente de mudança ao aderir cada vez mais ao uso de energia limpa.

REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA SOBRE SUJIDADE EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

José Janiere Silva de Souza, Paulo C. M. Carvalho, Giovanni Cordeiro Barroso — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Considerando o crescente interesse pelo uso de sistemas fotovoltaicos (FV) para a produção de energia elétrica e tendo em vista que a sujidade impacta o seu desempenho, o presente artigo tem como objetivo apresentar uma revisão de literatura sobre as características e efeitos da sujidade em sistemas FV. Para tal, adota-se procedimento metodológico para uma revisão sistemática da literatura (RSL) a fim de otimizar o processo de busca, seleção e extração das informações. Assim, por meio da execução do protocolo de busca e utilização da ferramenta StArt foram identificados e analisados 21 estudos primários que apresentam resultados de investigações ao ar livre sobre as característica e efeitos da sujidade naturalmente depositada em módulos FV de diversas tecnologias instalados em diferentes localidades do mundo. Através da análise bibliométrica foi identificada a distribuição anual das publicações, as localidades de realização dos estudos, os meios de divulgação científica que publicaram os estudos primários (EPs) e os principais pesquisadores envolvidos na temática. Por meio da análise dos EPs, foi observado que a corrente de curto-circuito (Isc) costuma ser o parâmetro mais afetado pela presença de sujidade, assim como há diferentes respostas dependendo da tecnologia FV utilizada. Ademais, foi verificado que elementos como Si, Ca, Al, O, Fe, Ca e Na aparecem na composição com maior frequência e que os principais compostos minerais detectados são quartzo, calcita e dolomita.

ESTUDO DA COBERTURA DE NUVENS SOBRE O PANTANAL, MEDIDO PELO SATÉLITE SCD2 DO INPE

Nelson Veissid — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O segundo satélite produzido no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE em São José dos Campos – SP, foi colocado em órbita no dia 23 de outubro de 1998 e leva a bordo um experimento com células solares produzidas no Brasil. O principal objetivo deste experimento é o de qualificar as células brasileiras em missão para uso espacial. O experimento, também, atua como um sensor de radiação e, desta forma, ele pode medir a radiação solar direta e a parte desta radiação que é refletida pelo planeta Terra. Portanto, como um subproduto, o experimento mede o albedo planetário e estatística realizada nos dados de albedo permite estudar padrões e tendências para diferentes áreas sobre a América do Sul. O pantanal é uma região importante em função de sua vasta biodiversidade e, neste trabalho, foi escolhido um quadrado de 3 de lados em latitude e longitude centrado em 18,5 S e 56,5 W. Nesta área, as curvas de tendências anuais e trimestrais e seus respectivos desvios padrão (variabilidade) mostram que os valores do albedo planetário estão com tendência em aumentar e, este fato, é mais intenso no período chuvoso. O trabalho mostra que a fração de cobertura de nuvens sobre o pantanal apresentou aumento médio em valor absoluto de 0,49% por ano no período de 1999 até 2011.

DESEMPENHO ENERGÉTICO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE LOCALIZADOS NA EUROPA E NO SUL DO BRASIL A PARTIR DE ANÁLISE MULTI-ÍNDICES

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O movimento a favor das fontes de energias renováveis vem crescendo em cenário mundial devido principalmente a acordos climáticos que visam a redução da emissão de gases nocivos a atmosfera. Entre as fontes de energia limpa, a energia solar apresenta grande crescimento tanto em cenário nacional quanto internacional. Como consequência da expansão do mercado de energia solar fotovoltaico, pesquisas e estudos que visam avaliar os impactos e desempenho desta tecnologia vem ganhando maior espaço. Uma forma de verificar o comportamento de sistemas fotovoltaicos é através da análise dos índices de desempenho, estes índices auxiliam no monitoramento e refletem as características de um sistema, como eficiência, produtividade, perdas e desempenho, além de possibilitar a comparação de sistemas fotovoltaicos independentes da sua localização e tecnologia. Este trabalho apresenta a análise dos índices de mérito a partir de dados históricos de dois sistemas localizados na Europa, nas cidades de Delft (Holanda) e Bratislava (Eslováquia), e cinco sistemas localizados no estado de Santa Catarina (Brasil), nas cidades de Araranguá, Criciúma, Meleiro, Meleiro/Sapiranga e Turvo. O objetivo deste estudo é comparar e verificar o comportamento dos sistemas fotovoltaicos localizados no Sul do Brasil, Eslováquia e Holanda, através da análise dos indicadores de desempenho. O resultado desta análise para cada sistema é apresentado no formato de gráficos de barras e linhas. Ao final deste estudo é perceptível visualizar a oscilação do fator de capacidade, índice de produtividade e índice de desempenho global de acordo com a disposição da incidência solar sobre os arranjos fotovoltaicos e a variação da temperatura durante o ano.

REGULADOR DE CARGA SOLAR DE CICLO ÚTIL CONSTANTE PARA BATERÍAS DE ION-LITIO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabajo aborda el diseño, la implementación y análisis de resultados de un regulador de carga solar, para ser utilizado en sistemas fotovoltaicos autónomos basados en baterías de ion-litio. El mismo trabaja a ciclo útil de conmutación constante, prescindiendo de la necesidad de realimentación del estado de carga de la batería, minimizando de esta forma, tanto la complejidad del regulador como su costo. Se indican las pautas principales para llevar a cabo una simulación de sistemas fotovoltaicos autónomos para explicar su funcionamiento. Además de las pautas principales de diseño del regulador. Se compara experimentalmente sus prestaciones con otros tipos de reguladores comerciales, mediante verificación en idénticas condiciones de ensayo. En los resultados, se demuestra que el regulador de ciclo útil constante completa adecuadamente la carga de baterías de ion-litio y que además posee una eficiencia intermedia con respecto a aquellos más complejos de lazos realimentados como son; el regulador con seguimiento del punto de máxima potencia y de modulación por ancho de pulso. Se concluye que este tipo de reguladores es una opción costo eficiente altamente recomendable para su utilización en sistemas fotovoltaicos autónomos.

AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA SUJIDADE DEPOSITADA SOBRE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS INSTALADOS EM ZONAS CLIMÁTICAS DO PARANÁ, BRASIL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O desempenho dos sistemas fotovoltaicos é afetado pelas condições ambientais reais, como a irradiância solar, a temperatura e a sujidade, nesta ordem de relevância. A sujidade descreve a deposição de poeira e outros contaminantes na superfície do módulo fotovoltaico, que atenuam a irradiância solar ao absorver ou refletir a luz solar, causando perdas de rendimento e podendo contribuir para a degradação do módulo fotovoltaico. Este estudo tem como objetivo avaliar a composição físico-química da sujidade depositada naturalmente em módulos FV instalados nas cidades de Medianeira, Pato Branco, Campo Mourão e Curitiba, do estado do Paraná. Análises morfológicas e elementares da sujidade coletada foram realizadas usando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). A morfologia das amostras indica que as partículas de sujidade têm diferentes formas e tamanhos (1 a 58 μm), o que influencia diretamente na adesão da superfície do módulo fotovoltaico. Foram observados mecanismos de sujidade que ampliam a adesão à superfície como a cimentação e a aglomeração de partículas devido a interação com água. Na análise elementar, o oxigênio é o elemento dominante da composição das amostras, seguido pelo ferro, silício, alumínio, cálcio, estanho, magnésio, titânio, bário, potássio, enxofre, flúor, cobre, sódio, cloro, fósforo e manganês. Portanto, o entendimento das características físico-química da sujidade é importante para compreender a fonte da aderência e buscar os métodos apropriados de limpeza, assim como o desenvolvimento de revestimentos autolimpantes, podendo auxiliar na identificação da sua procedência e indicar o movimento das partículas em um campo elétrico, que pode estar associado a degradação do módulo.

ANÁLISE DA PERFORMANCE DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE EM DIFERENTES MESSOREGIÕES NO PARANÁ OPERANDO COM DIFERENTES TECNOLOGIAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O aproveitamento do potencial solar para a geração de energia elétrica depende das peculiaridades do local no qual será instalado e das características técnicas dos equipamentos utilizados. Este artigo possui o objetivo de analisar a performance de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFVCR) compostos por quatro tecnologias diferentes: silício monocristalino (m-Si), silício policristalino (p-Si), telureto de cádmio (CdTe) e disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS). Os SFVCR foram criados por um projeto de P&D ANEEL – COPEL – UTFPR, e se encontram instalados nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, nos Câmpus Campo Mourão, Cornélio Procópio, Curitiba, Medianeira, Pato Branco e Ponta Grossa. A metodologia utilizada para efetuar a análise dos dados considerou os valores médios mensais para a irradiação, a média mensal das temperaturas no período diurno e a energia elétrica gerada por cada sistema desde o começo do período de operação até novembro de 2021. A performance foi calculada através dos índices de mérito, o Fator de Capacidade, a Produtividade e a Taxa de Desempenho. Assim, o estudo permitiu acompanhar e comparar a performance de cada uma das tecnologias para diferentes condições. As perdas devido a temperatura também foram analisadas para verificar qual das tecnologias utilizadas apresenta melhor performance sob determinadas condições. Em geral, as tecnologias de filmes finos apontaram resultados superiores nos três índices de mérito, além de apresentarem menos perdas devido a temperatura. Nos cálculos, os parâmetros utilizados levaram em consideração a energia elétrica gerada por determinada tecnologia e os índices de irradiação do local.

REDE SOLARIMÉTRICA DE PERNAMBUCO

Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A Rede Solarimétrica de Pernambuco (REDESOLPE) é um projeto concebido por meio do Edital FACEPE 15/2019 que teve como objetivo a implementação e consolidação de laboratórios multiusuários no Estado de Pernambuco, possibilitando que pesquisadores e empresas interessadas possam utilizar de seus recursos para o desenvolvimento de pesquisas no Estado. Este trabalho apresenta o processo de consolidação da REDESOLPE, que inicialmente foi formada por 22 estações solarimétricas pertencentes ao INMET, INPE e IFPE. A partir dos recursos recebidos da proposta, foram instaladas 13 estações sob a responsabilidade do IFPE e, fruto de um acordo de cooperação com a APAC, 27 estações meteorológicas foram incorporadas à REDESOLPE e, inclusão de 13 estações do INMET próximas das fronteiras do Estado de Pernambuco, totalizando 75 estações de medição de grandezas solarimétricas e climatológicas como a irradiância global, temperatura ambiente, umidade, entre outras. Para os pesquisadores e empresas interessados em desenvolver trabalhos científicos a partir dos dados da REDESOLPE, foi disponibilizada uma página na internet (www.redesolpe.com.br) na qual é possível acessar todas as estações e seus dados brutos registrados, de forma padronizada, sem qualquer tratamento ou filtragem. Por meio desta página pode-se baixar, de forma gratuita qualquer período de dados de qualquer uma das estações que fazem parte do projeto, com a ressalva que seja feita referência nas publicações à REDESOLPE como fonte dos dados brutos.

ANÁLISE COMPORTAMENTAL DOS PARÂMETROS ELÉTRICOS DE SISTEMAS FV CONECTADOS À REDE SOB A INFLUÊNCIA DO EFEITO BORDA DE NUVEM

Vanuza Alves Teixeira, Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O efeito borda de nuvem diz respeito a eventos de intensificação da irradiância solar, que podem chegar a ultrapassar o valor da constante solar da radiação (1.367 W/m²), provocando aumentos de potência para os sistemas fotovoltaicos de energia solar. Este aumento de desempenho pode provocar consequências para os sistemas conectados à rede elétrica, devido aos limites operacionais dos equipamentos. Neste trabalho, foi montado um sistema de medição a fim de coletar grandezas elétricas na entrada e na saída de um inversor fotovoltaico operando com FDI abaixo e acima da unidade, observando o seu comportamento quando há ocorrência de eventos do efeito borda de nuvem. Os eventos observados provocaram aumentos de corrente CA da ordem de 4,87 % acima do valor nominal de saída. Foi observado que em instalações operando com baixo carregamento, a tensão CA acompanha a variação da irradiância. Foram verificados aumentos de potência CC da ordem de 76 % da potência máxima de entrada do inversor. Para FDI menor que a unidade, ocorreram perdas da ordem de 40 % e para FDI maior que a unidade, foi observado que a energia extra foi em sua maioria aproveitada pelo inversor. Para o sistema operando com sobrecarregamento, o controle de potência do inversor opera com mais frequência e com tempos de atuação da ordem de 40 segundos. O tempo de atuação do fusível CC é maior do que o maior tempo de duração da elevação da corrente CC, o que não provoca a abertura deste.

CADEIA DE VALOR NA RECICLAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Nicolli Sperança Silveira, Jair Urbanetz Junior — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Com a expansão da geração fotovoltaica em todo o mundo, espera-se que a capacidade instalada global atinja 4.500GW em 2050. Este mercado cresce de forma significativa durante os anos, e o volume dos módulos fotovoltaicos, componente utilizado para a conversão da energia solar em energia elétrica também aumenta. Desta forma, o aumento dos resíduos gerados com o final da vida útil desses sistemas representa um desafio ambiental para a aplicação de novas políticas públicas, além da geração de novas oportunidades com a reinserção destes materiais que podem ser reciclados em uma nova cadeia de valor. O potencial disponível para o mercado de resíduos fotovoltaicos até 2030 representa cerca de 8 toneladas de matérias-primas que poderão ser inseridas e aproveitadas na fabricação de 60 milhões de novos módulos, porém apenas a União Europeia possui regulamentos específicos aplicados aos resíduos fotovoltaicos. Os diferentes componentes podem ser aproveitados em novas indústrias, como a indústria de vidro, metal, e até mesmo na indústria fotovoltaica. O Brasil, apesar de sua localização privilegiada para geração fotovoltaica, encontra dificuldades na implementação da tecnologia de reaproveitamento desses resíduos por não possuir políticas públicas específicas para a atividade. O país pode utilizar políticas públicas já consolidadas, podendo ter como exemplo a União Europeia que realiza e propõe um controle dos próprios fabricantes que fornecem em seu território sobre estes módulos desativados e/ou avariados. O sucesso de um sistema de reciclagem bem estruturado que resultará em novas cadeias de valor dependerá da correta manipulação pelas partes envolvidas no processo, que deverão possuir suas responsabilidades como cliente, fornecedor e fabricantes definidas e estipuladas por normas vigentes. Este estudo tem como objetivo apresentar as oportunidades na cadeia de valor da reciclagem dos módulos fotovoltaicos, bem como demonstrar as políticas já existentes e realizar uma análise crítica e comparativa.

DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOR DE CURVA I-V UTILIZANDO O MÉTODO DA CARGA ELETRÔNICA

Raquel Xavier Silva, Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O setor da energia solar fotovoltaica vem se desenvolvendo a passos largos. Espera-se que os módulos fotovoltaicos durem décadas e para aferição de desempenho desses, o equipamento normalmente utilizado é o traçador de curva I-V. O artigo apresenta o desenvolvimento de um traçador de curva IV com o método da carga eletrônica. O protótipo contém um MOSFET (Transistor de Efeito de Campo) que realiza a varredura da tensão de um módulo fotovoltaico por meio da variação da diferença de potencial entre os terminais porta e fonte. Para a medição da corrente e da tensão foram utilizados respectivamente, um divisor de tensão com dois resistores e um shunt. Para a leitura dos valores analógicos foram utilizados dois conversores analógicos digitais (ADC) com resolução de 12bits. O Arduino UNO foi empregado para obter os valores de tensão e corrente e enviar para o computador, e assim obter a curva I-V dos módulos fotovoltaicos. Foram realizados diferentes testes com módulos de 50 Wp e 245 Wp. O desempenho do traçador de curva IV em sua velocidade de varredura dos dados de saída de corrente e tensão dos módulos fotovoltaicos mostrou-se funcional, os valores do dispositivo apresentaram-se similares aos valores de placas para a tensão de circuito aberto e a corrente de curto circuito. A aquisição e a transferência dos dados foram realizadas de forma precisa para a obtenção das curvas. Para validação dos ensaios utilizou-se o software PVsyst como meio comparativo entre grandezas simuladas e medidas. O traçador de curva I-V pelo método da carga eletrônica demonstrou-se promissor e eficaz. O dispositivo tem a capacidade de realizar a caracterização da curva I-V, e identificar pelo comportamento do gráfico obtido os possíveis processos que ocasionam a ineficiência do sistema, e a partir dele, elaborar diagnósticos para a instalação fotovoltaica.

ESTIMATIVA DA TEMPERATURA DO MÓDULO FV A PARTIR DE UM MODELO DE BALANÇO DE ENERGIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Resumo. Modelagens baseadas em balanço energético e que consideram os principais processos de transferência de calor que podem estar presentes nos módulos fotovoltaicos (FV) já se mostraram uma boa alternativa para predição de temperatura, porém, a resolução desses modelos pode não ser trivial em razão da grande quantidade de variáveis envolvidas e das soluções implícitas que elas geram, principalmente quando são consideradas as condições de regime transitório. Diante disso, esse estudo tem como objetivo obter um modelo para estimar a temperatura de módulos FV (Tmod) a partir de um balanço de energia em condição de regime estacionário. Inicialmente, o modelo desenvolvido foi aplicado em cinco diferentes módulos FV para valores de irradiância, temperatura do ar e velocidade do vento correspondentes à condição NOCT e validado com base na temperatura operacional dada pelos fabricantes nessa mesma condição. Dados experimentais do Laboratório UMR CNRS 6134 SPE, Université de Corse, na França, referentes a medições meteorológicas, térmicas e elétricas de quatro módulos FV foram aplicados ao modelo de temperatura desenvolvido. Foi realizada uma avaliação do ajuste dos dados experimentais aos simulados utilizando os parâmetros estatísticos MAE, RMSE e MAPE. Os resultados concluíram que o modelo preditivo desenvolvido fornece uma referência consistente para a temperatura dos diferentes módulos FV estudados, principalmente para níveis de irradiância incidente dentro da faixa de 800 W/m² e 1200 W/m² e valores de velocidade do vento entre 2 m/s e 8 m/s, e que é possível manter os erros médios absolutos abaixo de 8,5% na estimativa de Tmod.

MICRORREDES NÃO ISOLADAS PARA MELHORIA DE INDICADORES DE CONTINUIDADE E REDUÇÃO DE CUSTOS OPERACIONAIS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Microrredes não isoladas são aquelas com possibilidade de conectar-se a um sistema interligado de distribuição de maior porte, sendo capazes de operar em modo ilhado, melhorando a confiabilidade do serviço, e também em modo conectado, otimizando a operação dos recursos energéticos a partir do seu controle coordenado voltado à prestação de serviços, elétricos e energéticos, para o sistema de distribuição. Este trabalho ilustra a aplicação de microrredes não isoladas com elevada penetração de recursos energéticos distribuídos a partir de dois tipos de ensaios operacionais em escala laboratorial, de modo a exemplificar o potencial de implementação de microrredes como alternativa no planejamento de melhorias e expansão das redes de distribuição, em zonas urbanas ou rurais. Os sistemas ensaiados são formados por equipamentos comercialmente disponíveis, utilizando tecnologias maduras de controle, geração, armazenamento e conversão de potência, de modo que, do ponto de vista tecnológico, as estratégias exemplificadas são passíveis de implementação em larga escala no curto prazo. Os resultados dos ensaios indicam o potencial de adoção de microrredes para melhoria da confiabilidade do serviço e redução de custos operacionais, mediante a existência de um mecanismo de gerenciamento dos recursos energéticos locais.

DESCRIÇÃO NUMÉRICA DO PROCESSO DE FUSÃO EM UM TANQUE DE ARMAZENAMENTO TÉRMICO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Um tanque cilíndrico de armazenamento energético, presente em um sistema de aquecimento, é estudado neste trabalho. O emprego de um material que sofre mudança de fase em um tanque de armazenamento energético permite o uso de tanques menores, já que o calor latente de fusão é muito superior ao calor sensível, para as variações de temperatura obtidas com coletores solares. A fim de prever o comportamento diurno do tanque, período no qual a energia é continuamente armazenada, emprega-se um modelo da literatura baseado no método entalpia. Com modificações na estratégia de resolução numérica da literatura, propõe-se uma correção na equação empregada para a entalpia de modo a torná-la contínua e também a integração direta do sistema de equações algébrico-diferenciais, resultante da discretização do modelo nas 2 direções espaciais em volumes finitos, num integrador comercial do MATLAB. A rotina de integração empregada permite o controle dos erros, o que é mais difícil de ser realizado empregando-se o método de Euler Implícito usado no trabalho da literatura. Mais além, nesta nova metodologia, não se faz mais necessário o uso de propriedades constantes (calores específicos e condutividades térmicas). O sistema simulado emprega CCHH (Cloreto de Cálcio Hexahidratado) no tanque de armazenamento e água como fluido de transferência de calor. O tempo simulado de fusão completa foi empregado para a análise de convergência da malha e considerou-se convergida a solução com 17 divisões tanto na direção radial quanto axial. A diferença de cerca de 10% no tempo de fusão em relação ao obtido na literatura pode estar associado ao uso de um método de 1ª ordem para a integração temporal pelos autores. Apresentam-se os perfis temporais, radiais e axiais de temperatura no tanque e verificou-se que todos são coerentes fisicamente.

AVALIAÇÃO DAS VARIAÇÕES DE TENSÃO PROVENIENTES DO AUMENTO DA INSERÇÃO FOTOVOLTAICA NA REDE DE TRANSMISSÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem por objetivo evidenciar e analisar os impactos causados na rede de transmissão decorrentes aumento da inserção de geradores FV (fotovoltaico) centralizados na rede de transmissão. Foi analisada uma rede de transmissão real de alta tensão (AT), funcionando dentro dos padrões normativos e considerando alguns ajustes no ambiente de simulação, como por exemplo, a substituição de dados de geração médios por dados instantâneos, para que os resultados pudessem ser mais realistas. O estudo foi realizado com o programa ANAREDE, considerando o sistema em regime permanente para a demanda de carga e da geração fotovoltaica. Foi utilizado o método estático de avaliação da estabilidade de tensão. O sistema simulado foi submetido a um patamar de carga média e os geradores FV estavam injetando a potência correspondente ao caso base (70.6 MW de geração fotovoltaica já operacional) e como incremento de 100% do total previsto (270 MW) a ser acrescentada ao complexo fotovoltaico no futuro. Através dos resultados foi possível verificar que a partir de pequenas perturbações nas condições de operação normal e em contingência ocorreu a instabilidade de tensão na rede. Além disso, ficou evidenciado que o complexo FV contribuí para uma melhora da estabilidade da tensão em regime permanente, refletindo em melhores respostas nas barras próximas a inserção dos sistemas FV. No entanto, quanto maior for a distribuição e mais elevada a potência proveniente da geração FV, maior é a contribuição nas atenuações nos perfis de tensão, ao longo do sistema de transmissão.

PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DA TAXA EQUIVALENTE DE INDISPONIBILIDADE FORÇADA PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

José C. S. A. Neto, Alex R. A. Manito, Roberto Zilles, João T. Pinho — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O mercado brasileiro de grandes projetos de geração solar fotovoltaica (FV) apresenta-se consolidado, com o cadastramento de projetos para conexão no sistema de transmissão desde 2013. Ainda assim, a análise da documentação requerida pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) para cadastramento deste tipo de projeto apresenta uma lacuna no detalhamento da Taxa Equivalente de Indisponibilidade Forçada (TEIF), não sendo possível relacionar os equipamentos que compõem os sistemas fotovoltaicos e a sua utilização para obtenção de uma taxa de indisponibilidade. Este trabalho apresenta uma proposta para cálculo da TEIF, considerando a divisão do sistema em subsistemas menores, com aplicação dos tempos de falha e reparo dos equipamentos, bem como seu percentual em relação à potência total do sistema. O trabalho está dividido em seis seções, iniciando com uma introdução ao tema, seguida de um levantamento do cálculo de Garantia Física (GF) dos sistemas FV e levantamento de valores de TEIF utilizados pelos projetos cadastrados na EPE. A terceira seção aborda o método proposto, a quarta seção apresenta o levantamento e a caracterização dos valores de Mean Time To Failure (MTTF) e Mean Time To Repair (MTTR), e a quinta seção a aplicação do método com base nos valores da seção anterior. A sexta seção apresenta as conclusões obtidas pela aplicação do método para diferentes topologias de sistemas FV e comparação com os valores de TEIF utilizados no mercado brasileiro.

PV GENERATION MONITORING USING CALCULATED POWER FLOW FROM μPMUS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

The use of PMUs (Phasor Measurement Units) to monitor microgrids has grown over the last years, due to its ability to offer accurate and synchronized voltage, current, and frequency measurements. In many microgrids, the PMUs operate without a current transformer (CT) and measure only voltage phasors values. We propose a power flow (PF) calculation using μPMU (or micro-PMU) voltage measurements, to allow these devices to indirectly monitor photovoltaic (PV) generation or electric loads. We used the μPMU data from a case study at the Centro Politécnico of the Universidade Federal do Paraná - UFPR campus, Brazil. We compared the calculated power flow with the power measured by a conventional power meter. We showed that this “virtual CT” approach with increased time resolution from μPMU can be particularly useful to aid in the detection of events, PV generation monitoring, and non-intrusive load monitoring (NILM) in general.

IMPACTOS NA REGULAÇÃO DE TENSÃO DECORRENTES DE GERADORES FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A REDE ELÉTRICA DE MÉDIA TENSÃO E BAIXA TENSÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem por objetivo evidenciar e analisar os impactos causados na regulação de tensão provocados pela alta intermitência de geradores FV distribuídos conectados massivamente na rede elétrica de média e baixa tensão (MT) e (BT). Foi utilizado um alimentador de distribuição de MT e BT real, modelado no software OpenDSS, através dos padrões normativos, ajustes e manobras técnicas características das redes elétricas de distribuição, utilizadas estrategicamente pela concessionária local para gerir o sistema. O estudo foi realizado, considerando as variações temporais para a demanda de carga conectadas ao feeder e da geração fotovoltaica (FV). O feeder foi submetido a curvas de demandas variando-se o carregamento de forma percentual, enquadrando-os em carregamento alto e convencional (nominal), de acordo com o perfil dos consumidores conectados e os limites normativos das potências nominais dos transformadores. A simulação possibilitou verificar o comportamento da rede, através da análise do fluxo de potência ativa nas linhas, nos barramentos e dos níveis de tensão, através das respostas dos monitores implementados nos transformadores e reguladores de tensão.

SIMULAÇÃO DE VIABILIDADE ECONÔMICA E DESEMPENHO TÉRMICO DE TROCADOR DE CALOR PARA MÓDULO FOTOVOLTAICO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O Brasil ultrapassou 9 GW de potência operacional de painéis fotovoltaicos (FV) em 2021. As altas temperaturas de operação dos módulos que operam no país causam perda na eficiência de conversão FV. O objetivo do presente artigo é utilizar trocadores de calor de polipropileno (PP) de baixo custo e fácil instalação para converter módulos FV em fotovoltaico-térmico (FVT) para produzir tanto mais eletricidade como água quente para uso doméstico. A viabilidade econômica de um painel que combina módulos FV e FVT é investigada por meio do parâmetro tempo de retorno do investimento (TRI) que, por sua vez, foi estimado considerando a geração de eletricidade para diferentes regiões do Brasil por simulações no software TRNSYS. Um painel FV + FVT apresenta, em média, TRI 3,5% menor do que uma instalação que combina painel FV e coletores solar térmico (ST) e 28,5% menor do que o uso apenas do painel FV. Além disso, a área ocupada pelo painel FV + FVT é menor do que a área ocupada pelos outros dois cenários. Um balanço de energia implementado no software EES, validado por resultados experimentais mostrou em quais condições de operação o trocador de PP cumpre adequadamente a função de resfriar o módulo FVT, aquecendo a água, potencializando a geração FV. O uso de isolamento térmico sob o trocador de calor diminui as perdas térmicas por convecção e o controle da vazão a partir da temperatura de entrada da água nos minicanais paralelos garantem melhores desempenho térmico e elétrico do módulo FVT.

POSSIBILIDADES PARA UTILIZAÇÃO DE PLANTAS HELIOTÉRMICAS PARA GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE VIA ÁGUA DESSALINIZADA

José Henrique Martins Neto — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Água doce tem se tornado um precioso insumo devido à sua escassez principalmente devido aos efeitos climáticos que afetam o ciclo hídrico. Com a previsão do aumento da população e aumento da demanda de água doce para consumo, agricultura e indústria, faz-se necessário investigar oportunidades para geração deste insumo. O Brasil, ainda que considerado um manancial de água doce, tem atravessado uma crise hídrica, com escassez de água para atender a agricultura e a geração de hidroeletricidade. Uma tendência atual mundial é a produção de hidrogênio verde para exportação via eletrólise da água doce, sendo esta preferencialmente extraída de regiões que apresentam abundância em energias renováveis, de forma a contribuir para a mitigação das emissões e do aquecimento global. Este artigo apresenta resultados de análises preliminares de viabilidade técnica e econômica de oito sistemas para produção de hidrogênio verde para exportação, oriundo da água do mar dessalinizada visando a preservação da água doce para outros fins mais nobres. Todos os sistemas analisados utilizam plantas de geração de energia elétrica e (ou) térmica oriundos de energia solar e eólica, destaque sendo dado aos sistemas heliotérmicos de concentração de energia, constituídos por planta do tipo calha parabólica acoplada a sistema de armazenamento de energia térmica. Observa-se que os sistemas heliotérmicos, geradores de energia elétrica e térmica, requerem maiores custos de investimento, entretanto, apresentam custos de produção de hidrogênio compatíveis com os dos demais sistemas. Adicionalmente, os sistemas heliotérmicos propiciam produção diária de hidrogênio uniforme e despachável. Também se verifica que as plantas de dessalinização possuem custo de investimento desprezível comparado ao custo de investimento das plantas de geração de potência e de hidrogênio. Conclui-se que os sistemas de geração de hidrogênio verde via água dessalinizada, acoplados às plantas de energia renováveis podem ser viáveis principalmente em regiões próximas do litoral do país.

ESTRATÉGIA DE CONTROLE PARA REDUÇÃO DE ONDULAÇÃO DE TENSÃO EM INVERSORES FOTOVOLTAICOS MONOFÁSICOS DE DOIS ESTÁGIOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Inversores fotovoltaicos monofásicos tem sido amplamente empregados em sistemas com potência nominal inferior a 10 kW. Dentre as diversas topologias de inversores disponíveis, aquelas baseadas nos inversores de ponte completa estão presentes em diversos inversores comerciais. É sabido que os inversores fotovoltaicos apresentam uma ondulação de segundo harmônico na tensão de barramento c.c. devido ao fato de a potência instantânea não ser constante. Esta ondulação de tensão pode provocar variações na tensão terminal dos módulos fotovoltaicos, reduzindo assim a eficiência do seguimento do ponto de potência máxima, mesmo em inversores com dois estágios de conversão (com conversor c.c./c.c.). Este trabalho propões uma técnica de controle simplificada que visa a redução da ondulação nos terminais do módulo fotovoltaico em inversores de duplo estágio de conversão. A técnica é baseada em uma normalização em tempo real do sinal de controle do conversor c.c./c.c. e não requer nenhuma medição adicional. O desempenho é avaliado por meio de simulações. O estudo de caso baseia-se em um inversor fotovoltaico de 4.4 kVA/220 V com entrada para duas séries fotovoltaicas. Para o estudo de caso avaliado, a técnica proposta resultou em ganhos de eficiência estática de até 0,74% e ganho de eficiência dinâmica de 0,87%, possibilitando aumentar a energia gerada pelo sistema fotovoltaico.

PREVISÃO DE VELOCIDADE DO VENTO COM SÉRIEL TEMPORAL MULTIVARIADA UTILIZANDO REDE NEURAL RECORRENTE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A análise de séries temporais é de extrema importância para controle e gerenciamento de sistemas de geração elétrica com elevada intermitência como é o caso dos sistemas eólicos, onde há necessidade de prever a velocidade do vento com maior precisão, com o intuito de ter uma despachabilidade de energia de forma inteligente e gerenciando riscos que a alta instabilidade do vento pode causar. Este trabalho implementa-se um modelo de Rede Neural Recorrente multivariada do tipo memória de curto longo prazo (MV-LSTM) para dados de velocidade média, máxima e mínima horária. Uma rede LSTM com única varável também é implementada para comparar os resultados. Os dados utilizados foram coletados por um anemômetro sônico no período de 01 de janeiro a 31 de dezembro de 2015 no cerrado nativo brasileiro na Fazenda Água Limpa – FAL localizada no Distrito Federal. Os resultados mostram que os vetores de velocidade máxima e mínima melhoram a previsão de velocidade do vento e que o modelo MV-LSTM reduz o atraso da previsão quando há uma mudança brusca da velocidade do vento.

MONITORAMENTO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO UTILIZANDO BASES DE DADOS DE RADIAÇÃO SOLAR E TEMPERATURA DO INMET

Guinther Agliardi, Fabiano Perin Gasparin, Arno Krenzinger — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Com a demanda por eletricidade crescendo, a migração para fontes renováveis é uma realidade. Na geração distribuída, os sistemas fotovoltaicos são uma alternativa renovável e sustentável às principais fontes de energia para gerar eletricidade. Monitorar um sistema fotovoltaico (FV) ao longo do tempo de operação garante a verificação do seu bom desempenho. Para isso, são necessários dados de radiação solar e temperatura medidos no local da instalação ou a utilização de bancos de dados de estações solarimétricas. O objetivo deste estudo foi verificar a viabilidade do monitoramento do desempenho de um sistema FV de 1,225 kWp localizado na cidade de Porto Alegre - Brasil fazendo uso da ferramenta de modelagem System Advisor Model (SAM) e bancos de dados públicos. Foram comparados os resultados de simulação utilizando dados fornecidos por uma estação do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) com os resultados obtidos com dados medidos no local do sistema FV. Foram verificadas diferenças entre a radiação solar medida no local e a do banco de dados do INMET, sendo que a diferença na radiação acumulada foi de 9,2 % para todo o período analisado. Ao comparar a eletricidade em corrente alternada medida e a simulada utilizando os dados de radiação e temperatura medidos no local, verificou-se que a diferença entre os resultados foi de -2,09%. Com o uso do arquivo climático, as diferenças mensais variaram em torno de -6,6% a 6,0% e a diferença em eletricidade acumulada para todo o período de medição foi de 0,58%. Os resultados mostraram que o uso de uma base de dados medidos por uma estação solarimétrica pública, distante aproximadamente 6 km da instalação, é viável para o monitoramento de sistemas FV, uma vez que as diferenças encontradas não foram significativas. Este monitoramento pode identificar falhas no sistema e perda de desempenho ao longo do tempo.

DEZ ANOS DE OPERAÇÃO DO SFVCR DO ESCRITÓRIO VERDE DA UTFPR EM CURITIBA/PR

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo apresenta a análise do desempenho de dez anos de operação do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFVCR) do Escritório Verde (EV) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Os SFVCRs podem ser integrados à edificação, não necessitando de área adicional, visto que são normalmente instalados sobre a cobertura, o que possibilita vasta aplicação no ambiente urbano como geradores de energia elétrica junto ao ponto de consumo. Possuem elevada confiabilidade e operam de forma limpa e silenciosa. O EV da UTFPR é a primeira edificação acadêmica sustentável do Brasil, com 150 m² de área construída e diversas estratégias de sustentabilidade em parceria com mais de sessenta empresas. O sistema fotovoltaico adotado no EV possui uma potência de 2,10 kWp como linha mestra para prover energia à edificação, em conjunto com o sistema elétrico da concessionária. Ao longo destes dez anos de operação do SFVCR a geração de energia foi equivalente a 23,66 MWh, com um Fator de Capacidade médio próximo a 13%; Yield anual médio de pouco mais de 1.042 kWh/kWp; e Performance Ratio médio de 72,28%, índices que confirmam a eficácia deste tipo de instalação.

ESTUDO E IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM TRAÇADOR DE CURVA I-V PARA MÓDULOS FOTOVOLTAICOS UTILIZANDO CONVERSORES CC-CC

Lucas Rafael de Brito Dantas, Eubis Pereira Machado — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente trabalho busca o desenvolvimento computacional de um traçador de curvas a partir de conversores CC-CC de topologias Ćuk e SEPIC. As duas topologias mencionadas foram investigadas para empregar uma metodologia de projeto comum para o equipamento, a qual toma como base as possíveis variações das tensões e correntes dos componentes passivos. Por fim, foi implementado o projeto dos conversores nas duas topologias para frequência de chaveamento de 10 kHz e 100 kHz, com o propósito de obter a curva I-V do módulo fotovoltaico de especificação JAM72S03-370. Para os projetos implementados, observou-se que as topologias aplicadas conseguem realizar com sucesso a obtenção das cuvas para as duas frequências propostas, tanto na operação em STC, quanto na operação em condição de irradiância reduzida.

ANÁLISE COMPARATIVA DAS TÉCNICAS DE ELETROLUMINESCÊNCIA E DE CORRENTE ELÉTRICA PRODUZIDA POR FEIXE LASER EM CÉLULAS SOLARES

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O crescimento exponencial da indústria de módulos fotovoltaicos amplia a demanda de técnicas de controle de qualidade para células e módulos fotovoltaicos. A técnica LBIC (light-beam induced current - corrente elétrica induzida por feixe luminoso) é não destrutiva e amplamente utilizada em laboratórios de pesquisa para estudo e controle de qualidade de células solares. Embora essa técnica forneça informações detalhadas sobre os defeitos nas células solares, sua aplicabilidade na indústria é limitada, devido ao elevado tempo de processamento. A eletroluminescência (EL) é uma técnica que consiste em fotografar a célula durante a excitação por meio de uma diferença de potencial, fazendo com que emita radiação eletromagnética na faixa do infravermelho. Na indústria de módulos fotovoltaicos e em sistemas fotovoltaicos, esta técnica está sendo utilizada para identificação de células solares com microfissuras e defeitos, que não poderiam ser identificadas por inspeção visual. Nesse artigo é realizada uma análise comparativa das técnicas de EL (com câmera fotográfica digital simples) e LBIC com o objetivo de encontrar uma correlação entre o brilho obtido nas imagens de EL e os mapas de comprimento de difusão de portadores minoritários (LD) obtidos pela técnica LBIC. Foram comparadas a distribuição bidimensional de LD e a imagens de EL de células solares de silício multicristalino com estrutura n+pp+. Os resultados indicaram semelhanças entre as imagens de EL e mapas de LBIC, observando-se que as regiões de menor brilho nas imagens EL correspondem a regiões de menor LD. Os resultados também apontam ser possível obter imagens satisfatórias de EL mesmo com uma câmera simples, contudo aplicando uma tensão elétrica de polarização direta maior que 6 V. Portanto, este método de menor custo e de menor tempo de processamento poderá ser utilizado para análise do LD.

INFLUÊNCIA DO EMISSOR PRODUZIDO COM REDUÇÃO DE ETAPAS TÉRMICAS NOS PARÂMETROS ELÉTRICOS DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS BASE N

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

As células solares bifaciais fabricadas em lâminas de silício cristalino tipo n apresentam potencial de obtenção de maior eficiência e bifacialidade próxima a um. Com este foco, o objetivo deste artigo é analisar a influência do método de formação do emissor produzido na mesma etapa térmica que o campo retrodifusor nos parâmetros elétricos de células solares bifaciais base n com estrutura PERT e passivação das superfícies com SiO2. Foi utilizado o método de spin-on e a difusão do boro foi realizada em forno convencional, seguida da difusão do fósforo com POCl3. Variou-se a temperatura de difusão de boro e analisou-se a resistência de folha do emissor e do campo retrodifusor dopado com fósforo bem como a influência nos parâmetros elétricos das células solares bifaciais. Verificou-se que a resistência de folha do emissor de boro diminuiu de (116 ± 6) Ω/sq para (64 ± 2) Ω/sq com o aumento da temperatura de difusão de boro de 940 °C a 980 °C. Porém, a resistência de folha do campo retrodifusor de fósforo aumentou, indicando que a difusão de boro afeta a região dopada com fósforo. As maiores eficiências, de 15,3% e 15,5 % com irradiância no emissor e campo retrodifusor, respectivamente, foi alcançada com a temperatura de difusão de 960 °C. Neste dispositivo, a bifacialidade foi de 0,987. Constatou-se que a tensão de circuito aberto foi maior com irradiância no campo retrodifusor, independente da temperatura de processamento. Também se concluiu que a tensão de circuito aberto e o fator de forma cresceram até a temperatura de processamento de 960 °C, independente do modo de iluminação. Porém, a densidade de corrente de curto-circuito com irradiância no emissor tendeu a diminuir, devido ao aumento da recombinação dos portadores de carga minoritários. O fator de forma foi o parâmetro elétrico que mais influenciou na eficiência.

CONFIGURAÇÕES E TOPOLOGIAS PARA INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO POR BATERIAS EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE MICROGERAÇÃO

Weliton da Maia, Jair Urbanetz Júnior — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho trata de apresentar as configurações e topologias para integração de armazenamento por meio de baterias em sistemas fotovoltaicos de microgeração. É evidenciado que a integração de sistemas de armazenamento em Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR) é uma tendencia mundial e vem demonstrando grande potencial quando considerado o crescimento da fonte solar. A aplicação de baterias em SFCR, geralmente, está atrelada no desenvolvimento de tecnologias de inversores bidirecionais, também chamados de inversores multifuncionais ou conversores fotovoltaicos multifuncionais (CFMs). Atualmente no Brasil, não existe normativas específicas que tratam sobre inversores fotovoltaicos conectados à rede com bateria, trazendo a necessidade de se trabalhar com normas e orientações de UPS (Uninterruptible Power Supply), que possuem funcionamento similar por se tratar de conversores C.C./C.A. acoplados a baterias. Os CFMs possuem 3 principais modos de operação: modo conectado à rede, modo retificador e modo ilhado. Para as configurações dos CFMs, baseado nas configurações de UPS, tem-se: espera passiva, dupla conversão e interativa com a rede. Por fim, o estudo das configurações e topologias de inversores multifuncionais que possibilitam a adoção de baterias é importante para o bom desenvolvimento dessa aplicação no âmbito dos sistemas fotovoltaicos distribuídos, principalmente de microgeração.

METODOLOGIA BASEADA EM REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA PREVISÃO DA GERAÇÃO DE PLANTAS FOTOVOLTAICAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Previsões precisas da geração fotovoltaica (GFV) foram investigadas como significativas redutoras dos impactos que fontes intermitentes de geração elétrica fornecem aos sistemas elétricos. A previsão da GFV envolve incertezas que estão relacionadas às características das séries temporais do recurso solar e sua alta volatilidade devido à dependência de muitos condições do tempo. O presente artigo apresenta um estudo comparativo entre diferentes aplicações de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a previsão horária da geração em duas plantas fotovoltaicas situadas no Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC). No presente artigo, foram usadas duas configurações: a) RNA do tipo Perceptron com Múltiplas Camadas (MLP); e b) Rede Neural de Kohonen (SOM), ambas, treinadas com dados históricos de potência (W). Métricas de análise de desempenho foram aplicadas para avaliação e comparação das metodologias (coeficiente de correlação – r, eficiência de Nash-Sutcliffe – NSE e viés relativo – VR). Os resultados gerados pelas RNA mostraram que as aplicações com MLP apresentaram o melhor desempenho geral; as SOM obtiveram desempenho levemente abaixo e também apresentaram bom potêncial para uso na previsão de geração fotovoltaica. Ambas as RNA aplicadas obtiveram correlação próxima de 90%, baixo viés e NSE em torno de 0,80 e de 0,90 em algumas aplicações.

ANÁLISE DO POTENCIAL DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA USANDO METODOLOGIA BUILDING INFORMATION MODELING

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente artigo analisa o potencial de geração de sistemas fotovoltaicos (FV) em três edifícios da Universidade Federal do Ceará (UFC), utilizando Building InformationModeling (BIM). A pesquisa apresenta análise construtiva ede sustentabilidade, envolvendo detalhes técnicos, cálculos de dimensionamento FV, estudo de sombreamento e de atratividade financeira e comparação com uma moeda energética relacionada com créditos de carbono. O software Revit é utilizado na modelagem volumétrica dos edifícios e para os estudos de sombreamento, onde o efeito das sombras é simulado durante três momentos do dia e em quatro meses do ano igualmente espaçados. A metodologia proposta representa um novo nível na integração de projetos de engenharia, criando uma plataforma para o desenvolvimento simultâneo de detalhes construtivos e financeiros. O software RETscreen é utilizado para medir o investimento para cada edifício, o valor economizado e em quanto tempo o investimento é compensado. Assim, observa-se a possibilidade de implantar 3.612 módulos FV no Instituto de Cultura e Arte (ICA), 758no Centro de Convivência e 1.596 no Restaurante Universitário (RU). Como resultado, as unidades podem gerar 401,65 MWh, 1.913,94 MWh e 845,69 MWh respectivamente. Estima-se um retorno do investimento em seis anos: R$ 5.036.354,00 para o ICA, de R$ 1.058.318,00 para o Centro de Convivência e de R$ 2.211.902,00 para o RU. Também é realizada uma análise de crédito de carbono, resultando em 293toneladas deCO2 não libertadasna atmosfera.

IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE COM ARMAZENAMENTO DE ENERGIA DA UTFPR

Marianna Aranda Lima, Jair Urbanetz Junior — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O aumento da demanda por energia elétrica vem crescendo, é preciso buscar soluções alternativas para suprir essa necessidade. Uma opção é possibilitar que a geração esteja mais próxima do consumo como a geração solar fotovoltaica. Uma característica desta fonte de geração é sua variabilidade e intermitência, que compromete a geração em determinados períodos do dia, interferindo na disponibilidade da energia. Uma solução viável para minimizar estes efeitos é a integração dessa fonte com um sistema de armazenamento de energia, garantindo o fornecimento de energia em horários sem geração ou de geração insuficiente. O artigo apresenta as etapas de instalação de um projeto de 10,72 kWp de um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede com Armazenamento de Energia com baterias de chumbo-ácido na UTFPR-Curitiba Campus Neoville. O projeto conta com 32 módulos de silício policristalino de 335 W, dois inversores bidirecionais de 5 kW e 80 baterias de chumbo-ácido de 60 Ah. Desenvolvido em um projeto de pesquisa e desenvolvimento em parceria com a Copel, que forneceu apoio financeiro. O projeto partiu de análises prévias do local de instalação, para posterior delimitação da área e preparo do terreno com colocação de lona e brita, foram feitas as sapatas para a fixação da estrutura metálica, a colocação dos módulos e instalação dos inversores e do banco de baterias em um abrigo. Os resultados obtidos na geração fotovoltaica foram de 5,29 MWh de maio a dezembro de 2020 e 2,57 MWh de janeiro a junho de 2021, em relação a energia injetada do banco de baterias os valores foram de 376 kWh e 357,26 kWh, nos mesmos períodos, respectivamente. A energia gerada ao longo de 14 meses apresentou resultados satisfatórios, tanto no horário fora de ponta como no horário de ponta com a integração da geração e do armazenamento.

IMPACTOS DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NA CELESC DISTRIBUIÇÃO S.A.

Lucas da Silveira, Rubipiara Cavalcante Fernandes — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Nos últimos 5 (cinco) anos é possível perceber um crescimento exponencial da geração distribuída no Brasil, tendo como principal destaque as centrais geradoras da fonte solar fotovoltaica. A alta inserção dessa modalidade de geração está fortemente atrelada aos incentivos governamentais às fontes renováveis, sendo estas grandes contribuintes para a redução da emissão de gases poluentes. Os incentivos governamentais se tratam de subsídios, pagos por meio de impostos, tributos e encargos para os consumidores de energia elétrica. Ainda que considerada uma tecnologia embrionária no Brasil, os custos para implementação de geradores de fontes fotovoltaicos apresentaram uma queda significativa nos últimos anos, o que pode ser percebido nos preços praticados por esta fonte nos leilões do Ambiente de Contratação Regulada (ACR). O Brasil iniciou o ano de 2021 com cerca de 4,798 GW de potência instalada de geração distribuída, o que representa cerca de 2,8% do parque gerador do Brasil - conforme dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). O objetivo deste trabalho é avaliar e quantificar os impactos econômico-financeiros, no resultado da distribuidora CELESC, e na tarifa aplicada a seus consumidores, devido à inserção da geração distribuída em conjunto com o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE).

EFEITOS DA ESTABILIZAÇÃO POR LIGHT SOAKING E DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES TÉRMICOS PARA DIVERSAS IRRADIÂNCIAS DE UM MÓDULO FOTOVOLTAICO CIGS

Felipe Detzel Kipper, Fabiano Perin Gasparin — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A conversão fotovoltaica da radiação solar é uma fonte intermitente de energia e depende de diversos fatores, tais como disponibilidade de radiação, inclinação do painel fotovoltaico, eficiência de conversão da célula, temperatura de operação da célula, entre outros. Os módulos fotovoltaicos possuem coeficientes térmicos que representam o comportamento de alguns parâmetros em função da temperatura. Em geral, tais coeficientes são considerados constantes ao longo da faixa de irradiâncias usuais de operação, o que acarreta uma imprecisão na modelagem do dispositivo. Neste trabalho, é feita uma investigação a fim de determinar o comportamento dos parâmetros: corrente de curto-circuito (Isc), tensão de circuito aberto (Voc) e potência máxima (Pmp) em função da temperatura e da irradiância de um módulo fotovoltaico de filme fino de tecnologia CIGS, além de verificar o efeito da estabilização por light soaking nos parâmetros. Foram feitos ensaios de medida da curva I-V de um exemplar de módulo fotovoltaico CIGS em uma série de irradiâncias e em cinco temperaturas, e a partir destas curvas foram extraídos os parâmetros: Isc, Voc e Pmp, que foram utilizados para calcular os coeficientes térmicos dos módulos fotovoltaicos em diversas irradiâncias. A variação de Isc com a temperatura é utilizada para determinação do coeficiente térmico α. Já a variação de Voc com a temperatura é usada para determinar o coeficiente térmico β. E, por fim, a variação de Pmp com a temperatura é utilizada para determinar o coeficiente térmico ϒ. Foi constatado que a variação dos coeficientes térmicos do módulo CIGS com a irradiância se mostrou similar ao apresentado por módulos de silício cristalino, justificando uma abordagem e investigação mais aprofundada no futuro.

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DA PLANTA FOTOVOLTAICA DE 2,5 MWp DO CRESP COM PARAMETRIZAÇÃO DO SOFTWARE PVSYST

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem como objetivo apresentar a análise de desempenho da planta fotovoltaica conectada à rede com potência instalada de 2,5 MWp, denominada Planta Base (PB), pertencente à Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (Chesf), instalada no Centro de Referência em Energia Solar de Petrolina (Cresp), fruto do projeto de P&D intitulado “Plataforma Solar de Petrolina”. A PB está em operação desde agosto de 2018 e possui um sistema de supervisão e aquisição de dados (Supervisory Control and Data Acquisition - SCADA) assim como uma estação solarimétrica, cujos dados foram utilizados neste trabalho. Com o intuito de aprimorar a modelagem da PB no PVsyst, sua parametrização foi realizada com base na geração de uma única stringbox, que apresentou boas condições operacionais. As simulações para a parametrização do PVsyst foram feitas com diferentes conjuntos de dados ambientais como entrada e, posteriormente, foi realizado um ajuste fino do modelo através da configuração das perdas detalhadas. A simulação da stringbox que forneceu o melhor resultado apresentou uma diferença de 46,3 kWh entre a geração real e a estimada, com MAE normalizado de 1,98 % e RMSE normalizado de 7,01%, cuja parametrização foi utilizada para simular a PB completa e avaliar seu desempenho. Os resultados mostram uma diferença de 45,9 MWh entre a geração medida e a estimada, indicando que a PB está com uma produção 1,5% acima do previsto pelo modelo parametrizado do PVsyst.

DESENVOLVIMENTO DE MEDIDOR DE IRRADIÂNCIA E IRRADIAÇÃO SOLAR DE BAIXO CUSTO PARA FINS DIDÁTICOS

Marcelo Kenji Shibuya, Gir Heng Meu Lei — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo descreve o processo de desenvolvimento e os resultados obtidos de um medidor de irradiância e irradiação solar de baixo custo, utilizando como sensor, um módulo fotovoltaico de dimensões reduzidas e um Arduino UNO para o gerenciamento das medições realizadas. O medidor desenvolvido será utilizado para fins didáticos em cursos relacionados à energia solar fotovoltaica do Instituto Federal de São Paulo – campus Guarulhos. Na seção Resultados, apresenta-se uma metodologia para comparar os gráficos dos dados de irradiância solar com dados de geração de um gerador fotovoltaico, mostrando que o funcionamento do dispositivo desenvolvido apresentou resultados satisfatórios e dentro das expectativas de projeto. Ao final do artigo, são apresentadas as etapas futuras de execução do projeto, mostrando que o medidor desenvolvido será integrado com um medidor de energia para possibilitar realizar monitoramento de sistemas fotovoltaicos e alertar sobre a necessidade de manutenções no sistema de geração.

ESTADO DA ARTE DA ANÁLISE DE MAPAS SOLARES DE CIDADES: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA DA BIBLIOGRAFIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os mapas solares, funcionam como roteiros para que os interessados em implantar a tecnologia fotovoltaica possuam as ferramentas necessárias para implantá-la em suas edificações. Esses atores do processo podem ser governamentais, empresas privadas ou sociedade civil. A fim de alimentar o processo, fomentando a introdução das energias solares nas cidades, é fundamental avaliar como se encontra hoje a implementação deste tipo de ferramenta nas cidades. A pesquisa realizada teve como metodologia a avaliação do estado da arte das publicações científicas sobre o tema, por meio da pesquisa de conjuntos de termos nas principais fontes de dados digitais disponíveis no Brasil e na base de dados internacional do Google Acadêmico. Utilizando como recurso para essa revisão bibliográfica os bancos de dados do Congresso Brasileiro de Energia Solar (CBENS), da Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e através dos softwares Harzing 's Publish or Perish e VOSviewer, foram analisados os títulos através de planilhas a fim de categorizar os títulos e definir um conjunto bibliográfico para determinação do estado da arte. O resultado apontou que, apesar do tema estar consolidado no Brasil há mais de 20 anos, o mapeamento solar de cidades ainda é um tema novo e sem publicações direcionadas nem estudos significativos na escala da cidade, diferente do encontrado internacionalmente.

FERRAMENTA DE ANÁLISE GEOREFERENCIADA DA ATRATIVIDADE DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS E DE BATERIAS CONECTADOS À REDE DE DISTRIBUIÇÃO NO BRASIL

Bruno Marciano Lopes, Davi Faúla dos Santos, Wadaed Uturbey — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Fontes renováveis variáveis são fundamentais para a redução da emissão de gases de efeito estufa, mas seu uso em larga escala altera significativamente a estrutura do setor elétrico, e demanda novas ferramentas de análise e planejamento. Dentre as tecnologias de geração, a fotovoltaica tem se destacado pela drástica redução de custos vivenciada nos últimos anos e pela modularidade, dentre outras vantagens. Sistemas de armazenamento a baterias serão fundamentais para a continuidade da expansão fotovoltaica. Este artigo apresenta uma metodologia, e sua correspondente ferramenta computacional, cujo objetivo é suportar a análise georreferenciada da atratividade de sistemas fotovoltaicos e de baterias conectados à rede de distribuição no Brasil. Ela se baseia em técnicas de Tomada de Decisão Multicritério e, nesta linha, é concebido um indicador denominado Índice de Favorabilidade que pondera variáveis consideradas determinantes para a atratividade de adoção das tecnologias. As variáveis utilizadas e seus pesos são definidos de forma flexível pelo analista. Neste artigo, a metodologia é utilizada para identificar locais mais promissores em alguns contextos mapeados: aplicação “atrás do medidor” para consumidores Residencial Tarifa Branca e Industrial Tarifa A4 Verde; e um contexto que considera aspectos de confiabilidade da rede elétrica. Como principal resultado, é apresentado um mapa do Índice de Favorabilidade para consumidores residenciais, assim como a classificação dos estados e DF para todos os contextos. Também são apresentados mapas de relacionados à atratividade das tecnologias. São determinados indicadores para algumas cidades e distribuidoras notáveis. O trabalho evidencia contrastes interessantes, tanto entre unidades federativas, quanto entre municípios de um mesmo estado, em algumas situações. Ainda, mostrou que a perspectiva das distribuidoras pode ser bastante distinta da visão dos clientes. A ferramenta auxilia na prospecção dos locais mais favoráveis para instalação dos sistemas considerados e é complementar às técnicas tradicionais de planejamento energético e de análise de viabilidade econômica.

ANÁLISE DA ESTRUTURA DOS MAPAS SOLARES DA ALEMANHA E O MAPA SOLAR DO RIO DE JANEIRO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A implantação de mapas do potencial de energia solar no ambiente urbano gera oportunidades de economia de energia na cidade inteira através da geração fotovoltaica. Essa estratégia promove a evolução da sustentabilidade ambiental nas cidades, fomentando inclusive outras tecnologias como a solar térmica e, até mesmo, telhados verdes. A pesquisa tem como objetivo realizar uma análise de mapas solares existentes, a fim de desmembrar seus metadados para a compreensão de qual seria o padrão da estrutura de informações orientadas à sociedade civil. Através da metodologia adaptada encontrada na bibliografia foram analisados 161 mapas solares dentre cidades, distritos e comunidades locais da Alemanha e também o Mapa Solar do Rio de Janeiro, visto que das 27 capitais, apenas o município carioca possui. Os resultados apontam uma semelhança entre a estrutura de metadados analisados na Alemanha com a cidade do Rio de Janeiro em relação às tipologias de mapas. Os resultados apresentam também uma discussão sobre a metodologia do mapeamento carioca, demonstrando suas vantagens, mas também seus desafios e oportunidades que podem deixá-lo mais interativo e funcional. Por fim, espera-se que os dados deste artigo fomentem a discussão e a implementação de mais mapas solares nas cidades brasileiras.

MODELO PARA ESTIMATIVA DA IRRADIÂNCIA SOLAR INCIDENTE SOBRE O MÓDULO FOTOVOLTAICO INCLINADO UTILIZANDO DADOS DE IRRADIÂNCIA GLOBAL HORIZONTAL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

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%.

UTILIZAÇÃO DE FERRAMENTA DE SIMULAÇÃO DE PLANTAS FOTOVOLTAICAS COM DADOS DE ENTRADA MEDIDOS

Raquel Xavier Silva, Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A participação da fonte solar fotovoltaica vem se expandindo exponencialmente nos últimos anos na matriz energética brasileira. Durante a operação destas, ocorrem diversas perdas energéticas que são normalmente contabilizadas por meio de figuras de mérito, como a produtividade e a taxa de desempenho. Estas podem ser utilizadas como indicadores de qualidade em contratos de operação e manutenção destas plantas, outro indicador empregado é o EPI, que está normatizado pela IEC 61724. Este trabalho tem o objetivo de apresentar a utilização de uma ferramenta de simulação, de forma diferenciada pois, ao invés de realizar simulações com dados importados de satélite, os dados de irradiância e temperatura ambiente obtidos da estação solarimétrica do IFPE Campus Pesqueira, no período de 2020, foram empregados para a realização da simulação, o que permite comparar a operação de uma usina solar fotovoltaica com o previsto nas mesmas condições climáticas. Foi descrito detalhadamente como realizar a importação de dados medidos, descrevendo passo a passo, o procedimento. Como resultados, foram apresentados os valores simulados mensais e diários da energia injetada na rede e comparados com os valores medidos pelo inversor de conexão à rede. Nos dados mensais, foram verificados desvios menores que 8 %, o EPI médio mensal para o ano de 2020 foi de 101,72 %. Já para dados diários, foi verificada uma relação linear com baixa dispersão (R² = 99,72 %) entre os valores simulados e medidos. A técnica apresentada demonstrou-se capaz de realizar simulações com dados medidos, possibilitando assim, a obtenção de figuras de mérito estimadas, o que permite avaliar o desempenho dos contratos de operação e manutenção por meio da comparação com as figuras de mérito medidas.

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO E ENERGÉTICO DE UMA EDIFICAÇÃO NÍVEL “A” COM O USO DE FACHADA FOTOVOLTAICA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

As edificações brasileiras respondem por aproximadamente 50% do consumo de eletricidade. A incorporação de fachadas fotovoltaicas auxilia na diminuição da demanda energética de edificações. Mas, será que a incorporação de painéis fotovoltaicos (PV) à fachada aumenta a carga térmica de condicionamento de ar ao ponto de não ser energeticamente viável? Este artigo tem por objetivo avaliar o impacto térmico e energético no projeto de uma edificação educacional nível A de Eficiência Energética em Florianópolis quando da incorporação de painéis fotovoltaicos na fachada norte. O método de análise foi baseado em simulações computacionais pelo software EnergyPlus. As simulações foram feitas para três casos: (a) caso base, com envoltória vertical (paredes e aberturas) que garantam o nível A da Instrução Normativa Inmetro de Classificação de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas; (b) características de envoltória do caso base com sistema fotovoltaico aplicado diretamente sobre a fachada norte; e por último, (c) o caso base com painéis fotovoltaicos integrados na envoltória da fachada norte com sistema de parede dupla ventilada. Os resultados das simulações demonstraram que os casos com sistemas fotovoltaicos na fachada apresentaram um maior consumo de energia de condicionamento de ar quando comparados ao caso base. Porém, a geração de energia anual decorrente do sistema fotovoltaico simulado nos dois casos foi superior à demanda energética do ar condicionado, sendo que os modelos com PV demandaram 8% a menos de energia que o caso base. A colocação de PV em fechamentos verticais piorou o desempenho térmico da edificação. Entretanto, a geração de energia decorrente desta fachada foi suficiente para suprir o aumento no consumo energético de condicionamento de ar. Desta forma, fachadas fotovoltaicas apesar de serem um sistema proativo do ponto de vista de eficiência energética, precisam também ser avaliadas quanto ao seu impacto na carga térmica da edificação.

INFLUÊNCIA DOS ASPECTOS CONSTRUTIVOS (LARGURA E RAIO) DO ANEL DE SOMBREAMENTO NA MEDIDA DA IRRADIANCIA SOLAR DIFUSA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho estuda a influência dos aspectos construtivos (largura e raio) na medida da irradiância difusa do anel de sombreamento MEO (Melo-Escobedo-Oliveira). São analisados dados de 4 montagens do anel de sombreamento com dimensões diferentes e razão largura/Raio (b/R). Os dados foram obtidos da estação radiométrica da Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual de São Paulo UNESP- Botucatu do ano de 2021. O estudo foi realizado com dados de céu aberto para maximizar o efeito da anisotropia da radiação. O Anel com maior relação largura/raio foi o que causou a maior subestimativa. O método do anel de sombreamento permite estudos da radiação circunsolar e dos constituintes atmosféricos.

PROJETO ZEFIRO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O monitoramento e inspeção de usinas eólicas e fotovoltaicas é um grande desafio para empresas do setor elétrico, especialmente durante sua construção. A extensão dessas instalações faz com que grandes deslocamentos sejam necessários. O projeto Zefiro está desenvolvendo um dirigível solar de elevada autonomia a ser utilizado para realização dessas operações. Esse dirigível será capaz de monitorar a construção ou operação de usinas de forma contínua e com autonomia para várias semanas. Dentro desse projeto, têm sido desenvolvidas diversas atividades, tanto teóricas quanto experimentais. Foi realizado um levantamento de dados meteorológicos utilizando as bases de dados do INPE e do INMET. Com base nesses valores, foi modelada a geração e consumo de energia do dirigível nessas condições. Tal modelagem indicou a viabilidade da proposta. Adicionalmente, foram realizados testes experimentais para validar o modelo teórico desenvolvido e para avaliar a configuração do dirigível e os processos fabris.

AVALIAÇÃO DE MODELOS UTILIZADOS NA ESTIMATIVA DA RADIAÇÃO DIFUSA NA RESOLUÇÃO DOS MINUTOS PARA UMA CIDADE DE BAIXA LATITUDE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A simulação de sistemas fotovoltaicos e térmicos demanda o conhecimento acurado da radiação que incide no plano dos módulos fotovoltaicos e coletores térmicos. Muitas vezes as componentes difusa e direta não são medidas, sendo necessário decompor a irradiância global horizontal nas demais componentes para posterior transposição para o plano inclinado. No presente estudo, doze modelos de separação da irradiância do plano horizontal foram aplicados para a região de Petrolina-PE localizada no semiárido brasileiro. Os modelos de separação foram avaliados para dados na escala dos minutos, fornecendo uma maior descrição do comportamento da radiação. A comparação estatística foi realizada para componente difusa por meio do erro médio, raiz do erro quadrático médio, razão entre os desvios padrões, correlação e pelo skill score, uma análise gráfica foi conduzida utilizando o diagrama de Taylor. Os modelos multiparâmetros de Engerer, Perez e Skartveit apresentaram os melhores resultados para Petrolina (latitude de 9,11ºS) com correlação entre 0,85 e 0,88 e skill score entre 0,72 e 0,77, corroborando com resultados obtidos anteriormente para o modelo de Skartveit na escala horária e Engerer e Perez na escala dos minutos para localidades de clima similar.

ESTUDO DE REVISÃO SOBRE AS TÉCNICAS APLICADAS NA MODELAGEM DE SUJIDADES DEPOSITADAS SOBRE A SUPERFÍCIE DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Letícia Recco Tramontin, Giuliano Arns Rampinelli — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

deposição de sujeira na superfície de módulos fotovoltaicos é uma causa relevante para perdas na geração de energia, em Belo Horizonte/MG estima-se uma redução da ordem de 11% em seis meses de medição. Este artigo apresenta uma revisão dos modelos utilizados na literatura para estimar as perdas causadas pela sujidade depositada na superfície dos módulos. O protocolo de pesquisa definiu as palavras-chave para busca de artigos publicados a partir de 2011 em seis bases de dados, cujos resultados passaram por três fases de triagem: exclusão de artigos de título não pertinentes à pesquisa, exclusão de artigos de resumo não pertinentes à pesquisa, leitura integral dos artigos e seleção dos mais relevantes para a pesquisa. Os estudos selecionados foram agrupados de acordo com o tipo de modelo. Os modelos estatísticos utilizam regressão linear e métodos similares, são práticos e simples. Os modelos baseados em redes neurais podem retornar resultados muito precisos (acima de 90%), mas são complexos e precisam de muitos dados para treiná-los. Existem ainda modelos baseados em equações lineares, exponenciais, fator de desgaste, simulação numérica, ópticos e dependentes de proporção, que foram menos explorados pelos artigos encontrados. Em geral, os modelos utilizam dados empíricos para obtenção dos resultados, o que os restringe ao local pesquisado e impedem a sua generalização para outras regiões. As análises de sensibilidade apontam que as características físicas da sujeira (composição, tamanho e outras) podem ser mais relevantes do que os parâmetros ambientais, ao passo que dentre essas variáveis a precipitação e o vento são os parâmetros ambientais mais significativos. Isso evidencia o quão desafiador é desenvolver um modelo matemático que contemple todas as variáveis de impacto. Há uma grande variedade de estudos e abordagens, ao mesmo tempo que é compará-los sem uma metodologia padronizada para as análises.

AVALIAÇÃO COMPUTACIONAL DE UMA UNIDADE CONSUMIDORA DE MÉDIA TENSÃO PARA A IMPLANTAÇÃO DE MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA A PARTIR DE UMA USINA FOTOVOLTAICA DE 2.760 kWp

Isabelle Queiroz de Oliveira Lopes, Fernando Cardoso Melo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O aumento dos investimentos em todo o mundo na diversificação da matriz energética baseada em fontes renováveis de energia, trouxe a expansão da capacidade instalada da geração distribuída (GD) ao longo dos anos. No Brasil, têm-se como principais fontes de GD a geração fotovoltaica e eólica. Com a diminuição dos preços dos módulos fotovoltaicos e das Unidades de Condicionamento de Potência (UCP) para a geração da energia fotovoltaica e a aplicação de uma política energética adequada, o país tem atraído investimentos públicos e privados para o aproveitamento da energia solar. Dessa forma, o presente trabalho realiza um estudo acerca da contribuição econômica de um sistema elétrico de média tensão após a implementação de minigeração distribuída, a partir de uma usina fotovoltaica de 2.760 kWp, bem como avalia seus parâmetros técnicos. Após a execução de simulações computacionais utilizando o software SAM, da NREL, com a minigeração distribuída em questão, o consumidor apresentou uma redução no consumo do primeiro ano de 42,03%. Além disso, o resultado anual obtido por simulação é de 4.774 MWh de energia, um fator de capacidade (FC) de 19,7% e um custo nivelado de energia (LCOE) de 3,77¢ dólares/kWh.

MODELAGEM DE TEMPERATURA DO GERADOR FOTOVOLTAICO MONTADO SOBRE TELHADOS RESIDENCIAIS, COM BASE EM MATERIAIS DE COBERTURA COMUNS NO BRASIL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo examina o desempenho de geradores solares fotovoltaicos em telhados de edifícios residenciais. O foco principal é a perda de desempenho devido ao aumento da temperatura em função do material do telhado e da distância do gerador fotovoltaico (FV) ao telhado. Um modelo de transferência de calor foi desenvolvido para prever a temperatura do gerador FV, e as equações do modelo foram resolvidas usando o software Engineering Equation Solver (EES). A modelagem de pesquisa correlaciona a distância do gerador solar ao telhado e ao material da cobertura com as variações de temperatura no gerador fotovoltaico. Existem muitos modelos para prever a temperatura do módulo PV, mas este estudo refina a previsão pela distância do módulo PV ao telhado e o material da cobertura como variáveis. Combinações ideais de distância e materiais que minimizam a perda de aquecimento no gerador solar, levando ao aumento da geração de energia elétrica. Os resultados mostram um erro médio de 3% -4% da temperatura prevista pelo modelo até a temperatura medida em condições experimentais em Belo Horizonte, Brasil. A separação mínima do módulo do telhado necessária para garantir a perda mínima de desempenho fotovoltaico devido ao aquecimento do telhado é de aproximadamente 10 cm para telhados de cerâmica vermelha e fibrocimento. Para aço galvanizado, a distância ideal é entre 10 cm e 20 cm. O fibrocimento mostra as melhores características, previstas pelo modelo e medidas, para instalação de geradores FV entre os três telhados comerciais comuns avaliados nesse estudo. Essas investigações foram baseadas em instalações de telhado e materiais locais em Belo Horizonte, Brasil.

AEROGERADORES RESIDENCIAIS MODULADOS POR CONVERSORES MATRICIAIS

Caique Nunes Maria Santana, Roberson Adriel Bergmann Ledebuhr, Fabio Luis Tomm — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os processos industriais que, alimentados por corrente alternada, necessitam de níveis específicos de tensão e fase para acionamento e controle, o que pode ser provido por conversores estáticos de potência CA/CA. A geração de energia elétrica também é um processo industrial, portanto há a necessidade da modulação de potência para entrega à rede. A energia eólica é uma das fontes de energia com amplo crescimento. Uma das razões para isso se deve a grandes melhorias na tecnologia de conversão, levando a custos mais baixos. O uso dos geradores síncronos têm apresentado crescimento nas turbinas eólicas desde o final do século XX, esta máquina gera tensão e corrente com frequências variáveis de acordo com a variação da velocidade do vento. Devido à intermitência dos ventos, faz-se necessário o controle da potência despachada à rede, convencionalmente, mediante ao conversor back-to-back. Esses conversores possuem um barramento CC, munido de um capacitor, pesado e volumoso que é substituído regularmente e isto implica em custos de manutenção. Pelas características modulares, quando um capacitor de barramento apresenta defeito, há a necessidade de substituição do conversor estático por completo. Em contrapartida, o conversor matricial (CM), como conversor CA/CA direto, sem a necessidade de capacitor de barramento, modulado por largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), possui potencial para substituir a estrutura do conversor back-to-back. A ausência de um barramento CC entre a conversão CA/CA aumenta consideravelmente o tempo de vida do sistema e diminui a manutenção. Graças a este fator, apresenta-se neste trabalho uma alternativa de melhor custo-benefício, em aerogeradores residenciais. Aplicada a modulação por largura de pulso senoidal ao conversor matricial, este buscará o menor nível de tensão sobre os interruptores, visto que seu algoritmo prevê a condição de buscar o próximo pulso da entrada trifásica, acionador do driver do MOSFET para que isto se suceda. Em virtude disto, é mostrado que o conversor matricial atua de forma eficiente na modulação da potência de saída de um gerador síncrono, provendo menores perdas por chaveamento e consequentemente uma vida útil maior em comparação ao conversor back-to-back.

PERFORMANCE OF THE REST2 MODEL FOR 1-MINUTE CLEAR-SKY SOLAR IRRADIANCE WITH MERRA-2 ATMOSPHERIC INPUTS

Paola Russo, Agustín Laguarda, Gonzalo Abal, Inti Piccioli — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

The broadband irradiances (GHI, DHI, DNI) and the photosynthetically active radiation (PAR) estimated by the REST2 clear sky model are evaluated against 1-minute high quality ground measurements for one site representative of the Pampa Húmeda region of southeastern South America. The MERRA-2 reanalysis database is used to provide the required atmospheric inputs for the model (water vapor, aerosol content, ozone). Our results show an acceptable performance for GHI, DNI and PAR but a high uncertainty in the estimated DHI.

ANÁLISE ECONÔMICA E AMBIENTAL DA SUBSTITUIÇÃO DE ÔNIBUS DE COMBUSTÃO INTERNA POR ELÉTRICOS NO TRANSPORTE PÚBLICO DE PORTO ALEGRE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Preocupações ecológicas e de sustentabilidade têm gerado mudanças nas tecnologias nas áreas de energia. Preocupados com a segurança energética, os países enfrentam um paradigma de manterem-se soberanos energeticamente, e combaterem a insustentabilidade ambiental. Neste contexto, contesta-se as frotas veiculares, responsáveis por 51% da emissão de CO2 no Brasil. Existem evidências que a substituição das frotas de ônibus diesel por puramente elétricas reduzem o impacto ambiental, com incremento de custo decrescente. No entanto, incertezas sobre custos totais, adequação da legislação vigente e possíveis incentivos governamentais fazem com que os responsáveis pela implementação sejam conservadores e mantenham a operação baseada nos ônibus diesel. Este estudo tem como objetivo analisar o TCO e as emissões da frota pública de ônibus de Porto Alegre, comparando sua execução atual, baseada nos ônibus diesel, com situações onde são introduzidos 10, 20 e 30% de ônibus puramente elétricos na frota, equivalentes aos substituídos, considerando os custos divulgados pela licitação de transporte público local e pesquisas de mercado. Economicamente, percebemos o TCO do ônibus elétrico entre 97 e 118% do TCO do ônibus diesel, dependendo das variáveis adotadas. Ambientalmente, a não emissão de poluentes durante a operação dos ônibus elétricos reduz em 17.149,78 toneladas anuais de gases de efeito estufa para cada 10% de ônibus elétricos na frota. Concluiu-se, com isso, que existe uma tendência do aumento de competitividade entre as duas tecnologias estudadas, para o futuro. As menores emissões dos ônibus elétricos tendem a compensar cada vez mais o incremento econômico para sua implantação. A análise em longo prazo tende a ser mais favorável para os ônibus elétricos, pois os custos em infraestrutura para implantação já terão sido absorvidos. No entanto, é necessário respaldo governamental, para adequação da legislação e incentivos, para que a frota de ônibus possa contar cada vez mais com ônibus sustentáveis.

MICRO-REDE BASEADA EM ENERGIAS RENOVÁVEIS PARA CARREGAR BATERIAS DE ROBÔS DE EXPLORAÇÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta o projeto e montagem de uma micro-rede de energia elétrica usando as energias fotovoltaica e bio-eletromecânica (BEM) vinda da força humana. O sistema bio-eletromecânico é formado por uma bicicleta ergométrica e um gerador de imã permanente de pequeno porte acoplado. Neste sistema a transmissão da força mecânica da bicicleta ao eixo do gerador é feito usando duas polias de diâmetros diferentes e uma correia de borracha dentada. A relação de velocidade de rotação da polia fixada no pedal e a polia no eixo do gerador são de aproximadamente 10. O gerador de imã permanente apresenta as seguintes características: tensão de saída alternada e trifásica, 8 pólos, rotação nominal de 1100 rpm (revoluções por minuto), potência nominal de 420 W. Após ensaios do sistema bio-eletromecânico, verificou-se que o ser humano consegue gerar uma potência elétrica entre 100W e 200W dependendo do preparo físico. Para processar a energia elétrica vinda de 4 módulos fotovoltaicos de 95 W, 18V conectados em série e a energia do sistema bio-eletromecânico, foi usado um conversor CC-CC meia ponte. Com um único conversor não é possível processar energia de ambas as fontes de energia simultaneamente. O sistema bio-eletromecânico deve operar somente a noite ou em situações onde há ausência de radiação solar na superfície dos módulos fotovoltaicos.

PROCESSADOR DE ENERGIA FOTOVOLTAICA DE BAIXO CUSTO PARA ALIMENTAR ELETRODOMÉSTICOS DE UMA COZINHA COMUNITÁRIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O artigo apresenta a análise de um processador de energia fotovoltaica de baixo custo para alimentar eletrodomésticos básicos de uma cozinha comunitária. O mesmo é composto por dois estágios de energia elétrica, sendo o primeiro um conversor CC-CC Boost que condiciona a tensão de strings de quatro painéis em série, resultando em uma tensão do barramento CC com valor de Vcc=250 V; e o segundo um inversor que transforma a tensão contínua do barramento CC em tensão alternada com formato de onda quadrada de três níveis e valor eficaz de 220 V. Devido à pouca durabilidade de baterias de chumbo-ácido quando ocorre descargas profundas e o custo elevado de baterias com durabilidade longa, a proposta visa a não utilização de baterias. Sendo assim, o sistema terá disponibilidade de energia enquanto tiver radiação solar adequada. Para a aplicação do sistema proposto, é fundamental conhecer a potência consumida pelos eletrodomésticos, onde a informação é contida no catálogo do fabricante. Com relação ao circuito eletrônico, são feitos os estudos qualitativo, quantitativo e o exemplo de projeto para uma potência ativa de saída de 2 kW, além de um teste experimental com a implementação do inversor projetado.

ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DO MERCADO DA TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA EM PROPRIEDADES RURAIS NO BRASIL

Lucian Machado Toledo, Artur Bozza Dutra, Izete Zanesco, Adriano Moehlecke — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

No Brasil, em 2020, 8 % da energia elétrica foi usada no setor da agropecuária e há tendência de aumento nos próximos anos. Com base neste fato, o objetivo deste artigo é quantificar e comparar a potência instalada em sistemas fotovoltaicos de geração distribuída (GD) no meio rural nas diferentes regiões do Brasil, desde a regulamentação do setor com a resolução normativa n° 482. Utilizou-se a base de dados da ANEEL e quantificou-se a potência total e no meio rural de sistema fotovoltaicos em cada estado brasileiro e no Brasil por ano. Determinou-se também o percentual por ano da potência no meio rural em relação ao valor total instalado com esta tecnologia. Comparando os três estados com a maior potência instalada, observou-se um crescimento anual da participação do meio rural. Em 2020, em Minas Gerais, Rio Grande do Sul e São Paulo a participação do meio rural no mercado da tecnologia fotovoltaica foi de 22,6 %, 16,8 % e 9,3%, respectivamente, totalizando uma potência instalada nestes três estados de 194,3 MWp. O maior mercado no meio rural foi nas regiões sudeste, sul e centro-oeste com potência instalada de 152,2 MWp, 98,1 MWp e 92,5 MWp, respectivamente. Na região nordeste, no meio rural, está instalada aproximadamente a metade da potência instalada na região centro-oeste enquanto que na região norte somente foram instalados 9,1 MWp. A maior participação do meio rural no mercado da tecnologia fotovoltaica foi na região sul, com 20 %, seguida da região centro-oeste com 18,9 % e região sudeste com 14,5 %. No Brasil, a potência total instalada no meio rural foi de 397,3 MWp, até 2020, correspondendo a 14 % do total instalado no país. Com esta análise, pode-se prever que a tendência de aumento do mercado é maior no meio rural do que em outros setores.

GERAÇÃO E DEGRADAÇÃO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ORGÂNICOS EM INSTALAÇÕES VERTICAIS E HORIZONTAIS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A tecnologia fotovoltaica orgânica (OPV) tem apresentado um desenvolvimento expressivo nos últimos anos, com valores de eficiência superiores a 18%. Apesar disso, a estabilidade continua a ser um entrave à sua completa comercialização. O OPV possui características únicas de leveza, transparência e flexibilidade que o diferencia de outras tecnologias fotovoltaicas. No entanto, como um material orgânico, está sujeito à degradação pelas condições às quais está exposto em uma aplicação: luz, oxigênio, umidade temperatura, entre outras. Nesse trabalho buscou-se avaliar a utilização de módulos OPV em duas posições, horizontal e vertical, de modo a comparar a geração de energia e a degradação ao longo do tempo. Foi observado que, instalado na posição vertical, o OPV gerou no primeiro ano o correspondente a 62% da energia de uma posição horizontal; apesar disso, a degradação foi menos acelerada, resultando em maior geração nos 6 meses subsequentes. Esse resultado indica que a aplicação do OPV em instalações verticais, como fachadas de prédios, é favorecida por apresentar uma degradação mais lenta, assim como por aproveitar as características únicas do OPV.

Avaliação da irradiação solar utilizando modelo BRASIL-SR em condições de céu claro

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

As plumas de aerossol geradas durante a estação de queima de biomassa no Brasil sofrem transporte de longo alcance, resultando em grandes profundidades ópticas de aerossol em um domínio extenso do território brasileiro. Como consequência, a irradiância solar da superfície descendente, e em particular o componente direto, pode ser significativamente reduzida. Estimativas da irradiância solar incidente na superfície considerando a contribuição radiativa dos aerossóis de queima de biomassa são necessárias para apoiar o setor de energia solar do Brasil. Este trabalho apresenta resultados obtidos com a 2ª geração do modelo de transferência radiativa BRASIL-SR, desenvolvida para melhorar a representação do aerossol e reduzir as incertezas nas estimativas de irradiância solar de superfície em condições de céu sem nuvens. Dois experimentos numéricos permitiram avaliar a habilidade do modelo usando dados AOD observacionais ou regionais de reanálise do MERRA-2 em uma região frequentemente afetada por queimadas. Quatro locais de medição de solo forneceram dados para a alimentar o modelo e validar valores de GHI e DNI por ele fornecidas. As estimativas para a componente GHI foram obtidas utilizando o escalonamento δ-Eddington, mas para a DNI o escalonamento não foi adotado. É evidenciado um aumento no erro relativo das estimativas de GHI e DNI à medida que AOD aumenta. Os desvios de MBD variaram de -2,3 a -0,5%, RMSD entre 2,3 e 4,7% e OVER entre 0 e 5,3% ao usar dados de AOD observados in-situ. De maneira geral, nossos resultados indicam uma boa habilidade do BRASIL-SR para estimar GHI e DNI quando comparados com desvios apresentados pelas estimativas produzidas pelos modelos McClear e Rest2 Estudo de caso com estimativa da irradiância espectral também é apresentada neste artigo..

MODELAGEM COMPUTACIONAL DA SÉRIE TEMPORAL DA IRRADIAÇÃO GLOBAL HORIZONTAL ESTIMADA POR DADOS DE SATÉLITE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O ítem de maior risco de um empreendimento solar é o conhecimento imperfeito da irradiação solar, pelo fato de não haver capilaridade das estações de medições porque seria inviável economicamente a densificação nos níveis desejados. Dessa maneira, é padrão no mercado buscar ou modelar dados de imagens de satélites porque estas possuem abrangência de praticamente todo o globo terrestre e séries temporais longas de mais de 20 anos, entretanto, estão sujeitas a problemas como viés. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver modelos para estimar os níveis de irradiância global horizontal GHI de longo prazo na cidade de Patos na Paraíba utilizando dados estimados por satélite e fazendo seu ajuste com uma série temporal medida em uma estação solarimétrica de alto desempenho durante 01 ano. A modelagem foi feita através dos métodos: regressão linear multivariada, Redes Neurais Artificiais (MLP) e machine learning (Support Vector Machine for Regression-SVR), implementados na linguagem Python. Para obter melhores resultados, houve o pré- processamento dos datasets para identificar e suprimir lacunas, retirar outliers sincronizar as séries temporais (satélite e terrestre) e a partição em 03 faixas de Kt. Para evidenciar o sucesso desta implementação, foram utilizadas quatro métricas estatísticas: coeficiente de correlação de Pearson, erro médio absoluto, erro médio quadrático e erro médio. Os seguintes resultados foram obtidos: no intervalo 0,0< Kt ≤ 0,35 houve melhora em todos os indicadores estatísticos para os 03 métodos e considerando as 04 métricas o melhor método foi o MLP; no intervalo 0,3< Kt<0,70 não houve melhora (as diferenças são erros de arredondamento) e finalmente no intervalo 0,7 ≤ Kt <1,1 houve discreta melhora no método MLP.

ESTUDO SOBRE O IMPACTO DOS AEROSSÓIS ATMOSFÉRICOS NO FATOR ESPECTRAL DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS EM SÃO PAULO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A geração de energia elétrica a partir da energia solar é uma alternativa com potencial de contribuir para atingir os objetivos de desenvolvimento sustentável no setor energético. A aplicação da tecnologia fotovoltaica em centros urbanos, com instalação de pequenas plantas geradoras, vem sendo amplamente apontada como uma alternativa viável de geração distribuída próximo a grandes polos consumidores. Ao mesmo tempo que a aplicação das tecnologias fotovoltaicas apresenta um crescimento contínuo, a poluição atmosférica, um problema crônico das grandes cidades, pode impactar negativamente a sua produtividade. Os aerossóis atmosféricos constituem o principal atenuador da radiação solar na ausência de nuvens em áreas urbanas, principalmente as localizadas em regiões que apresentam estações secas dominadas por condições atmosféricas que favorecem o acúmulo de poluentes, como é o caso de São Paulo. Os aerossóis modulam o total da radiação solar incidente na superfície assim como alteram a sua distribuição espectral. Sendo assim, este trabalho buscou investigar como a variação na quantidade e na natureza dos aerossóis atmosféricos podem afetar o desempenho de sistemas fotovoltaicos operando na região metropolitana de São Paulo, via análise do fator espectral de módulos fotovoltaicos. Através da análise da série histórica das propriedades ópticas dos aerossóis foi possível identificar uma grande influencia de aerossóis provenientes de queimadas em outras regiões do país, principalmente na época seca do ano. Associado a esse ciclo dos aerossóis, foi possível observar a mesma sazonalidade no fator espectral dos módulos fotovoltaicos de silício cristalino em operação, acarretando em uma defasagem de até 5% do desempenho espectral dos módulos. Essa variação no desempenho acompanhou os cenários atmosféricos com alto AOD e vapor d’água.

ANÁLISE DA REGULAÇÃO DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO BRASIL PARA O SETOR DE ENERGIA ELÉTRICA

José Maurício Pacheco Vargas, Aline Cristiane Pan — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente trabalho aborda uma revisão bibliográfica a respeito da situação atual da geração distribuída (GD) no Brasil e em especial a revisão da Resolução Normativa 482/2012 feita pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que tem a intenção de alterar o modo de compensação da energia excedente que é injetada na rede pública. Tal revisão ocasionou diversos debates acerca do tema, concessionárias e distribuidoras alegam que a compensação integral da energia excedente traz um custo elevado para as distribuidoras e demais consumidores, enquanto empresas e consumidores ligados à geração distribuída questionam a necessidade de tal revisão e debatem alternativas para barrar ou postergar a implementação da medida. Através da Análise de Impacto Regulatório (AIR) 003/2019 a ANEEL trouxe uma análise conceitual sob a ótica tarifária que foi realizada no intuito de definir qual supostamente seria a alternativa que resultaria na correta cobrança dos custos de uso da rede pelos micro e minigeradores e, ao mesmo tempo, mantém o desenvolvimento da tecnologia. A solução apontada pela AIR 003/2019 não foi aceita pelos consumidores e empresas ligadas à GD, alegando que seu estudo estaria incompleto, pois abordou apenas uma parcela limitada dos atributos elétricos, energéticos, sociais, ambientais, econômicos e estratégicos que a GD traz para a sociedade brasileira. Levando em consideração os dados apontados ao decorrer do trabalho, é visível o papel de destaque que a GD ganhou principalmente na última década no cenário energético nacional. Para um desenvolvimento saudável da modalidade é preciso primeiramente garantir estabilidade, segurança e previsibilidade para consumidores e empreendedores através de uma avaliação com maior detalhamento e transparência dos custos e benefícios associados à GD para a formulação de uma proposta adequada ao patamar que a modalidade se encontra no momento.

ANÁLISE COMPARATIVA DOS EFEITOS DA SUJIDADE E DO SOMBREAMENTO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INSTALADOS EM TELHADO

Jeovanna C. S. Moraes, Isabela L. Magalhães, Sérgio P. Pimentel, Enes G. Marra — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos efeitos da sujidade e do sombreamento de dois sistemas fotovoltaicos com mesma tecnologia de módulos e inversores com mesma marca, modelo e potência e mesmas condições de instalação, na mesma unidade consumidora com potências nominais próximas, porém distintas, instalados em telhado no ambiente urbano da cidade de Goiânia – GO. Comparou-se a produção de energia dos sistemas, mantendo-se um deles limpo periodicamente, denominado sistema fotovoltaico conectado à rede (SFCR) limpo (SFCR – Limpo), e outro sem limpeza periódica, denominado sistema fotovoltaico conectado à rede sujo (SFCR – Sujo), a fim de avaliar a influência da deposição de sujidade sobre os módulos durante o período de sua instalação até o mês de novembro de 2021. O trabalho propõe dois índices inéditos para mensurar o efeito comparativo da sujidade entre sistemas fotovoltaicos limpos e sujos, nomeadamente, o índice de sujidade relativa, SR; e o percentual de degradação relativa por sujidade, DRS%. Estes dois índices são uma forma de normalizar o efeito da sujidade sobre sistemas fotovoltaicos sob as mesmas condições de instalação (orientação, inclinação, sombreamento) e características técnicas (tecnologias, marcas e modelos de módulos fotovoltaicos e inversores). Os valores de degradação relativa por sujidade indicam que o efeito de redução na produção fotovoltaica foi mais acentuado nos meses do período seco (maio a setembro) com valores de degradação entre 7,7% e 13%; e menores valores de degradação na produção fotovoltaica no período chuvoso (outubro a abril), com índices variando de –0,2% a 3,5%. Este trabalho determinou também o efeito comparativo do sombreamento entre dois sistemas fotovoltaicos de características semelhantes com base em simulações da ferramenta computacional PVsyst. Os dados de irradiação média mensal foram editados e alterados para os valores do Atlas Brasileiro de Energia Solar e as temperaturas médias mensais foram alteradas para os valores da base de dados do INMET a fim de aprimorar os resultados do PVsyst. O valor da produção fotovoltaica calculada por simulação foi 1,37% superior ao valor medido no SFCR – Limpo durante o período de um ano de setembro de 2020 a agosto de 2021.

USO DE NANOESTRUTURAS DE ÓXIDO DE ZINCO PARA AUMENTO NA EFICIÊNCIA DE CÉLULAS SOLARES ORGÂNICAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta uma nova abordagem na exploração de nanopartículas (NPs) de óxido de zinco (ZnO), visando melhorar o desempenho de células solares orgânicas (CSO). Nanopartículas de ZnO dispersas na superfície superior da camada ativa da célula podem reduzir a reflexão do dispositivo e aumentar a absorção da radiação solar na camada ativa fotovoltaica, atuando como nanodifusores e introduzindo um aumento de caminho da luz no interior do dispositivo. Neste trabalho é apresentado modelamento óptico e elétrico de células fotovoltaicas orgânicas com a inserção de NPs de ZnO no topo da camada ativa. A contribuição dos nanodifusores de ZnO na melhoria do desempenho das células foi analisada por meio de simulações computacionais, com base no método de elementos finitos. Os resultados mostram que o uso de NPs de ZnO (160 nm de diâmetro) na superfície superior da camada ativa de uma célula solar orgânica pode reduzir a reflectância do dispositivo em até 95 % para λ = 530 nm, promovendo um acoplamento de luz eficiente na camada ativa da célula e simultaneamente aumentando a absorbância (26 %) do dispositivo. Verificou-se também que as contribuições de “light trapping” e efeito anti-reflexo melhoram a geração de fotocorrente, apresentando aumento na densidade de corrente de curto-circuito.

ANÁLISE DO CONTEÚDO HARMÔNICO DE CORRENTE DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE COM INVERSORES CONVENCIONAL E NPC TRIFÁSICOS USANDO SPWM E SVPWM

Marcos Paulo Caballero Victorio, Fernando Cardoso Melo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A capacidade instalada de fontes renováveis de energia tem aumentado significativamente nos últimos anos. Como o Brasil tem um enorme potencial para gerar energia a partir de fontes renováveis, como a eólica e a solar, o País também está seguindo essa tendência mundial. Como o aumento da penetração das fontes renováveis de energia no sistema elétrico pode trazer diversos desafios, o estudo de técnicas para mitigar problemas de qualidade da energia torna-se cada vez mais relevante. O objetivo deste trabalho é fornecer todas as informações necessárias à montagem de um sistema fotovoltaico, comparar e analisar a Distorção Harmônica Total da corrente injetada entre diferentes simulações realizadas no Simulink®. Para as comparações, duas técnicas de modulação por largura de pulso (PWM) foram utilizadas, o PWM Senoidal (SPWM) e o PWM Space Vector (SVPWM), ambas aplicadas em um Sistema Fotovoltaico (FV) de 100kWp conectado à rede. Essas duas técnicas de modulação foram implementadas com duas topologias de inversores trifásicos, a convencional de dois níveis e a Neutral Point Clamped (NPC) de três níveis.

CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE TRES COLECTORES SOLARES DE BAJO COSTO DISEÑADOS PARA PAÍSES DE CLIMA TEMPLADO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabajo presenta la caracterización experimental de tres diferentes colectores solares de bajo costo y sencilla fabricación para el usuario promedio. Esta caracterización fue realizada bajo norma ISO 9806:2017 en el Banco de Ensayos de Calentadores Solares del Laboratorio de Energía Solar de la Universidad de la República (Salto, Uruguay), empleando el método cuasi-dinámico, el cual fue antes verificado con buenas calificaciones por el Instituto Metrológico de Alemania. Con esta metodología se determinaron siete parámetros para cada colector: eficiencia óptica, factores lineal y cuadrático de pérdidas de calor, factor de inercia térmica, el coeficiente modificador por ángulo de incidencia para la irradiancia directa, el factor de incidencia de la radiación difusa, y la temperatura de estancamiento; estos 21 valores fueron determinados con errores inferiores al 10 % y muchos del orden del 1 %, obteniéndose valores consistentes en todos menos uno, el factor cuadrático de pérdidas de calor de un colector, el cual afecta poco al cálculo de la productividad del colector en regímenes de operación de climas templados (saltos de temperatura menores a 40 °C) o cálidos, para provisión de agua caliente de uso sanitario. Estos rendimientos fueron comparados con un colector comercial alemán, obteniéndose en los tres colectores producciones superiores al 50 % del alemán. Como el costo de éste supera en tres veces a los tres estudiados, se concluye que estos podrían obtener rendimientos proporcionalmente al costo marcadamente mejores que el alemán, aumentando su área útil. Este análisis permitió además sugerir modificaciones de diseño para optimizar su rendimiento, a estudiar en trabajos futuros.

QUALIDADE DE ENERGIA EM UMA NANORREDE DE DISTRIBUIÇÃO EM CORRENTE CONTÍNUA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta um estudo experimental da qualidade de energia aplicado a uma nanorrede de distribuição em corrente contínua (NDCC) considerando-se o suprimento de cargas de iluminação do tipo LED e banco de cargas resistivas. A NDCC está implantada na área externa do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE) da Universidade Federal do Pará (UFPA) campus Guamá, cidade de Belém do Pará, Brasil. A NDCC é constituída por três geradores fotovoltaicos e três bancos de baterias distribuídos. Os fenômenos de qualidade de energia observados foram caracterizados com base na recomendação prática para monitoração de qualidade de energia IEEE Std 1159. Para o ensaio proposto eventos de variações de tensão de longa duração e transitório oscilatórios foram registrados, sendo ocasionados tanto pela geração quanto pelas cargas empregadas.

SISTEMA FOTOVOLTAICO ISOLADO DE CONFIGURAÇÃO MISTA PARA FAMÍLIAS RIBEIRINHAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Um sistema fotovoltaico pode apresentar diferentes configurações dependendo do tipo de demanda que se deseja atender. Este trabalho apresenta um sistema de configuração mista que consiste na utilização do mesmo gerador fotovoltaico para alimentar um sistema fotovoltaico isolado com acumulador de energia e um de acoplamento direto. O sistema foi instalado na sede da Associação dos Trabalhadores Agroextrativistas da Ilha das Cinzas, localizada no estuário do Rio Amazonas, em Gurupá – Pará. Na Ilha, não há energia elétrica convencional e o acesso a outros serviços básicos como saneamento básico, água potável e tratamento de esgoto é limitado. Como são sistemas com características diferentes, cada um necessita de uma configuração de conexões distintas entre os módulos fotovoltaicos. Para o sistema isolado com acumulação de energia as conexões entre os módulos fotovoltaicos são três ligações em paralelo de dois módulos fotovoltaicos em série. Para o sistema de acoplamento direto os seis módulos fotovoltaicos são conectados em série, onde os terminais são conectados a um conversor de frequência que aciona cargas que possuem motor de indução trifásico. A comutação entre as conexões ocorre de forma manual utilizando plugues industriais tetrapolares do tipo “macho” e “fêmea”. Os terminais dos seis módulos fotovoltaicos foram conectados a três plugues do tipo “macho” enquanto cada sistema (de acumulação e de acoplamento direto) teve seus terminais conectados a três plugues do tipo “fêmea”. Dessa forma, quando não estiver sendo usado diretamente em cargas com motor de indução trifásico, seja para retirar a polpa do açaí, bombear água para um reservatório, irrigação de plantas ou outra atividade, o gerador fotovoltaico pode ser ligado a um banco de baterias. O sistema misto obteve êxito em comutar as conexões terminais do gerador fotovoltaico de acordo com as demandas energéticas de cada sistema.

SOLARMAP

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O setor de energia solar fotovoltaica no Brasil está em um caminho de procura por informações técnicas e comerciais para proporcionar conhecimento e dados de fácil acesso aos atores, a fim de conduzir uma tomada de decisão mais assertiva em relação ao mercado. Em visto disso, este artigo tem como objetivo apresentar uma facilidade criada para o cenário de energia solar fotovoltaica no Brasil por meio de uma plataforma de conteúdo técnico-comercial. Com base na metodologia de roadmaps, a plataforma proposta auxilia o desenvolvimento do setor específico. Para tanto, criou-se a ideia do SOLARMAP, que se configura como uma plataforma analítica do setor de energia solar fotovoltaica no Brasil integrada por um banco de dados atualizado diariamente com informações sobre a geração de energia fotovoltaica distribuída no Brasil e que facilita a consulta essencial e infográfica de informações específicas ao tema examinado pelo usuário do sistema. O Projeto SOLARMAP abrange a ferramenta online e a publicação trimestral de relatórios sobre o setor com base em artigos e publicações científicas. O setor é promovido a partir da disseminação dessas informações, assim, ocorre a garantia de informações técnico-comerciais, consequentemente, eleva o nível de satisfação dos agentes envolvidos e colabora para o desenvolvimento da competitividade.

ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS PELO MÉTODO DA OTIMIZAÇÃO DO MAPEAMENTO DA MÉDIA E VARIÂNCIA

Gustavo Henrique de Paula Santos, Elmer Pablo Tito Cari — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia elétrica gerada por um módulo fotovoltaico é totalmente dependente das condições atmosféricas, e com a crescente expansão do mercado de energia fotovoltaica torna-se imprescindível o desenvolvimento de modelos e técnicas que permitam prever, com precisão, as saídas características do sistema em condições reais de operação, haja vista que os fabricantes dos módulos fotovoltaicos disponibilizam somente os dados em STC. Neste trabalho é realizada a estimação dos parâmetros do modelo matemático da célula fotovoltaica de 1 diodo por meio de dados coletados em um sistema fotovoltaico real utilizando a técnica heurística MVMO (Otimização do Mapeamento da Média e Variância). Os parâmetros Isc, Voc, n, Rs e Rsh foram estimados entre os limites máximos e mínimos estabelecidos utilizando os dados de corrente, tensão, irradiação e temperatura coletados durante 3 dias. Os melhores parâmetros estimados foram selecionados de acordo com o menor valor da função aptidão. Os parâmetros finais foram obtidos da média dos parâmetros estimados em todas as simulações realizadas. Os resultados mostram que o MVMO em conjunto com o modelo de 1 diodo se mostrou adequado e eficaz para a estimação de parâmetros, apresentando erro quadrático médio geral de 0,024 e propiciando ajuste satisfatório nas curvas de potência e I-V frente aos dados reais do sistema e dados de ensaios de laboratório. Os parâmetros finais estimados apresentaram diferenças de 0,11% à 9,6% em relação aos parâmetros de referência.

INFLUÊNCIA DO FATOR DE DIMENSIONAMENTO DE INVERSOR NO DESEMPENHO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE EM OPERAÇÃO NO SUL DO BRASIL

André Possamai Rosso, Geóvio Kroth, Giuliano Arns Rampinelli, Lirio Schaeffer — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Nos últimos anos, a geração distribuída com sistemas fotovoltaicos apresenta crescimento exponencial fundamentado em aspectos técnicos, econômicos e regulatórios. O desempenho de um sistema fotovoltaico depende, especialmente, de fatores ambientais, radiação solar e temperatura ambiente, e de características elétricas dos componentes, módulos e inversores. O fator de dimensionamento de inversor (FDI) é definido como a razão entre a potência em corrente alternada do inversor e a potência nominal do gerador fotovoltaico. A eficiência de conversão do inversor é função da potência relativa, ou seja, do nível de carregamento do inversor e da tensão c.c. de entrada. O monitoramento e análise de sistemas fotovoltaicos é importante para verificação de desempenho e de confiabilidade da tecnologia. Os índices de mérito são relacionados à eficiência do sistema, produtividade, perdas do sistema e a energia elétrica produzida. Este artigo apresenta um estudo dos índices de produtividade (YF), de taxa de desempenho (PR) e eficiência de conversão do inversor de dois subsistemas (Sub 1 e Sub 2) de um sistema fotovoltaico conectado à rede (SFCR) instalado no Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC) em Criciúma/SC. O horizonte de análise está compreendido entre 2018 e 2020. Os módulos dos subsistemas Sub 1 e Sub 2 apresentam os mesmos ângulos de inclinação e de azimute. O subsistema Sub 1 tem FDI de 1,12 enquanto o subsistema Sub 2 tem FDI de 0,76. A produtividade anual do Sub 1 variou entre 1221 kWh/kWp e 1295 kWh/kWp enquanto a produtividade anual do Sub 2 variou entre 1223 kWh/kWp e 1277 kWh/kWp. Os valores de eficiência de conversão média mensal do inversor do Sub 1 são similares aos valores de eficiência de conversão média mensal do inversor do Sub 2 em todo o horizonte de análise.

ESTUDO E AVALIAÇÃO DE DIFERENTES METODOLOGIAS PARA MODELAGEM MATEMÁTICA DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O projeto de P&D Oásis-UFMG, com objetivo de reduzir os gastos com energia elétrica, está instalando no campus Pampulha da Universidade Federal de Minas Gerais uma microrrede de energia com sistemas de geração fotovoltaica, microturbina a gás e armazenamento de energia. Dentro deste contexto está em desenvolvimento, no MATLAB® 2021a, o software PVOasis, uma ferramenta computacional de auxilio as futuras análises energéticas e diagnóstico da GDFV. Para esse desenvolvimento foi realizado um estudo de três diferentes metodologias para a modelagem de módulos fotovoltaicos, baseadas no modelo de um diodo. Todos os modelos foram implementados computacionalmente e seus respectivos desempenhos foram avaliados por meio de comparação com dados de catálogos técnicos e dados obtidos de usinas fotovoltaicas em operação. Observou-se, pelos resultados das simulações, um funcionamento condizente com a realidade, com valores que seguiram corretamente a variação de potência gerada medida no módulo em funcionamento, conforme a mudança de irradiância e temperatura de célula. O melhor resultado encontrado revelou um MAPE de 6,38% e um NRMSE de 11,00% para a potência no ponto de máxima potência, com uma influência maior da corrente sobre esse resultado, por apresentar um MAPE de 8,56% e um NRMSE de 11,09%, em comparação com os resultados de tensão, que se mostraram bem mais próximos da realidade, pelo MAPE de 3,10% e o NRMSE de 4,31%. Pelos valores positivos de MBE para a maioria dos parâmetros, as metodologias superestimaram a geração, mas ainda assim mostraram grande potencial para compor o software em desenvolvimento.

ANÁLISE DA VIABILIDADE DA INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS DE BATERIAS E FOTOVOLTAICOS EM UM CONSUMIDOR DE MÉDIA TENSÃO NO BRASIL

Bruno Marciano Lopes, Davi Faúla dos Santos, Wadaed Uturbey — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Sistemas de armazenamento a baterias (BaT) serão fundamentais para viabilizar a continuidade da expansão da geração fotovoltaica (FV) devido aos impactos da variabilidade desses sistemas na rede elétrica. No Brasil, com pequenos ajustes na legislação do setor elétrico é possível o uso de sistemas BaT em configuração “atrás do medidor”, com ou sem sistemas FV associados. O objetivo desse artigo é, por meio de um estudo de caso abrangente, analisar a viabilidade econômica do conjunto FV e BaT, atualmente e no médio prazo, para consumidores brasileiros de média tensão, utilizando a regulamentação e os mecanismos tarifários vigentes. As principais contribuições são: estruturação de soluções envolvendo redução de conta, gestão da demanda e integração com FV; apresentação de metodologia de dimensionamento e de despacho baseadas em perfil de carga do consumidor e resultados das análises econômicas das soluções propostas para distintos valores de tarifas em cenário atual e de médio prazo. São utilizadas métricas tradicionais de análise econômica e a ferramenta computacional SAM. A principal conclusão é que já existe viabilidade econômica no Brasil para sistemas BaT, com ou sem sistemas FV, em determinados contextos tarifários e utilizando-se estratégias adequadas. Estas soluções não seriam as primeiras escolhas dos clientes, na maioria das situações, por existirem outras com maior valor presente líquido e melhor retorno sobre o investimento. No entanto, existem nichos interessantes, tais como viabilizar expansão de carga em redes saturadas ou evitar reforço de rede oneroso para instalação FV. No médio prazo, sistemas integrados de baterias com FV passam a ser soluções preferencias, dependendo do valor da tarifa da localidade. Devido à disparidade dos valores de tarifas, o Brasil vivenciará, no médio prazo, uma realidade bastante heterogênea quanto à viabilidade econômica, entre as diversas áreas de concessões.

PVOASIS

Fri, 12 Aug 2022 00:00:00 -0300

O projeto de P&D Oásis-UFMG, com objetivo de reduzir os gastos com energia elétrica, está instalando no campus Pampulha da Universidade Federal de Minas Gerais uma microrrede de energia com sistemas de geração fotovoltaica, microturbina a gás e armazenamento. Dentro deste contexto está em desenvolvimento, no MATLAB® 2021a, o software PVOasis, uma ferramenta computacional de auxilio as futuras análises energéticas e diagnóstico da GDFV. Para esse desenvolvimento foi realizado, primeiro, o estudo dos modelos matemáticos para estimativa da radiação solar, da geração fotovoltaica e dos inversores. Em seguida foi realizada a implementação dos modelos selecionados para o cálculo da radiação solar no plano horizontal; da estimativa da radiação horaria; da radiação difusa; da radiação em superfície inclinada; dos parâmetros I_L (corrente fotogerada), I_O(corrente reversa de saturação do diodo) , R_S (resistência em série da célula), R_SH (resistência em paralelo da célula) e “a” (fator de idealidade do diodo) para caracterização dos módulos fotovoltaicos e da eficiência dos inversores. Por fim a análise dos resultados obtidos com o PVOasis, que permitem dizer que a estimativa radiação horaria ainda precisa ser aperfeiçoada para um resultado mais próximo do observado já que se obteve o MAPE igual a 38,45% e o NRMSE igual a 65,96%, enquanto a estimativa pelos modelos dos módulos foi satisfatória, com o MAPE igual a 12% e o NRMSE igual a 16%, para o cálculo da potência máxima. Os resultados do modelo dos inversores também se mostraram bastante satisfatórios com o MAPE e o NRMSE iguais a 1%, aproximadamente.

ANÁLISE ESTATÍSTICA DO BRILHO SOLAR NO ESTADO DO ACRE ENTRE OS ANOS DE 1991 E 2015 PARA DETERMINAÇÃO DE NORMAIS CLIMATOLÓGICAS PROVISÓRIAS DE INSOLAÇÃO

Helmut Muniz da Silva — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

No intuito de contribuir com a compreensão sobre a variabilidade temporal da insolação (brilho solar ou horas de sol) e o aprofundamento do tema, o presente trabalho realizou uma análise estatística sobre as médias diárias mensais das horas de sol dos dados diários coletados por estações meteorológicas convencionais do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) nas cidades de Rio Branco, Tarauacá e Cruzeiro do Sul, estado do Acre, entre os anos de 1991 e 2015 para apresentar Normais Climatológicas Provisórias para o referido parâmetro. Para tanto, foram determinadas as medidas de tendência central, de dispersão, de assimetria e curtose dos dados de cada estação, bem como os resultados para os indicadores estatísticos do erro médio (MBE), do desvio médio absoluto (MAD) e do erro médio quadrático (RMSE). Os resultados mostraram que as curvas de insolação média mensal para as três estações demonstraram um comportamento muito semelhante ao longo do ano com disponibilidades do brilho solar com valores maiores no período do inverno local, provavelmente, devido às características do clima local. Foram obtidas ainda correlações lineares entre essas medidas, originando fatores de proporcionalidade e coeficientes de correlações. Finalmente, promoveramse comparações com os registros descritos por outros autores e com as Normais Climatológicas para os períodos de 1961 a 1990 e de 1981 a 2010. Nesse caso, as curvas de insolação média mensal para as três estações demonstraram um comportamento muito semelhantes ao longo do ano com valores maiores quando comparados com os dados da literatura escolhidos e com as Normais Provisórias de Insolação.

ASPECTOS AMBIENTAIS, DE LICENCIAMENTO E AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE IMPLANTAÇÃO DE USINAS FOTOVOLTAICAS FLUTUANTES NO ESTADO DO PARANÁ

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo traz enfoque para geração solar fotovoltaica utilizando painéis flutuantes, abordando aspectos ambientais através do levantamento do estado da arte sobre avaliação dos impactos potenciais deste tipo de geração solar. O mesmo artigo apresenta ainda avaliação dos aspectos legais envolvidos no que se refere ao licenciamento de usinas fotovoltaicas, com enfoque para usinas flutuantes no estado do Paraná. Por fim, é realizada avaliação do potencial de implantação de Usina solares através de módulos flutuantes neste estado com enfoque especial para as Usinas de maior potência instalada de concessão da Copel e Usina de Itaipu. Os resultados apontam que para o ano de 2020, em algumas usinas foi observado um potencial de geração de energia solar flutuante, inclusive superior à própria geração hidrelétrica, revelando o grande potencial de aplicação desta tecnologia no estado do Paraná.

AVALIAÇÃO DA GESTÃO DA CONSTRUÇÃO DE UMA USINA SOLAR FOTOVOLTAICA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O mercado de energia solar experimentou um crescimento recorde nos últimos anos em todo o mundo. Consequentemente, o número de empresas integradoras - que comercializam, projetam e instalam usinas fotovoltaicas - também tem crescido em várias regiões. Para que os integradores atendam à demanda do mercado de usinas fotovoltaicas, seus processos devem ser realizados de forma eficiente, principalmente no tempo de execução do projeto. Porém, muitas dessas empresas são jovens, inexperientes e com seus processos internos ainda em desenvolvimento. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a gestão do processo de construção de uma usina fotovoltaica por meio de um estudo de caso. O estudo de caso é uma planta fotovoltaica instalada por uma empresa integradora em Santa Maria, RS, Brasil. O sistema fotovoltaico está instalado no solo, com 990 módulos de 360W cada, totalizando 356 kWp. A estimativa é que a usina produza 551.628,9 kWh por ano. Mapeamento de processos e abordagens de diagrama de rede PERT/CPM foram usadas. A avaliação gestão do processo de construção promoveu uma otimização do tempo de construção de 42 dias úteis para 36 dias úteis. O processo apresentado pode ser usado como base para integradores, uma vez que as plantas fotovoltaicas crescem linearmente. Este estudo ajuda os gerentes e instaladores a refletirem sobre a eficiência de seu processo de construção de usinas fotovoltaicas.

ESTUDO DE PERFORMANCE DE SISTEMA FOTOVOLTAICO OPERANDO NA BAIXADA SANTISTA

Júlia de Oliveira Gonzalez, Fernando Ramos Martins, Rodrigo Santos Costa — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O litoral brasileiro, em especial a Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS), tem grande demanda por desenvolvimento social, econômico e ambiental. O setor de geração de energia solar fotovoltaica (FV) está em crescente expansão e ultrapassou 10 GW de potência instalada no Brasil, em 2021. Isso o torna uma fonte de oportunidades de inovação e desenvolvimento socioeconômico para a RMBS — área de grande densidade populacional. O presente trabalho apresenta a avaliação de desempenho de um sistema FV instalado na Universidade Federal de São Paulo, campus Baixada Santista, em Santos/SP. O sistema FV opera próximo ao maior Porto da América Latina, responsável por grande parcela das emissões de material particulado na atmosfera. Santos apresenta clima tropical com inverno seco e verão úmido bem caracterizados temporalmente. Esta pesquisa de mestrado investigou o desempenho do sistema FV entre outubro/2020 e setembro/2021, incluindo aspecto financeiro do investimento em geração FV distribuída. A metodologia envolveu a aquisição de dados meteorológicos ambientais e de dados de operação do sistema FV estudado; e a utilização de ferramentas computacionais para a simulação de operação e para a avaliação dos indicadores de desempenho do sistema FV estudado. Os parâmetros de desempenho mostraram valores superiores ou similares aos de outros sistemas operados em cidades não costeiras brasileiras e em cidades costeiras no exterior. Por fim, o sistema FV mostrou desempenho superior ao simulado pela ferramenta SOLergo no que se refere à energia gerada, provavelmente em razão da influência de variáveis ambientais locais não consideradas nas simulações numéricas.

DIMENSIONAMENTO E ANÁLISE DA VIABILIDADE ENERGÉTICA DE UM SISTEMA HÍBRIDO PCH-SOLAR NO RIO GRANDE DO SUL

Samuel Ricardi, Tiago Cassol Severo, Marilda Machado Spindola — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta um estudo sobre o dimensionamento e a viabilidade energética de um sistema híbrido de geração de energia elétrica composto por uma PCH (Pequena Central Hidroelétrica) e uma USF (Usina Solar Fotovoltaica) para operar no estado do Rio Grande do Sul. A meta é a obtenção da menor variação na geração de energia elétrica do sistema híbrido durante o período de um ano, para conseguir atender cargas que tem uma demanda constante de energia. A análise realizada neste projeto mostra os dados de uma PCH em operação onde pode se observar a sazonalidade o potencial hídrico do local. Cada PCH possui uma característica técnica devido ao local de sua instalação, em função disso foi projetada uma USF que pudesse ser equiparada a PCH e suprindo a diferença de energia quando a sazonalidade não for favorável. Fazendo a simulação da energia gerada por cada usina, observou-se que a PCH possui uma variação na produção de energia anual de, aproximadamente, 7% e a usina solar, de mesma potência, apresentou uma variação de 4%, quando a geração é combinada para se tornar um sistema híbrido possui uma geração com menor variação, podendo alcançar uma redução de 6% na variação anual do sistema híbrido com a usina solar adaptada.

AVALIAÇÃO TÉCNICA DA INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS FV E BESS EM ESTAÇÃO DE RECARGA DE VEÍCULOS ELÉTRICOS

Danielly Norberto Araujo, Olga Moraes Toledo, Ana Tereza Andrade Borba — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O número de Veículos Elétricos (VEs) tem crescido significativamente nos últimos anos, sendo os setores de transportes e de energia diretamente impactados. Em relação aos sistemas elétricos, os VEs são integrados às redes elétricas para recarga e devem estar associados a sistemas de distribuição de baixo carbono para potencialização dos seus benefícios. Nesse sentido, a recarga inteligente por meio da associação de sistemas Fotovoltaicos (FV) e Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias (BESS, Battery Energy Storage System) à infraestrutura de eletropostos tem se destacado, sendo indispensável a projeção da capacidade instalada da estação e de seus componentes mediante a previsão de aumento de número de VEs. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo dimensionar uma estação de recarga de VEs conectada à rede elétrica, considerando a expansão da frota de VEs do CIMATEC Park entre 2021 e 2030, bem como diferentes cenários de intensidade de uso dos veículos. Para modelagem, dimensionamento e simulação da estação de recarga projetada, o software HOMER Grid foi utilizado. Além disso, entre os parâmetros analisados, avaliou-se a potência FV necessária para atendimento dos VEs, a potência solicitada pela estação à rede elétrica, o número de ultrapassagem de demanda contratada e a potência FV injetada na rede elétrica. Os resultados evidenciaram que considerando a intensidade de uso do veículo de 218 km/dia e consumo energético de 800 kWh/dia, uma planta FV de 75 kW e um BESS de 100 kW/375 kWh realizam suporte à rede elétrica durante a recarga de VEs, em que o sistema de armazenamento atua tanto na otimização da geração FV quanto no controle de demanda.

DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN SECADOR SOLAR ACTIVO INDIRECTO APLICADO A DESHIDRATACIÓN DE MANZANAS

Marcelo Coleto Rola, Vitória Olave de Freitas, Agustina Porta — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Los procesos de secado de alimentos requieren un elevado consumo de energía y utilizan en general combustibles fósiles. El uso de energías renovables, como la solar térmica, es una alternativa para este fin, siendo considerada atractiva en términos económicos, de eficiencia energética y aplicabilidad rural. El objetivo del presente trabajo es desarrollar un prototipo de secador solar activo del tipo indirecto y evaluar la eficiencia del secado de manzanas a través de la cinética de este proceso y del análisis de las variables monitoreadas (temperaturas, humedad e irradiación solar). El proceso de secado fue realizado con manzanas, las cuales presentaron un porcentaje de humedad inicial de 87% (base húmeda) y ha sido reducido a aproximadamente 11% (base húmeda) después de 19h de ensayo, en los días 06 y 07/12/2021. Con los datos de la variación de la humedad adimensional de los frutos con el tiempo se determinó la cinética de secado. Estos datos fueron ajustados a los modelos de Newton, Page y Henderon-Pabis por medio de análisis de regresión no lineal, utilizando el software MatLab®. El modelo de Page fue el que mejor se ajustó a este proceso. A través del sistema de monitoreo y control de los datos, se registró valores máximos de temperatura ambiente de 30,5 y 30,8ºC, en la salida del colector de 61,3 y 66,5ºC y en la cámara de secado de 46 y 53ºC, para una irradiación solar global en el plan del colector de 938 y 1027 W/m², en el primer y segundo día de secado, respectivamente. Se destaca que los resultados obtenidos en este trabajo son compatibles con los encontrados en la literatura para prototipos de sistemas de secado equivalentes y que esta es una tecnología con potencial para seguir siendo evaluada y optimizada en Uruguay.

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE UN SECADOR SOLAR TIPO INVERNADERO APLICADO AL SECADO DE LODOS

Vitória Olave de Freitas, Marcelo Coleto Rola, Kelly Andressa Liesenfeld — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

El objetivo del presente trabajo es desarrollar un prototipo de secador solar tipo invernadero con un sistema de adquisición de datos de temperatura y humedad. Además, se busca evaluar el proceso de secado del lodo generado por la planta de tratamiento de aguas residuales de una empresa del rubro alimenticio, localizada en Uruguay, y por último determinar el potencial de valorización energética del residuo seco. El prototipo tiene 3m² de área y está constituido por una estructura de hierro, piso de madera tipo OSB tratada, paredes y techos de policarbonato alveolar de 6 mm. Sensores de temperatura y humedad fueron instalados en el interior y exterior del prototipo para evaluar las variables del proceso y controlar el extractor de aire. Los ensayos de secado consistieron en separar el lodo en diferentes capas de espesor 5, 10, 15 y 20 cm, realizar la mezcla manual tres veces en la semana y determinar semanalmente la humedad. Después del secado, el lodo fue enviado para caracterización del potencial de valorización energética. Durante los dos meses de pruebas fueron registrados valores mínimos y máximos de temperatura ambiente externa, en el interior del invernadero y de radiación solar global horizontal de 0 y 27,5 ºC, de 0 y 50,8ºC y de 0 y 650 W/m², respectivamente. El lodo húmedo presentó un tenor de humedad de aproximadamente 83% (base húmeda) y al final del secado de a 8, 6, 54 y 64 % (base húmeda) para las capas de 5, 10, 15 y 20 cm, respectivamente. La capa de 5 cm alcanzó este porcentaje de humedad al final de 1 mes, mientras las demás en 2 meses. El lodo seco (8% de humedad) presentó un poder calorífico inferior de 16 MJ/kg y superior de 17 MJ/kg, con potencial para ser aplicado como un combustible alternativo.

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE ALBEDO ESPECTRAL DERIVADO DE SATÉLITE E MEDIÇÕES DE ALBEDO EM CAMPO NA CIDADE DE NATAL/RN

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Em busca de aumentar a produção específica (MWh/MWp) grande parte dos novos empreendimentos de geração fotovoltaica estão aderindo à utilização de módulos fotovoltaicos bifaciais. Tais módulos, possuem a capacidade de efetuar a conversão energética em ambas as faces, aproveitando a radiação solar refletida (albedo) pela cobertura de solo. Portanto, no momento de selecionar um local para a instalação de uma nova usina fotovoltaica é extremamente relevante que se escolha uma cobertura de solo que por si só já ofereça um elevado valor de albedo. A utilização de sensoriamento remoto para determinar o albedo de um local tem a vantagem de ter um custo relativamente baixo, para selecionar possíveis locais de interesse, além de permitir o imageamento de grandes áreas de difícil acesso ou com escassez de informações. Entretanto, a instalação de estações de medição fixas para validar estas medições tem custo relativamente elevado em função da utilização de equipamentos sofisticados. Este trabalho propõe a utilização de uma bancada móvel de medição de albedo de maneira intermediária entre estas duas etapas, de medição por sensoriamento remoto e validação com estações fixas. Ao utilizar uma bancada móvel seria possível validar vários pontos de interesse previamente identificados e limitar a instalação das estações fixas para uma campanha de alta resolução temporal somente para os locais de maior potencial medidos em campo previamente pela bancada.

DIMENSIONAMENTO, SIMULAÇÃO E ANÁLISE ECONÔMICA DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE COM ARMAZENAMENTO DE ENERGIA, PARA UM HOSPITAL EM MACAPÁ

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este estudo propõe um projeto de sistema fotovoltaico conectado à rede (SFCR) com sistema de armazenamento de energia para o Hospital da Criança e Adolescente (HCA) em Macapá-AP. Apresenta o dimensionamento do sistema contemplando o banco de baterias de íons de lítio, modelagem do gerador fotovoltaico, bem como a simulação do funcionamento do sistema proposto, realizado na ferramenta computacional Simulink/Matlab 2018b, a fim de mensurar a estimativa de energia a ser produzida e armazenada. O objetivo é a geração e armazenamento de energia durante o dia (horário de fora de ponta), para poder ser utilizada pela carga no horário de ponta, cujo valor da tarifa é mais alto. É proposto também, um orçamento estimativo do sistema e sua análise financeira em função da produção de energia estimada em simulação, demonstrando a viabilidade econômica ao longo do período de vida do SFCR e sensibilidade econômica.

SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE SISTEMA FOTOVOLTAICO DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO ÂMBITO DA TARIFA BRANCA

Aline Rodrigues, Giuliano Arns Rampinelli, Leonardo Elizeire Bremermann — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O consumo de energia elétrica crescente aliado com a falta de capacidade de geração de energia elétrica, causa a necessidade de mudanças no modo como a energia é produzida e consumida. A tecnologia fotovoltaica e a tarifa branca podem ser empregadas para moldar o consumo de energia da rede elétrica. Os consumidores que adquirem a tecnologia fotovoltaica, ou melhor, um sistema fotovoltaico conectado à rede, podem gerar sua própria energia. De outro lado, a tarifa branca incentiva mudanças nos hábitos de consumo residencial, através de diferentes valores de tarifas conforme as horas do dia. Além da tarifa branca, a tarifa convencional também pode ser aplicada aos consumidores residenciais, porém, esta possuindo apenas um valor de tarifa fixo. Neste artigo, será apresentado a análise de fluxo, balanço, faturamento de energia elétrica de 8 unidades consumidoras residenciais no âmbito da tarifa branca e convencional. Ademais, a simulação da penetração de 30, 50 e 70 % de sistema fotovoltaico conectado à rede, ou seja, 2, 4 e 6 unidades consumidoras com sistema fotovoltaico será investigado. Os resultados apresentaram que a penetração de 70 % de sistema fotovoltaico conectado à rede conteve o maior autoconsumo fotovoltaico, comparado com as demais configurações. Enquanto, a tarifa branca foi viável para as unidades consumidoras apenas conectadas à rede elétrica, isto é, sem sistema fotovoltaico. No entanto, para as unidades consumidoras com sistema fotovoltaico conectado à rede, o valor da fatura de energia elétrica foi menor no âmbito da tarifa convencional.

TECNOLOGIAS E APLICAÇÕES DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA PARA SUPORTE À INTEGRAÇÃO DE FONTES RENOVÁVEIS NO BRASIL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A necessidade de adequação dos sistemas de energia elétrica às novas realidades com a inclusão de conceitos como controle de qualidade, eficiência e automação faz com que sejam necessários estudos de diferentes topologias e equipamentos para conferir a este sistema maior flexibilidade e confiabilidade. Desde a geração da energia elétrica, passando pela distribuição e transmissão e chegando à comercialização e consumo, diversos aspectos e sistemas foram desenvolvidos e introduzidos nas redes para que estes estivessem cada vez mais contextualizados com a nova era da informação. A maior inserção de fontes renováveis de energia nos sistemas elétricos é um dos pontos principais para a necessidade do desenvolvimento de novas soluções para as redes elétricas. Tendo em vista principalmente a adoção de geração fotovoltaica (FV) como recurso emergente, o equilíbrio entre a geração e o consumo tende a ser cada vez mais complexo para as redes de distribuição e por isso os sistemas de armazenamento de energia em bancos de baterias (BESS, Battery Energy Storage Systems) surgem como uma alternativa, principalmente por permitir a flexibilização na operação dos sistemas e por sua modularidade possibilitar a atuação em diferentes escalas. Este trabalho tem por objetivo fazer uma revisão sobre as tecnologias mais utilizadas de BESS e suas aplicações principais e secundárias para sistemas de geração distribuída, especialmente sistemas fotovoltaicos. Por meio de estabelecimento de benchmarking verificou-se que atualmente no Brasil os sistemas BESS compostos por baterias de íons de lítio representam cerca de 90% da capacidade instalada, o que está em acordo com a tendência mundial, seguindo o viés de crescimento. Além disso, percebeu-se que 65% destes sistemas possuem integração com geração FV, representando um sistema de suporte à intermitência das fontes renováveis.

AVALIAÇÃO DA ATRATIVIDADE FINANCEIRA DA MINIGERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA DE 1 MW NA FAZENDA DA RESSACADA II DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem como objetivo avaliar a atratividade financeira da minigeração solar fotovoltaica de 1 MWp que poderia vir a ser instalada em solo e conectada à UC Fazenda da Ressacada II, de titularidade da UFSC. As simulações foram realizadas por meio do software PVsyst. Os resultados mostraram que a minigeração solar fotovoltaica de 1 MWp que seria inserida na UC Fazenda da Ressacada II poderia gerar aproximadamente 1.460 MWh/ano e sua produtividade seria de 1,35 MWh/kWp/ano. Os resultados mostraram ainda, para TMA de 3% e compensação da energia excedente gerada na UC Fazenda da Ressaca II em UCs da UFSC alimentadas em média tensão, VPL de aproximadamente 2,4 milhões de reais e payback de aproximadamente 12,3 anos. Para TMA de 3% e compensação da energia excedente gerada na UC Fazenda da Ressaca II em UCs da UFSC alimentadas em baixa tensão, os resultados mostraram VPL de aproximadamente 5,6 milhões de reais e payback de aproximadamente 7,95 anos.

COLETORES FRESNEL COMO ALTERNATIVA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE GÁS NATURAL NAS INDÚSTRIAS LOCALIZADAS NA CIDADE DE RECIFE – PE

Grazielli Bueno, Eduardo Lucas Konrad Burin — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Mundialmente ocorre a busca por alternativas que possam reduzir o consumo de combustíveis fósseis. Assim, o presente estudo teve como objetivo analisar a viabilidade técnica e econômica de um sistema híbrido, utilizando a energia solar térmica, tecnologia de coletores Fresnel, sem armazenamento, combinada com caldeiras de gás natural, para a produção de vapor de processo no setor industrial da cidade de Recife, localizada no estado de Pernambuco. A simulação quanto à geração de vapor pelo campo solar se deu por meio do software SAM. Quanto aos resultados encontrados, observou-se que a operação híbrida promoveu uma redução de até 11,01% no custo nivelado do calor (R$/MWht) referente à produção do vapor saturado. Além disso, para todos os cenários propostos, houve redução no consumo de gás natural. Com isso, a hibridização se torna uma opção a ser considerada no setor industrial que utiliza a energia térmica, uma vez que o estudo aponta a viabilidade econômica, além dos benefícios ambientais, como o aproveitamento de uma fonte inesgotável de energia, assim minimizando a emissão de gases de efeito estufa. Contudo, por se tratar de uma tecnologia pouco explorada no Brasil, o uso da energia solar em processos industriais para produção de calor deve ser analisado em diversas situações, tais como a parte técnica e local a ser instalada.

CONTRIBUIÇÕES NO ALGORITMO DE RASTREAMENTO DO PONTO DE MÁXIMA POTÊNCIA EM LOCAIS COM GRANDE VARIAÇÃO DE IRRADIÂNCIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Um método para o rastreamento do ponto de máxima potência em módulos fotovoltaicos utilizando duas técnicas distintas em paralelo é proposto. Esse método utiliza o algoritmo Perturba e Observa (P&O), que é uma técnica simples e eficiente de rastreamento, trabalhando em paralelo com uma técnica via modo deslizantes, que é uma técnica robusta e de fácil implementação. Para validação da proposta, foi simulado um conversor Boost utilizando o método, e comparado com o mesmo conversor com um método P&O modificado. Os dados de radiação foram obtidos com auxílio de uma estação solarimétrica capaz de aquisitar os dados a cada segundo, que evidencia a grande variação da irradiação durante o dia na cidade de Natal. Os resultados numéricos demostraram que, em comparação com o P&O, o método proposto obtém uma velocidade de rastreamento mais rápida e uma melhor eficiência.

AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS POLICRISTALINOS NA CIDADE DE NATAL APÓS 4 ANOS DE EXPOSIÇÃO AO AR LIVRE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo apresenta uma avaliação da degradação do desempenho de módulos fotovoltaicos após alguns anos de operação na cidade de Natal, no estado do Rio Grande do Norte. Dois módulos de silício policristalinos foram expostos ao sol por um período de 4 anos e posteriormente foram ensaiados em condições padrão de teste STC (do termo em inglês, standard test conditions), com auxílio de um simulador solar classe A+A+A+ conforme definido na IEC 60904-9:2020, e posteriormente, foi realizado um ensaio ao ar livre, utilizando um traçador de curva I-V para verificar o desempenho dos módulos. O estudo mostrou também, que a corrente de máxima potência é o fator mais afetado pela degradação, contribuindo para a perda de rendimento do módulo com o passar dos anos.

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UN MODELO DE INVERSOR PARA SISTEMA FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED

Roberto Federico Farfán, Cesar Wilhelm Massen Prieb, Carlos Alberto Cadena — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

El objetivo de este trabajo es caracterizar inversores para sistemas fotovoltaicos conectados a la red, por medio del ajuste de parámetros de un modelo, implementando algoritmos genéticos. El modelo utilizado se presentó en el año 2007 por Sandia National Laboratories (King et al., 2007) y relaciona las magnitudes eléctricas que se encuentran en las hojas de datos de los fabricantes de inversores con la potencia del conjunto de módulos fotovoltaicos y la potencia de salida. El modelo permite incorporar la tensión del conjunto de módulos como variable de entrada, lo que permite desarrollar cálculos más confiables y obtener un comportamiento más real del inversor, pero también complejiza el trabajo de ajuste. Los parámetros del modelo se determinan utilizando como datos de entrada la información que brinda las curvas de eficiencia de conversión, obtenida de la hoja de datos del inversor o medidas en el laboratorio. En el trabajo se desarrolla la metodología implementada y se compara los resultados obtenidos con los que indica el fabricante de inversores. Se espera que la metodología desarrollada permita mejorar las simulaciones de los inversores utilizados en sistemas fotovoltaicos conectados a la red.

ESTRATÉGIAS PARA ANÁLISE DA EMISSÃO ELETROLUMINESCENTE DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Amanda Alvim, Gilberto Figueiredo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O trabalho apresenta um levantamento bibliográfico das principais características para a avaliação de módulos fotovoltaicos a partir de sua emissão eletroluminescente com intuito de detectar defeitos de forma complementar aos métodos tradicionais de caracterização da geração fotovoltaica. São mostrados os aspectos gerais para a obtenção das imagens, além da descrição de métodos para o tratamento prévio das mesmas. Foram analisados os trabalhos correlatos que tratam da detecção de defeitos a partir das imagens em eletroluminescência, sendo que a tendência para a automatização do processo está relacionada com o desenvolvimento e a aplicação de inteligência artificial. Nesse contexto, os métodos de aprendizado de máquina se mostram promissores em relação à necessidade computacional e assertividade na detecção dos defeitos.

ESTUDO SOBRE A PERDA DE DESEMPENHO CAUSADA PELO ACÚMULO DE SUJEIRA DEPOSITADO NOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS DA USINA DA UFABC - CAMPUS SANTO ANDRÉ - SP.

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O acúmulo de sujeira e outros contaminantes ambientais nos módulos fotovoltaicos, classificados como sujidade, resulta em diminuição da irradiância solar que alcança as junções semicondutoras do módulo e portanto, reduz a geração de energia elétrica. Neste contexto, torna-se relevante o estudo do impacto deste fator sobre o desempenho dos sistema fotovoltaicos instalados em diferentes regiões, para que se possa determinar a necessidade de manutenção de limpeza periódica por meio de um cronograma que leve em conta o custo e beneficio desta ação no produto final, que é a energia elétrica. Portanto, este trabalho de pesquisa buscou analisar os efeitos do acúmulo de sujeira sobre a superfície dos módulos no desempenho dos sistemas FV, em um empreendimento localizado no município de Santo André, São Paulo, determinando a perda de desempenho na geração de energia elétrica causada pela sujeira acumulada ao longo de um ano e dez meses de exposição natural, utilizando curvas IxV medidas em campo, em um método de comparação entre referências sujas e limpas. O resultado alcançado apontou uma perda em potência de 16,04% associado à sujidade.

AVALIAÇÃO OPERACIONAL DE SISTEMA FOTOVOLTAICO ISOLADO COM DOIS DIFERENTES CONTROLADORES DE CARGA

Lucas dos Santos Bulhosa, Wilson Negrão Macêdo, Marcos André Barros Galhardo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho avalia experimentalmente duas configurações de um sistema fotovoltaico isolado com disponibilidade energética mínima mensal de 45 kWh no lado de corrente alternada, suprindo cargas tipicamente residenciais. O sistema considerado enquadra-se em uma das categorias de sistemas isolados individuais, utilizados por concessionária de energia no Brasil, para suprir consumidores afastados das redes de distribuição convencional, e demonstra de forma operacional o funcionamento de configurações possíveis de serem adotadas na execução de sistemas similares. Nos ensaios realizados empregam-se dois modelos de controladores de carga associados a um gerador com 6 módulos de 36 células, com cada configuração monitorada por três dias, ocasionalmente não consecutivos, mas com horas de sol pleno próximas. Considerou-se para cada configuração o suprimento de uma mesma curva de carga, simulando-se um perfil de demanda correspondente a consumidores ribeirinhos na região amazônica. Para ensaios das diferentes configurações propostas, desenvolveu-se também uma infraestrutura para facilitar a comutação entre as configurações e implantou-se um sistema de aquisição de dados para monitoração de parâmetros elétricos (c.c. e c.a.), bem como de parâmetros ambientais (temperatura e irradiância). Os ensaios foram realizados na área externa de testes do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas da Universidade Federal do Pará, localizado na cidade de Belém-Pará-Brasil. A partir das medições, realizou-se a avaliação de desempenho operacional das configurações, computando-se os dados de energia consumida e produzida e a verificação da eficiência no seguimento do ponto de máxima potência. A configuração que empregou controlador de carga com tecnologia de segmento do ponto de máxima potência registrou um melhor desempenho na produção de energia e a administração do fluxo de carga. Além de apresentar, nos testes feitos, uma eficiência no seguimento de máxima potência aproximadamente 7% maior que outro controlador de carga sem esta tecnologia.

EQUIPAMIENTO SOLAR SUSTENTABLE PARA EL ESPACIO PUBLICO

Luis Vera, Claudia Pilar — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

This article presents the results of the technological design, manufacture, assembly and evaluation of use, sustainable solar equipment for public space. The general objective is the design of equipment powered by solar energy to promote the use of renewable energies in the community. For this, aesthetically pleasing technological devices were designed, with low maintenance, high durability, with anti-vandalism criteria, portable and easy to assemble and install, materialized through components available in the regional market. The hypothesis that guides this research and development project is that for the population to accept renewable energies it has to interact with them, for example, from the satisfaction of daily needs. A valid alternative to promote this interaction are the equipment for public and community use, using materials available in the region such as metal and wood, and integrating different functions in a single device. For the design, the premises of Design Thinking (DT) were implemented in two design lines: one made of metal (called EUsolar) and another in wood (called IRU). In both cases they are Autonomous Photovoltaic Systems with designs of bus stops, stalls and solar chargers. The solar charger of each of these lines was manufactured and assembled in public spaces in the Northeast Region of Argentina (NEA), which allowed to verify the prototypes in real conditions of use. To know the perception of users, an anonymous survey was carried out that resulted in a high valuation of the initiative in terms of its usefulness, its aesthetics and the application of renewable energy in public facilities.

ANÁLISE DA MELHORIA DE GERAÇÃO DE ENERGIA EM UM SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO EM PORTO VELHO MEDIANTE A LIMPEZA PERIÓDICA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia solar tem sido muito difundida no mercado atualmente, tanto pelo fator econômico quanto pela sustentabilidade, pois se trata de uma fonte de energia renovável e que permite aos usuários dela produzirem sua própria energia, reduzindo assim o valor pago a concessionária. Porém este tipo de energia possui uma eficiência inferior se comparado a outras fontes existentes, e qualquer método que mantenha ou aumente a eficiência da geração solar fotovoltaica é benéfico para o sistema. A sujidade é um dos fatores que mais vem impactando na geração de energia solar fotovoltaica. E ainda não existe um modelo de manutenção periódica para cada região do Brasil (CARDOSO,2021). Deste modo a pesquisa consiste em realizar a limpeza periódica no sistema de geração fotovoltaica do Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Rondônia, levando em consideração o clima da região e realizar comparação entre os módulos fotovoltaicos que foram limpos periodicamente e o que não foi limpo, com o intuito de verificar se há uma diferença de eficiência ocasionada pela sujidade e estabelecer um planejamento de manutenção/limpeza periódica para o sistema de geração fotovoltaica. Sendo assim é possível afirmar que a sujidade influencia na eficiência do sistema e que para a região de Porto Velho, reduzindo em aproximadamente 1% da geração do sistema. Realizar uma limpeza ao mês no verão e uma limpeza a cada dois meses no inverno é o suficiente considerando o local de instalação.

IMPACTOS DO DIMENSIONAMENTO DO INVERSOR NA ATRATIVIDADE FINANCEIRA DE UMA USINA FOTOVOLTAICA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um método para avaliar o impacto do dimensionamento do inversor na atratividade financeira de uma usina fotovoltaica. O método desenvolvido pode auxiliar na tomada de decisão técnica e financeira em etapas conceituais do projeto da usina FV. Foram projetados quatro cenários de usinas FV, com fatores de dimensionamento do inversor variando entre 1,15 e 1,30, optando pela potência CC total da usina como equalizador dos cenários. Os resultados foram divididos em dois cenários, de acordo com o valor da TUST considerado, com e sem incentivo às fontes renováveis. A análise da atratividade financeira do retorno do investimento foi realizada com auxílio de indicadores financeiros, tais como, VPL, TIR e Payback. Para o Cenário 1 (com incentivo), a usina com FDI de 1,20 apresentou o maior VPL, enquanto para a TIR e payback houve empate entre FDI de 1,20 e de 1,25. Sem incentivo na TUSD, a usina com FDI de 1,30 mostrou maior atratividade financeira para os três indicadores analisados.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DE CARPORTS COM DIFERENTES TECNOLOGIAS FOTOVOLTAICAS

Fausto Batista Felix Silva, Nicolli Sperança Silveira — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho apresenta uma comparação da geração de energia e índices de mérito de dois carports com diferentes tecnologias, construídos na cidade de São José dos Pinhais/PR sob as mesmas condições de instalação. Os carports possuem uma potência instalada de 8,64kWp sendo divididos por um carport instalado por módulos fotovoltaicos (15 módulos Qcells 380Wp - 5700 Wp) e um carport com telhas solares (98 Telhas Solares 30 Wp - 2940 Wp). A análise foi feita com a produção de energia ao longo de 10 meses e mostra uma melhor eficiência de produção com um painel fotovoltaico de telhas solares construído a partir de módulos de filme fino (CIGS) chegando a ser 3,6% superior ao módulo de silício. O trabalho mostra também que módulos de silício, são levemente superiores à telha solar, porém com a análise feita, observa-se que módulos de filme fino apesar de terem um valor monetário superior ao módulo de silício, compensam sua utilização pelo ganho em geração de energia, menor impacto em áreas de sombreamento e flexibilidade de integração à estrutura devido aos aspectos construtivos.

ESTUDO DE SOLUÇÕES INTEGRADAS DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA, ARMAZENAMENTO DE ENERGIA E VEÍCULOS ELÉTRICOS

Aline Rodrigues, Giuliano Arns Rampinelli, Leonardo Elizeire Bremermann — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O consumo de energia elétrica e de combustíveis fósseis estão em constante crescimento, acarretando danos ambientais. Desse modo, para alcançar um desenvolvimento sustentável novas soluções devem ser buscadas. Neste artigo é proposta a integração de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída, armazenamento de energia e veículos elétricos como uma alternativa para reduzir o consumo de energia da rede elétrica. Os objetivos são simular e analisar a variação do consumo e faturamento de energia elétrica de uma unidade consumidora residencial real atendida em tensão monofásica no âmbito da tarifa branca e convencional. Assim, três cenários foram considerados, o primeiro consiste na unidade consumidora apenas conectada à rede elétrica, com sistema fotovoltaico conectado à rede (SFCR), e com SFCR com bateria integrada ao inversor com capacidade de 2, 4 e 10 kWh. O segundo cenário, contempla a adição de veículos elétricos como carga nas condições descritas no primeiro cenário. Por fim, o terceiro cenário, implementa o veículo elétrico como carga para o sistema, mas também como mecanismo de armazenamento e de gerador de energia nos horários de ponta, como proposto na tecnologia veículo para a rede. Para o primeiro cenário, os resultados apresentaram o menor valor de fatura da unidade consumidora com SFCR e bateria de 10 kWh no âmbito da tarifa branca. No segundo e terceiro cenário, a tarifa branca foi viável para todas as configurações propostas. Constata-se que a tarifa branca se tornou viável quando houve redução do consumo de energia da rede no período da noite, que são os horários de ponta e intermediário, postos tarifários mais altos na modalidade de tarifa branca.

DIFERENTES MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE NÍVEIS DE SUJIDADE APLICADOS EM DISTINTOS CLIMAS

João Gabriel Bessa, Leonardo Micheli, Eduardo Fernández, Florencia Almonacid — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A deposição de poeira na superfície dos módulos fotovoltaicos (FV) causa perdas significativas nos sistemas fotovoltaicos, com quedas de energia de até 50% em algumas regiões. Isso significa que pode levar a grandes perdas financeiras devido ao menor rendimento de energia dos sistemas fotovoltaicos e aos custos de Operação & Manutenção (O&M) mais altos e à incerteza no desempenho fotovoltaico. Portanto, monitorar e quantificar com precisão a sujeira é essencial para estabelecer um cronograma de limpeza ideal. O escopo deste trabalho é apresentar a metodologia de extração de perdas de sujidade em tempo real para sistemas fotovoltaicos (PV) localizados em distintas condições climáticas. Este trabalho descreve várias metodologias para quantificar as perdas de sujeira usando dados de desempenho fotovoltaico, sem a necessidade de estações de sujeira ou custos adicionais de mão de obra e manutenção. A aplicabilidade das distintas metodologias é validada nas distintas localidades, apresentando valores médios extraídos de índices de sujidade de 0.98 para Jaén e Nicósia e 0.99 para Sidirokastro. Esses dados explicitam as características climáticas de cada localidade, fator que afeta diretamente a análise da sujidade em sistemas fotovoltaicos.

APLICAÇÕES DA ENERGIA SOLAR EM COMUNIDADES CARENTES E RURAIS NO NORDESTE BRASILEIRO

Élida Fernanda Xavier Júlio, Sarah Luísa de Paiva Dias — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia solar tem se destacado entre as soluções de combate à escassez de combustíveis fósseis, à crise hídrica, a menor geração de energia por hidrelétricas, a emissão de gás carbônico na atmosfera e as consequências do aquecimento global. Sistemas que utilizam fontes alternativas e de baixo custo de operação, como os que utilizam energia solar, podem mudar esses cenários de crise e escassez em localidades desfavorecidas de infraestrutura. No Nordeste brasileiro, diante do elevado potencial solar nessa região, a aplicação da energia solar tem aumentado em diversos projetos. De um modo geral, os sistemas de energia proveniente do Sol são uma alternativa de autossuficiência para comunidades carentes e produtores rurais, promovendo uma melhor condição socioeconômica. Além disso, pode servir para combater o desperdício, minimização dos custos, geração de emprego, e gerar uma fonte de renda adicional. Algumas das implementações de sistemas de energia solar, que visam contribuir para essa população, são as que utilizam: sistemas de bombeamento solar de água para irrigação na agricultura familiar, dessalinizadores solares para produção de água potável, fogões solares para cocção de alimentos, e secadores solares para secagem de frutas.

PLANTAS FOTOVOLTAICAS PARA P&D EM PETROLINA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

No âmbito do Cresp – Centro de Referência em Energia Solar de Petrolina será implantada uma instalação fotovoltaica com potência total de 3 MWp, sendo 2,5 MWp numa instalação convencional de Silício cristalino, já em operação, conjuntamente com 0,5 MWp em diversas tecnologias de módulos FV e diferentes configurações, e que atualmente encontra-se em fase de implantação. Toda esta instalação será utilizada como infraestrutura para P&D+I e nela serão efetuados diversos experimentos, estudos e desenvolvimentos, incluindo a avaliação de desempenho comparativo de tecnologias FV, análise de qualidade de energia, modelagem computacional, análise de impacto de sujidades, análise de perdas por reflexão através de IAM (incidence angle modifier), técnicas de O&M, armazenamento e descarte de materiais, análise termográfica de módulos FV, traçado de curvas IV e modelagem da radiação. Uma descrição das instalações FV em implantação na chamada Planta Tecnológica do Cresp e dos experimentos e pesquisas previstos constituem os objetos do presente artigo.

ANÁLISE PRELIMINAR DA DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL HORIZONTAL NA CIDADE DE PORTO ALEGRE - RS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia solar apresenta um rápido e sustentável crescimento no Brasil ao longo dos últimos anos. A queda nos custos dos sistemas solares, regulamentação e os incentivos governamentais vem colaborando para o aumento de todos os tipos de aplicações de energia solar, sejam eles para geração de energia, iluminação, aquecimento e demais aproveitamentos. Observa-se do mesmo modo um aumento da demanda por dados mais detalhados e qualificados a respeito do comportamento da radiação solar na superfície terrestre com o intuito de aperfeiçoar o desempenho de projetos que utilizam essa energia como sua fonte principal. Apenas informações sobre os valores médios anuais ou mensais da energia solar disponível na superfície são insuficientes para a modelagem correta de sistemas de grande porte ou que utilizam armazenamento de energia. Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento da distribuição da radiação solar global diária horizontal na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul (Latitude -30,05 e Longitude -51,16), por meio de dados coletados entre 2001 e 2014 pela Estação Meteorológica Automática (EMA) do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A partir dos dados de radiação solar global horizontal tratados, qualificados e analisados, foram obtidas informações sobre a distribuição de frequência diária, mensal, sazonal e anual da radiação global diária horizontal. O valor médio anual acumulado para a radiação solar global horizontal diária foi de 1533 kWh/m² com desvio padrão de 65,26 kWh/m² e coeficiente de variação igual a 4,25%. As médias mensais integradas a partir dos valores diários apresentam valores máximos em janeiro (6,23 kWh/m²) e mínimo em junho (2,16 kWh/m²).

IMPACTO DA SUJIDADE NA OPERAÇÃO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE ELÉTRICA

Fernando Schuck de Oliveira, César Wilhelm Massen Prieb, Arno Krenzinger — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os módulos fotovoltaicos acumulam sujeira na sua parte frontal ao serem expostos à intempérie. Esta sujeira depositada provoca a diminuição do desempenho do sistema de geração em função da redução da irradiância que efetivamente atinge as células fotovoltaicas que compõem os módulos. As perdas por sujidade dependem das condições meteorológicas do local, das características da instalação e do entorno de onde foi instalado o sistema. Uma forma de quantificar o impacto destas perdas é através da taxa de sujidade, uma grandeza adimensional que representa a relação entre o desempenho real e aquele esperado se não houvesse sujeira sobre os módulos. Neste trabalho será apresentada a avaliação do impacto da sujidade em um sistema experimental, composto por cinco módulos de silício cristalino de 245 WP, instalado no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul na cidade de Porto Alegre.

BENEFÍCIOS À SOCIEDADE PROPORCIONADOS POR AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO E PELA AGREGAÇÃO DA MINIGERAÇÃO FOTOVOLTAICA À EDIFICAÇÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um método para avaliar, sob a ótica da sociedade, os benefícios proporcionados pela inserção de minigeração fotovoltaica e por ações de eficiência energética em sistemas de iluminação na edificação. Para uma unidade consumidora de titularidade da Universidade Federal de Santa Catarina, alimentada em média tensão, localizada no Campus Trindade da UFSC, além de medidas de eficiência energética em sistemas de iluminação foi projetado um sistema de minigeração solar FV de 711 kWp. No período analisado, os resultados mostraram que o sistema FV projetado geraria anualmente aproximadamente 908 MWh, equivalente à aproximadamente 54% do consumo anual de energia elétrica da UC no horário fora da ponta. Um projeto de eficiência energética em sistemas de iluminação nas edificações integrantes da UC foi realizado. Os resultados mostraram que a substituição das lâmpadas fluorescentes por lâmpadas de LED proporcionaria redução na demanda no horário de ponta RRP de 307,2 kW, economia anual de energia elétrica de aproximadamente 818,1 MWh, custo anual evitado pelo sistema elétrico devido à RPP de R$ 192.617,47 e custo anual evitado devido à energia economizada de R$ 361.248,42. A substituição das lâmpadas dos sistemas de iluminação interna das edificações integrantes da UC CDS Piscinas da UFSC por lâmpadas de LED proporcionaria ao setor elétrico um benefício anual de R$ 553.865,89. O custo anual total evitado que seria proporcionado por ações de eficiência energética em sistemas de iluminação e pela inserção da minigeração fotovoltaica na UC CDS Piscinas da UFSC, seria de aproximadamente R$ 954.811,45. Adicionalmente, através da inserção de geração FV na UC e das ações de EESI nas edificações pertencentes à mesma aproximadamente 784,09 tCO2 equivalente deixariam de ser lançados na atmosfera equivalente ao plantio de aproximadamente 3.400 árvores.

VALIDAÇÃO DE CONDIÇÕES PARA REALIZAÇÃO DE ENSAIOS DE CAPACIDADE DIÁRIA DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE BOMBEAMENTO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os resultados da avaliação de desempenho operacional de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento podem ser influenciados pelo número de dias de ensaio e pela contribuição da proporção de irradiação difusa (PD) ao longo do ensaio. Diante disso, foram analisados modelos de predição do volume bombeado diário a partir da irradiação global no plano do gerador fotovoltaico, utilizando-se modelagens de regressão linear simples. Para obter os dados para elaboração dos modelos, foram ensaiadas quatro bombas, duas de 1,5 HP e duas de 2 HP. Para todos os modelos desenvolvidos, a validação estatística foi feita por meio do Coeficiente de Determinação (R2), Valor-p da Análise de Variâncias (ANOVA) e Erro Médio Absoluto Percentual (MAPE). Dessa forma, inicialmente, para determinar-se o número mínimo de dias, desenvolveram-se modelos contendo todas as observações coletadas nas campanhas de medição e modelos contendo apenas seis (6) amostras, considerando apenas PD ≤ 25%. Para as quatro bombas, as modelagens de regressão desenvolvidas a partir de todas as amostras apresentaram [0,73 ≤ R² ≤ 0,95] e [1,26% ≤ MAPE ≤ 3,84%]; já para os elaborados com menor número de observações, obteve-se [0,89 ≤ R² ≤ 0,97] e [1,51% ≤ MAPE ≤ 2,25%]. Após essa validação do número mínimo de ensaios, realizou-se a análise estatística para modelos construídos com amostras reduzidas, mas diferentes PD’s (até 25%, 30% e 40%), a fim de verificar a influência desta variável sobre a qualidade dos modelos. Para as duas bombas com dados suficientes, considerando dias com PD ≤ 25%, obteve-se modelagens com [1,51% ≤ MAPE ≤ 1,97%]; para aqueles modelos com PD≤ 30%, verificou-se [2,03% ≤ MAPE ≤ 2,57%] e, para aqueles com PD ≤ 40%, observou-se [3,11% ≤ MAPE ≤ 4,54%]. Portanto, recomenda-se, para ensaios de desempenho de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento, a realização de, no mínimo, seis (6) dias de testes com PD ≤ 25%.

SITE ADAPTATION DA RADIAÇÃO GLOBAL HORIZONTAL PARA ESTAÇÕES SOLARIMÉTRICAS NA ARGENTINA E NO BRASIL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Estimar a radiação solar incidente sobre certa localidade durante vários anos é necessário para o desenvolvimento de projetos fotovoltaicos e heliotérmicos de geração centralizada. Neste trabalho, técnicas estáticas de regressão linear múltipla, redes neurais do tipo multilayer perceptron e quantile mapping são empregadas para ajustar séries de irradiância global horizontal (GHI) de longo prazo, utilizando medições em terra, procedimento conhecido como site adaptation. São utilizadas duas estações solarimétricas, uma na cidade de Petrolina, no Nordeste do Brasil, e outra na província de Salta, no sítio de El Rosal, Argentina, como estudos de caso. Dados da Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) e do European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) são empregadas como variáveis regressoras nos modelos estatísticos. São testadas duas diferentes divisões dos dados em calibração (80% das amostras) e teste/operação (20% das amostras), uma delas realizando a permutação temporal dos dados e a outra mantendo a componente temporal. Os resultados mostram que o site adaptation consegue melhores estatísticos para a estação de El Rosal (24,28% de nRMSD, -5,18% de nMBE e 1,00 de STDRatio), do que o modelo de referência da CAMS para GHI (34,67% de nRMSD, 19,28% de nMBE e 0,95 de STDRatio), enquanto que para a estação de Petrolina, os resultados obtidos (21,66% de nRMSD, 0,51% de nMBE e 0,92 de STDRatio) conseguiram resultados similares aos do modelo da CAMS (22,22% de nRMSD, 4,84% de nMBE e 0,98 de STDRatio); todos os estatísticos apresentados acima são para a divisão dos dados que mantém a componente temporal. Tanto para a estação de Petrolina quanto para El Rosal, os resultados obtidos com a divisão com permutação dos dados são mais acurados do que a que mantém a componente temporal.

GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA NO CONTEXTO DA ANÁLISE ENERGÉTICA DE UMA EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL PADRÃO NZEB PARA A CIDADE DO RIO DE JANEIRO

Valéria Henrique Vitória, Gilberto Figueiredo, Marcelo Jasmim Meiriño — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

As edificações representam uma parte significativa do consumo energético mundial. Uma proposta para minimizar esse consumo é a implementação de edificações com o conceito Nearly Zero Energy Building (nZEB). Este trabalho visa identificar a viabilidade técnica deste conceito segundo os padrões nacionais e as condições climáticas locais. A análise foi realizada com base em referências normativas atualizadas sobre o tema e com o uso de simulações energéticas através do aplicativo EnergyPlus, focando na envoltória da construção e tomando como base o projeto de uma edificação residencial unifamiliar localizada no Rio de Janeiro. Um modelo de referência foi contrastado com um modelo real com materiais disponíveis no mercado nacional de acordo com dois cenários: o primeiro apenas com o uso de ventilação natural e o segundo utilizando ventilação natural alternada com resfriamento artificial. Neste caso, o modelo real apresentou resultados 22% inferiores ao modelo de referência. Este modelo foi então associado a um fornecimento de energia solar fotovoltaica para aplicar um dos requisitos fundamentais de um nZEB: uso de fonte de energia renovável. A geração de energia foi obtida por meio dos três modelos de energia fotovoltaica existentes no aplicativo EnergyPlus. Os resultados apresentaram o forte potencial para a implementação do nZEB no Brasil.

DETECÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE FALTA EM REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA CONECTADA EM GERADOR PV USANDO LÓGICA FUZZY COM IDENTIFICAÇÃO PARAMÉTRICA ONLINE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Atualmente, a energia é vista como um produto essencial, o qual é quantificada através de suas características, tais como, qualidade, preço e acessibilidade. Para tal, as pesquisas envolvendo a qualidade de energia e em particular a detecção de faltas na rede elétrica, e principalmente na presença de geração distribuída, se tornaram mais intensivas para um mapeamento e correta de sua operação. Em vista disso, este trabalho apresenta o estudo de um método de detecção de faltas do tipo curto-circuito em redes de distribuição de energia elétrica com a presença de fontes de geração distribuída renováveis do tipo solar fotovoltaica. A metodologia para detecção e classificação de faltas proposta neste trabalho é baseada em análise de modelos paramétricos do tipo ARX (auto-regressivo com entradas externas) obtidos através de estimação de parâmetros via mínimos quadrados recursivo. Adicionalmente um sistema baseado em lógica fuzzy em vista da mudança online destes parâmetros classifica as faltas de curto-circuito com relação a sua gravidade entre monofásica, bifásica, trifásica e bifásica à terra. De modo a verificar a efetividade desta metodologia proposta procedeu-se à realização de exaustivos testes em simulação computacional aplicados a uma típica rede de distribuição elétrica de 3 barras, dois alimentadores e um gerador fotovoltaico (PV) de 250 kW. Por fim, os resultados obtidos comprovaram a efetividade do método proposto, sendo sistema de classificação fuzzy que foi projetado capaz de determinar o percentual adequado para classificação da falta detectada quanto a severidade da mesma.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DE DIFERENTES MODELOS DE ÁRVORE SOLAR FOTOVOLTAICA

Laura Coelho Antunes, Guilherme Amaral do Prado Campo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A matriz elétrica mundial está mudando, de forma gradativa, para um modelo mais sustentável, sendo a energia solar um destaque nos últimos anos. No Brasil, a utilização da energia solar tem crescido de forma gradativa e é esperado, que se torne uma das fontes mais importante da matriz elétrica, visto as condições favoráveis de irradiância. Diante disso, o presente trabalho optou por estudar a aplicação de sistema solar fotovoltaico em sistemas isolados, mas com uma configuração diferente dos convencionais, ou seja, ao invés de estudar e desenvolver um sistema no mesmo plano, foi decidido pela configuração do tipo árvore solar fotovoltaica. Ademais, foi realizado um breve estudo sobre os modelos de árvores presentes na literatura e, posteriormente, foram definidas as condições de operação para a análise de cinco modelos com diferentes formatos e inclinação dos módulos fotovoltaicos, que foram simulados através do software PVsyst©. Por fim, foram avaliadas a potência gerada, taxa de desempenho e fração solar sobre cada modelo. Além de compará-los com um sistema convencional de geração, no aspecto de geração elétrica e área ocupada e, com isso, concluindo que as árvores solares ocupam menos espaço e podem obter o mesmo desempenho dos modelos convencionais.

ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO EBUS DO LABORATÓRIO FOTOVOLTAICA UFSC

Laís Cassanta Vidotto, Aline Kirsten Vidal de Oliveira, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Cidades ao redor do mundo, inclusive cidades brasileiras, estão investindo cada vez mais em sistemas de mobilidade elétrica, visando reduzir o impacto do setor de transportes no aquecimento global. Desde 2017, o eBus 100% elétrico do laboratório Fotovoltaica UFSC opera em Florianópolis, associado a um sistema fotovoltaico e um sistema de armazenamento de energia com baterias (BESS) de segunda vida. O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade econômica do sistema do eBus em relação à um ônibus a diesel. Para isso, foram definidos cenários com e sem BESS, com diferentes tempos de vida útil para os ônibus, e analisadas 3 taxas mínimas de atratividade. O melhor resultado mostrou um Valor Presente Líquido (VPL) positivo de R$ 776.936,30, uma Taxa Interna de Retorno (TIR) de 19,56%, e um payback descontado de 4 anos e 11 meses. Por fim, foi realizada uma análise de sensibilidade para avaliar a variação nos indicadores financeiros ao alterar aspectos chave como o custo inicial do ônibus elétrico, o preço do diesel e o preço do BESS. Os resultados da análise de sensibilidade evidenciaram que o sistema de ônibus elétrico associado a energia solar é viável economicamente e, no melhor cenário, o tempo de retorno do investimento é de pouco mais de 2 anos com uma TIR de 58,53%. De forma geral, o BESS não representou um investimento interessante nas condições de contorno estabelecidas, pois mesmo considerando a redução no custo inicial do sistema este não resultou em melhoras significativas nos indicadores comparado aos outros cenários.

AVALIAÇÃO DE ESTRATÉGIAS PASSIVAS PARA AUMENTO DA PENETRAÇÃO DA GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA EM MINIRREDES HÍBRIDAS FV+DIESEL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O Brasil possui o maior sistema integrado de energia do mundo controlado por um operador centralizado, porém o norte brasileiro possui dificuldades geográficas de conexão na nessa rede centralizada. O país ainda possui 212 sistemas isolados, formando o denominado SISOL. Segundo a literatura, a penetração típica de geradores FV em sistemas isolados não automatizados varia de 10% a 20%; contudo, existem estratégias passivas que podem ser utilizadas em sistemas isolados não automatizados que buscam reduzir a variabilidade instantânea da energia solar, possibilitando o aumento na máxima penetração FV. Neste trabalho, são analisados os efeitos de quatro estratégias passivas para aumentar o nível máximo de penetração FV. Os resultados mostraram que, a divisão de potência do grupo gerador Diesel em múltiplos geradores proporcionaria penetração máxima FV de 21%; a dispersão geográfica dos sistemas FV proporcionaria penetração máxima FV de 30%; o uso de rastreadores de um eixo nos sistemas FV proporcionaria penetração FV máxima de 21% e o sobrecarregamento dos inversores FV proporcionaria penetração FV máxima de 24%.

ANÁLISE FINANCEIRA DA ENERGIA FOTOVOLTAICA NO MERCADO LIVRE DE ENERGIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A busca por economia dentro do setor industrial, onde a energia é um dos insumos que gera o maior custo faz com que esses consumidores busquem alternativas para reduzir despesas com energia elétrica. Dentro desse cenário temos possibilidades como eficiência energética, migração para o mercado livre de energia e investir em geração própria. Concomitante a isso temos o crescimento da introdução da energia solar fotovoltaica dentro do setor elétrico brasileiro, e uma das principais dúvidas do mercado é a inserção dessa tecnologia quando o consumidor também quer migrar para o ambiente de contratação livre (ACL) e assim ser chamado de autoprodutor. Esse artigo busca analisar os procedimentos para o consumidor se tornar autoprodutor e analisar a viabilidade da introdução da energia solar fotovoltaica no ACL, assim como, busca trazer de forma básica quais as principais mudanças entre os dois ambientes de contratação quanto a introdução da energia solar fotovoltaica. Buscando avaliar a viabilidade financeira em investir em energia fotovoltaica, gerando assim uma diminuição dos custos relacionados a energia elétrica e melhorando os indicadores ambientais da empresa, e consequentemente favorecendo competitivamente a empresa em relação a outras do mesmo setor.

MEDIÇÃO E INDICADORES DE QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA EM NANORREDE DE DISTRIBUIÇÃO C.C.

Jair Silva de Souza, Marcos André Barros Galhardo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A medição confiável de parâmetros elétricos é fundamental para a operação de qualquer sistema elétrico. Desta forma, quando se aborda a produção e utilização de energia elétrica em corrente contínua (c.c.), as aplicações neste ramo têm ganhado importância atualmente com a expansão de sistemas fotovoltaicos e sistemas de armazenamento em bancos de baterias. As tecnologias atuais são capazes de realizar tal tarefa, porém ainda há espaço para o desenvolvimento de normativas e meios mais econômicos e adequados para obtenção de indicadores da qualidade de energia elétrica em tais sistemas. Neste artigo são abordados alguns fenômenos de qualidade de energia elétrica (QEE) que podem estar presentes em redes operando em c.c., assim como técnicas de medição para aquisição de sinais elétricos nestas redes. Diante isto, expõe-se os requisitos considerados para o desenvolvimento de um protótipo de medidor digital com capacidade de registro de indicadores de QEE aplicado em uma nanorrede de distribuição em c.c. com tensão nominal de 24 V, suprida por geradores fotovoltaicos distribuídos e com energia armazenada em banco de baterias. Verifica-se que muitos fenômenos de QEE em redes c.a. se aplicam direta ou de forma análoga em redes c.c., assim, identificaram-se preliminarmente tais eventos presentes em uma nanorrede c.c. e buscou-se o desenvolvimento de um protótipo de medidor a ser implantado em tal nanorrede, capaz de registrar indicadores relacionados a eventos em regime permanente e transitório como ripple, variações de tensão de longa duração e transitórios oscilatórios.

ANÁLISE DE DESEMPENHO ATRAVÉS DO PERFORMANCE RATIO DE USINAS FOTOVOLTAICAS NA MESMA LATITUDE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Com o crescimento exponencial dos sistemas fotovoltaicos (FV) no mundo todo, a análise de desempenho se tornou ferramenta importante para maximizar o processo de geração. Na literatura, o Performance Ratio (PR) é o indicador mais utilizado, como condição contratual ou garantia no comissionamento de sistemas FV, como forma de avaliar o rendimento anual e como desempenho global na previsão de geração em plantas FV que participam de leilões de energia elétrica a médio e curto prazo. Nesse estudo foram analisadas, no período de janeiro/21 a dezembro/21, três usinas FV localizadas na cidade de Pesqueira-PE com características de geração similares, duas com módulos com tecnologia de silício policristalino e uma com módulo de silício monocristalino, de fabricantes distintos e diferentes perdas de potência por temperatura. O PR foi calculado pelos métodos IEC 61724 e National Renewable Energy Laboratory (NREL) que considera as condições sazonais no local de estudo, acrescentando a temperatura da célula no equacionamento. Os resultados mostraram que no mês de janeiro, onde se observou a maior temperatura ambiente anual, o PR é mínimo; com relação ao maior desempenho, cada usina apresentou um valor e em meses divergentes, possivelmente devido às perdas características de cada instalação. A usina B com módulos de tecnologia silício monocristalino apresentou valores de PR inferiores aos das usinas com módulos de silício policristalino. Além disso, o parâmetro não mostrou sensibilidade ao tempo de funcionamento, pois a usina C com seis anos de atividade exibiu valores de PR similares aos da usina A com dois anos de atuação. Ficou claro que nos meses de menor temperatura ambiente o PR tem valor elevado mostrando que a temperatura influencia fortemente na performance dos sistemas FV.

PERSPECTIVAS DE RESILIÊNCIA DE GÊNERO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Resiliência na área das ciências exatas é um conceito relacionado à capacidade de um sistema ou material de voltar, sempre que é forçado, à situação inicial. Nas ciências humanas, resiliência é a capacidade que permite ao ser humano se recuperar quando é submetido às adversidades, protegendo os indivíduos de desequilíbrios. Com este enfoque e na busca da resiliência, equidade de gênero e apoio no contexto do crescimento do mercado de energia solar no Brasil, foi fundada a Rede Brasileira de Mulheres na Energia Solar (Rede MESol) em 2019. Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados e discutir as principais ações da Rede MESol realizadas nos últimos dois anos com o intuito de modificar as perspectivas das mulheres do setor de energia solar para promover a resiliência. As principais ações realizadas foram: 1) pesquisas sobre a participação feminina no setor de energia solar; 2) produção de um vídeo para incentivar meninas a entrarem no setor; 3) elaboração de um manual de boas práticas para eventos e feiras do setor de energia solar; 4) publicações em revista, livro e congresso; 5) atividades de conexão de mulheres em eventos; 6) participação e produção de materiais para redes sociais e 7) formação de parcerias com diferentes instituições e organizações. Essas ações foram planejadas buscando tornar o setor de energia solar mais equânime e resiliente, sabendo que para avançar é preciso reconhecer as diferentes necessidades, vulnerabilidades e potencialidades existentes entre os grupos sociais, as diversidades de gênero, as distintas características étnico-raciais e de outros grupos populacionais específicos. Contemplando as diversidades pode-se desenvolver um setor de energia solar no Brasil mais eficiente, lucrativo e que aproveita todo o seu potencial de crescimento de inovação. Além disso, estará em consonância com a busca de uma transição energética efetiva, que contemple todas as formas de diversificação e sustentabilidade.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DA USINA FOTOVOLTAICA INSTALADA NA FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - UNB

João Paulo Carneiro Rodrigues, Fernando Cardoso Melo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este artigo tem por intuito realizar a análise de desempenho da Usina Fotovoltaica – UFV instalada na Faculdade de Tecnologia – FT da Universidade de Brasília – UnB durante o ano de 2021. Esta análise tem como base a comparação entre os resultados obtidos tanto por meio da simulação do sistema no software System Advisor Model – SAM, quanto pela obtenção dos dados lidos pelo sistema de monitoramento remoto fornecido pelos próprios inversores. Esta comparação tem como objetivo avaliar possíveis fontes de perdas não consideradas no modelo computacional, de forma a consolidar procedimentos para que tais modelos gerem resultados mais compatíveis com as plantas fotovoltaicas em condições reais de operação.

ESTIMATIVA DE IRRADIÂNCIA MÉDIA HORÁRIA A PARTIR DE IMAGENS DO SATÉLITE GOES-16 BASEADA NO MODELO DE TARPLEY DE 1979

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A irradiância solar incidente na superfície é o fator ambiental preponderante que influencia na potência de saída de uma central fotovoltaica (SABINO, 2019). A estimativa de irradiação, ou irradiância solar por meio de satélites meteorológicos vem se apresentando como uma alternativa tanto para avaliação de uma pré viabilidade de projetos de usinas fotovoltaicas, sendo esta utilizada como parâmetro de entradas em softwares que simulam a produção das usinas e o fator de capacidade do local, quanto também para ser amplamente utilizada na literatura como variável de entrada em trabalhos de modelos de previsão do recurso solar. Este trabalho tem por objetivo estimar a irradiância solar obtida a partir das imagens do canal visível do satélite geoestacionário meteorológico GOES-16 utilizando o modelo proposto por TARPLEY (1979). Para este estudo foram escolhidas duas localidades no estado de Pernambuco (Recife e Petrolina) e uma localidade próxima à Pernambuco no estado da Bahia (usina fotovoltaica flutuante no lago de Sobradinho). As estimativas horárias de irradiância para a localidade de Petrolina apresentaram desvio nRMSE menores que 15% e as demais localidades aproximadamente 20%.

VALIDATION OF 441 TYPICAL METEOROLOGICAL YEAR (TMY) CREATED WITH INMET/BRAZIL STATIONS DATA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Renewable energy sources are essential to solve the problem of scarcity of fossil fuels that we will face in the future, without compromising our quality of life. Yet, the deployment of these technology, especially solar energy, requires a detailed yield, economic and risk analysis to secure financing options. To do so, a set of specialized software (or tools) are used, requiring meteorological and irradiation data as input, known as typical meteorological year (TMY). Recently, our group generated 441 TMY files from the data of the largest weather station network in Brazil, operated by the National Institute of Meteorology (INMET). The authors used the BRL-Brazil separation model to estimate the diffuse and direct normal irradiance and applied the Sandia Method to generate the TMY files. Although the authors generated and provided TMY files across Brazilian territory, it lacks a thoroughly analysis of the accuracy of the generated TMY files and the original data of the INMET station. Cross-validation between the irradiance values in the TMY files and the irradiance data provided in the Brazilian Solar Atlas. The TMY were validated comparing the yearly and monthly means of daily GHI totals from the files against the values provide by the Brazilian Solar Atlas. Small differences were found, with TMY yearly means of GHI differing an average 2% in relation to the Atlas, with maximum deviations are not larger than 10%. Regarding the DNI and DIF values from the TMY, the deviations between the TMY and the Solar Atlas were significantly larger than the deviations found for GHI. This can be explained by the inherent uncertainty in DNI and DIF methods of estimations used to generate the TMY files (BRL-Brazil) and in the Solar Atlas (Brasil-SR). After this validation study, it can be said that Brazil has a database with TMY for 441 cities with known uncertainties, all of which can be used to support solar studies on a continental scale.

ANÁLISE DO SOMBREAMENTO ENTRE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS NA CIDADE DE NATAL/RN

Micaela de Freitas Andrade, Gabriel Ivan Medina Tapia — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A importância da energia elétrica é observada no cenário mundial, a partir do aumento acelerado de capacidade instalada e do consumo. O setor se divide entre diversas áreas de pesquisa e, atualmente, o avanço do desenvolvimento da energia solar têm atraído muitos investimentos e estudos. Aliado a isso, a busca por diminuição das perdas e ganho de eficiência dos módulos fotovoltaicos na geração de energia, faz com que a análise de sombreamento seja de fundamental importância para o dimensionamento ideal de um projeto. Sabendo que o sombreamento não somente interfere na eficiência, como também na utilização de espaço físico, este trabalho propõe o estudo do comprimento de sombra para painéis fotovoltaicos, analisando sua inclinação, ao longo de um ano na cidade de Natal/RN com o uso do software Engineering Equation Solver. Entre as inclinações analisadas, a configuração mais adequada foi a de inclinação igual a 10°, visto que entre as configurações de menor comprimento de sombra ela é a que também facilita a limpeza dos painéis pela ação da chuva.

DEGRADAÇÃO INDUZIDA POR POTENCIAL (PID) EM MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os módulos fotovoltaicos (FV) em usinas de energia devem suportar altas tensões de polarização entre as camadas que compõem os módulos e a estrutura de montagem em que se encontram os módulos. Assim, esta alta tensão tem aumentado a degradação de módulos em campo prejudicando o desempenho do módulo fotovoltaico, ocasionando um grande problema para a indústria fotovoltaica. Este estresse de alta tensão resulta na degradação induzida por potencial (PID – potencial induced degradation). Neste artigo será fornecida uma revisão da literatura, tendo como objetivo fornecer uma visão geral das pesquisas que foram realizadas para a compreensão do PID e a situação atual da pesquisa sobre o tema para módulos FV de silício cristalino. Este artigo consiste em três partes. Na primeira parte, são discutidas as possíveis causas do PID e o mecanismo de como essa degradação atua nos módulos de silício cristalino (c-Si), examinando como a temperatura, umidade e tensão estão correlacionadas no avanço do PID. Na segunda parte são abordados os testes usados atualmente para a avaliar a durabilidade de módulos FV para PID. Na terceira parte são apresentadas medidas preventivas contra PID a nível de célula, módulo e sistema.

PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA DE FORNOS SOLARES PARA COCÇÃO DE ALIMENTOS ENQUANTO ALTERNATIVA DE DIMINUIÇÃO DOS IMPACTOS AMBIENTAIS GERADOS PELAS ENERGIAS POLUENTES

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O consumo cada vez mais crescente de energia, a elevação dos preços da energia elétrica e dos combustíveis fósseis, associada ao perceptível aumento da consciência ecológica mundial, tem levado a humanidade a buscar na natureza formas de transformação de energia capazes de suprir suas necessidades. Nesse panorama, a energia solar vem ganhando cada vez mais adesão em razão de sua característica inesgotável, mostrando-se eficiente e competitiva, seja por aproveitamento fotovoltaico, térmico ou arquitetônico. Assim, o presente trabalho apresenta a tabulação dos depósitos de patentes registrados nos principais bancos de propriedade intelectual, cujos objetos sejam fornos para cocção de alimentos que utilizem energia solar, bem como, expõe uma análise quantitativa a fim de discutir a difusão do produto nos diferentes países e mercados. A referida prospecção tecnológica foi pesquisada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), no European Patent Office (Espacenet) e no United States Patent and Trademark Office (USPTO) e os depósitos de patentes foram agrupados por base nas datas de registro e na origem dos depositantes, sendo analisados nessa perspectiva. Os resultados demonstraram que essa temática se configura em um nicho de pesquisa em ascensão, dada a evolução dos pedidos de patentes nos últimos anos o que ratifica a importância da presente pesquisa e do anseio de desenvolvimento de novos fornos solares, o que pode gerar grandes frutos não apenas econômicos, mas, também, ambientais e sociais, configurando-se, portanto, como uma tecnologia social de desenvolvimento sustentável.

ANÁLISE PRELIMINAR DO COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO DA IRRADIÂNCIA DIFUSA ENTRE TRÊS DIFERENTES TECNOLOGIAS

João Pedro Frederico de Abreu, Sylvio Luiz Mantelli Neto, Ricardo Ruther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A irradiância difusa e o seu monitoramento contínuo com qualidade, é de extrema importância não somente para a área climática, mas também para a de energias renováveis. Entretanto, dados de irradiância difusa precisos demandam um alto investimento na estrutura, operação, instrumentação e manutenção durante o processo de medida. Por estes motivos, certas estações de monitoramento não dispõem de operadores, recursos ou equipamentos precisos para seu uso, e é muito comum ocorrerem falhas na série de dados. O presente trabalho tem como objetivo comparar três sistemas disponíveis no mercado com custos diferentes, com o objetivo de estabelecer uma equivalência entre eles, utilizando métodos estatísticos e dados reais, para preencher eventuais falhas nos dados. Os resultados desta comparação indicaram que a metodologia permite estabelecer a equivalência a partir de uma equação de correção utilizando um sensor de referência com bons resultados. Mas a equivalência entre eles deve ser utilizada com critério por causa das diferentes incertezas entre os sensores e resolução temporal dos dados, caso a equação seja utilizada para substituir dados em intervalos perdidos por problemas operacionais.

SITE ADAPTATION

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Para análise locais, o recurso solar é melhor avaliado por meio de medições em estações solarimétricas em solo, porém, quando a distância para a estação mais próxima é elevada, a avaliação do recurso solar por meio de dados de satélites (séries históricas) se torna a opção ideal, principalmente para análises regionais ou continentais. Apesar de métodos baseados em satélites apresentarem altos níveis de confiança, ainda podem apresentar diferenças significativas quando comparados a valores medidos por estações em solo. Com o objetivo de assegurar a confiabilidade dos resultados de geração FV no local, métodos de correção de dados de satélite, conhecidos como site adaptation, utilizando dados medidos em solo por um curto período de tempo, são implementados. A finalidade destes métodos é minimizar o erro e melhorar o desvio entre os dados derivados de satélite e medições em solo. O objetivo deste trabalho é apresentar a aplicação do método de site adaptation de regressão linear para dados medidos na estação solarimétrica do Laboratório Fotovoltaica/UFSC. Adicionalmente, foram aplicadas complementações deste método dividindo-se os dados em dias de céu claro e nublado e, posteriormente, por faixas de irradiância. Foi observado que o método de regressão linear apresentou erros relativos de 22,35% (rRMSE) e 1,61% (rMBE). A metodologia de divisão dos dias de céu claro apresentou uma melhora de 0,1% no rRMSE e 0,14% no rMBE. Por fim, a metodologia de divisão por faixas de irradiância apresentou um resultado de rRMSE 0,88% pior e um rMBE 0,6% mais próximo à tendência ideal.

MÉTODOS DE PREVISÃO SOLAR INTRA-HORA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

As tecnologias de geração de energia solar, como os sistemas fotovoltaicos e concentradores de energia solar, dependem quase que exclusivamente da incidência direta da radiação solar. Esse recurso, visto da superfície da Terra, possui uma variação conforme condições de sombreamento por nuvens. As nuvens são capazes de baixar drasticamente em poucos minutos a radiação solar direta, assim trazendo variações abruptas não planejadas na geração e distribuição de energia. Sendo assim, para inserir cada vez mais essas tecnologias às redes de distribuição, torna-se necessário prever interrupções de geração de energia provenientes de sombreamentos, para que outro sistema de geração de energia, que não dependa exclusivamente da irradiação solar direta, seja iniciado. O intuito deste trabalho foi desenvolver inicialmente uma revisão sistemática da bibliografia e uma análise bibliométrica sobre previsão solar de curto prazo, a partir de artigos presentes nas bases de dados da Scopus e Web of Science. Foi utilizada uma combinação de palavras-chave, de forma a conhecer os principais métodos que vem sendo discutidos, os principais pesquisadores da área, onde essas pesquisas então sendo desenvolvidas e a que ponto estão as pesquisas em relação as previsões. Por fim, foi feito uma busca em bases de dados de publicações nacionais, com o intuito de enfatizar alguns dos principais trabalhos desenvolvidos neste tema em questão no Brasil.

GERAÇÃO DE SÉRIES SINTÉTICAS DE RADIAÇÃO SOLAR A PARTIR DE DADOS DE INSOLAÇÃO HORÁRIA NO NORDESTE BRASILEIRO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Séries de radiação solar são fundamentais para o dimensionamento de projetos solares fotovoltaicos. Um método de leitura automatizada de heliogramas permitiu a geração de um banco de dados de insolação horária. Os dados de insolação horária de 13 estações climatológicas serviram para o ajuste do modelo de Angström-Prescott e permitiu a estimativa de dados de radiação solar mais precisos. Os valores de desempenho do modelo de Angström-Prescott modificado tornaram explícito o melhor desempenho do método proposto a fim de estimar a radiação global. Dessa forma o método proposto pode ser utilizado em localidades que não dispõem de equipamentos mais sofisticados como é caso das medições realizadas por piranômetros. Além de mostrar que o dado contido no heliograma possui muito mais informações capazes de serem exploradas e aproveitadas no contexto de geração de séries sintéticas de radiação solar com eficiência muito maior.

INTEGRAÇÃO DE SISTEMA DE ARMAZENAMENTO EM USINA HÍBRIDA EÓLICA-SOLAR

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A geração de energia elétrica por meio da utilização de fontes renováveis tem crescido consideravelmente ao longo dos últimos anos. Especialmente no Brasil, as fontes solar e eólica têm se destacado devido à alta disponibilidade de irradiação solar e vento existente no território nacional. Entretanto, essas fontes possuem uma característica intermitente em sua produção de energia, demandando alternativas para estabilização das curvas de geração. A combinação de usinas de diferentes fontes de geração e o uso de bancos de baterias surgem como modelos promissores para otimização da geração. Este trabalho, fruto do projeto P&D+I, visa o dimensionamento de um sistema de armazenamento de energia utilizando baterias de lítio, com objetivo de controlar a curva de geração de uma usina híbrida eólico-solar, analisando a condição do controle do curtailment, as ultrapassagens superiores e inferiores dos limites estabelecidos no estudo e o custo do sistema de baterias. O estudo avaliou a inserção de baterias em uma usina híbrida hipotética de 1,5MW eólico e 1MWp fotovoltaica. Três cenários com diferentes capacidades de armazenamento de energia foram avaliados: 1,2 MWh, 1,4 MWh e 1,8 MWh e todos demonstraram melhoria no desempenho da planta, em termos de controle do curtailment da geração, quando comparados à usina híbrida sem armazenamento. Dentre os sistemas comparados, o armazenamento de 1,4 MWh apresentou a melhor atenuação de excedente vinculada ao retorno financeiro da planta, exibindo o melhor custo-benefício.

IRRADIÂNCIA ESPECTRAL EM PETROLINA - BRASIL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Medições de irradiância solar espectral trazem um maior detalhamento sobre o comportamento da radiação solar, sendo importantes na análise da geração fotovoltaica. Neste trabalho, foi realizada uma caracterização do espectro da irradiância global horizontal para a cidade de Petrolina, utilizando mais de 100 mil medições da irradiância espectral com alta resolução (1 nm) na faixa de comprimento de onda de 300 a 1700 nm, obtidas entre setembro de 2018 a julho de 2021. Foi analisado o impacto da massa de ar na intensidade e no formato da distribuição espectral da irradiância solar de céu claro. Além disso, foi obtida a proporção das componentes da radiação ultravioleta, luz visível e infravermelha do espectro local e como elas são afetadas com a massar de ar. Através dos espectros observados, foi possível também analisar o comportamento médio da distribuição espectral da irradiância sob efeito de cloud enhancement. Além da caracterização do espectro local, simulações da irradiância espectral obtidas com o software SMARTS2 foram validadas para momentos de céu claro. Foi observado que o erro do modelo SMARTS2 aumenta com a massa de ar e possui valores mais altos para a faixa de radiação ultravioleta. O valor da raiz do erro quadrático médio normalizado pela média das observações (nRMSE) para as simulações do SMARTS2 foi acima de 10 %, porém, ao considerar o valor de energia integrado total e seu impacto na energia absorvida pelas tecnologias fotovoltaicas de silício monocristalino, silício amorfo, telureto de cádmio e módulos formados pelo polímero orgânico P3HT:PCBM, o valor do nRMSE ficou em torno de 3 %.

ANÁLISE COMPARATIVA DE DESEMPENHO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO SIMULADO COM AS FERRAMENTAS PVSYST E SAM (SYSTEM ADVISOR MODEL)

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Para garantir a viabilidade econômica dos sistemas fotovoltaicos, a previsão de geração de energia é essencial, sendo feita com auxílio de softwares de simulação fotovoltaica. Dessa forma, são necessários softwares eficientes, com confiabilidade garantida em termos de estimativa de geração de energia. Dentre os softwares mais populares, o System Advisor Model (SAM) é um dos poucos softwares gratuitos. Assim, o presente trabalho propõe simular um sistema fotovoltaico no software SAM e comparar com o software PVsyst, sendo considerado uma solução referência no mercado. Para isso, foi utilizada uma instalação fotovoltaica com uma potência instalada de 336,96 kWp no Ginásio Multidisciplinar da UNICAMP como referência. Este sistema foi implementado a partir da iniciativa do programa Campus Sustentável, o qual possui o objetivo de realizar estudos sobre eficiência energética e inovação na universidade. Ao todo, foram realizadas três simulações, sendo duas com software distintos, com o banco de dados do Meteonorm, e a terceira foi feita com o SAM, com o NSRDB. Os resultados das simulações foram comparados com os valores reais de geração mensal do sistema fotovoltaico, ao longo de doze meses. As comparações tiveram o objetivo de identificar qual o software é o mais otimista e o mais conservador, a precisão dos softwares em relação aos dados da geração real e dos valores de referência na literatura. Conforme os resultados obtidos, a simulação mais conservadora foi o SAM com os dados meteorológicos do Meteonorm e a mais otimista também foi com o SAM, mas com os dados do NSRDB. Com relação ao erro percentual médio anual, o PVsyst obteve +6,36% de erro, o SAM com o Meteonorm obteve +11,18% e o SAM com o NSRDB, -1,21%. Dessa forma, somente a segunda simulação ficou acima de ±10%, limite proposto pela literatura, enquanto as outras mostraram resultados mais próximos da geração real.

VIABILIDADE ECONÔMICA DE SUBSTITUIÇÃO ENERGÉTICA PARA AQUECIMENTO DO ÓLEO COMBUSTÍVEL EM UMA TERMELÉTRICA NO NORDESTE BRASILEIRO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A atuação das usinas termelétricas do Brasil serve como mecanismo de segurança energética nacional, complementando e atendendo períodos com menor disponibilidade de oferta interna de eletricidade. Quando as usinas termelétricas a óleo combustível não estão em operação, necessitam manter o óleo aquecido e para isso utilizam caldeiras e outras alternativas para aquece-lo. Por meio do estudo de caso em uma termelétrica na Paraíba, analisou-se comparativamente a viabilidade econômica de uma caldeira a gás natural e um sistema de aquecimento solar de média temperatura do tipo Fresnel. Os indicadores de viabilidade econômica utilizados foram: Valor Presente Líquido (VPL), Custo Anual Uniforme Equivalente (CAUE) e Custo Nivelado de Energia (Levelized Cost Of Electricity – LCOE). A partir do investimento inicial da caldeira de R$ 1.148.679,82 e dos coletores solares de R$ 10.781.417,00. Para um horizonte de planejamento de 25 anos, a caldeira a gás natural demanda anualmente de investimento em combustível, operação e manutenção, enquanto o sistema solar Fresnel só necessita dos custos de operação e manutenção. O sistema de coletores solar possui um custo total de R$ 9.433.739,75 e evidencia-se um encarecimento da caldeira a gás natural, obtendo um custo total de R$ 55.651.069,86. Para uma TMA de 11,15% a.a., o VPL da caldeira a gás natural foi de - R$ 11.744.986,77 e o VPL do sistema do sistema Fresnel foi de - R$ 19.378.135,03. O CAUE da caldeira a gás natural foi de R$ 2.326.205,26 e o CAUE do sistema do sistema Fresnel foi de R$ 1.409.900,90. O LCOE mais preferível foi o do sistema Fresnel de 0,07193 R$/kWh.

PRONÓSTICO DEL DÍA SIGUIENTE DE LA RADIACIÓN SOLAR EN LA REGIÓN DE LA PAMPA HÚMEDA

Vívian Teixeira-Branco, Rodrigo Alonso-Suárez, Gabriel Cazes — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabajo evalúa las predicciones de radiación solar provistas por el modelo global GFS en diferentes sitios de la Pampa Húmeda. El análisis se realiza para el pronóstico de las primeras 24h del día siguiente utilizando medidas con calidad controlada. El modelo GFS presenta un mejor desempeño para la región que el procedimiento de persistencia tanto a escala horaria como para el integrado diario. No se observa variabilidad significativa de desempeño entre los sitios evaluados. A escala horaria el modelo presenta un sesgo hacia la sobreestimación y valores de rRMSD entre 27.2% y 37.2%. Para el integrado diario se encuentra la misma tendencia y un rRMSD entre 21.0% y 22.9%. La discriminación por distintas condiciones de cielo muestra que el desempeño del modelo empeora con el aumento de la nubosidad. Al considerar el funcionamiento bajo toda condición de cielo el modelo GFS presenta un peor desempeño que el modelo ECMWF para la región, pero es competitivo en condiciones de cielo despejado.

ANÁLISE DO DESEMPENHO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO COM RASTREAMENTO DE EIXO ÚNICO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Atualmente, os rastreadores solares têm sido uma presença constante em usinas fotovoltaicas (FV) de médio e grande porte, devido ao aumento no fator de capacidade proporcionado pelo seu uso, o que acarreta também no aumento da viabilidade econômica de projetos FV em geral. Estudos mostram que sistemas com rastreamento apresentam custos nivelado de energia (LCOE) menores se comparados com sistemas fixos. Assim, dos diversos tipos de rastreadores, os mais empregados no mercado têm sido os de eixo único horizontais com eixo de rotação na direção Norte-Sul (N-S) por terem justamente menor LCOE. Nesse contexto, o trabalho aqui proposto tem por meta, a partir de simulações, analisar como os parâmetros de desenho de um sistema fotovoltaico de 7,04 kWp com rastreamento de 1 eixo horizontal N-S podem afetar as métricas de performance energética. Os parâmetros de desenho analisados serão o uso do rastreamento em comparação a um sistema fixo, o ângulo de abertura do rastreador (variação angular correspondente ao movimento de rastreio), o distanciamento entre fileiras de módulos e a utilização de backtracking. A análise levará em conta os valores da energia CA (E_CA) injetada na rede, da produtividade (YF, final yield, em inglês) e do fator de capacidade como métricas utilizadas para comparação da performance energética entre sistemas fotovoltaicos com diferentes tecnologias. Em termos anuais, o aumento energético foi da ordem de 18% em relação a um sistema fixo inclinado a 10° voltado para o norte. O YF cresce até um ângulo de abertura de 110°; enquanto a distância entre fileiras de 10 m apresentou maior E_CA. Por último, verificou-se que a utilização de backtracking não trouxe benefícios significativos.

POTENCIAL DA ENERGIA SOLAR TÉRMICA E FOTOVOLTAICA NO SETOR DE LATICÍNIOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial do uso de energia solar no setor de laticínios. Para tal fim, foi projetado um sistema para produção de queijo para pequenos produtores na região Nordeste do Brasil, com capacidade para processar 200 L de leite. Inicialmente, o leite passa pelas etapas de aquecimento, pasteurização, refrigeração, fermentação e coagulação, os quais acontecem num único tanque. Posteriormente, o coágulo é moldado, e finalmente maturado. Desta forma, o sistema de processamento requer um tanque, com sistema de aquecimento e refrigeração, e uma câmara fria. O tanque foi projetado para ser aquecido usando Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), e resfriado empregando uma unidade condensadora acoplada a um trocador de bobina helicoidal. A câmara fria foi projetada para usar uma unidade condensadora. A proposta de inserção da energia solar foi através de um sistema termossolar para auxiliar o processo de aquecimento, e de um sistema fotovoltaico para atender as demandas energéticas dos sistemas de refrigeração. A análise de viabilidade econômica foi realizada usando as técnicas de Life Cost Saving (LCS), Payback e Taxa Interna de Retorno (TIR). Adicionalmente, foi determinado o potencial de aquecimento global relacionado em cada processo. Os resultados mostraram que o sistema de fabricação de queijo tem custos de implantação e operação anual de ≈R$41.000,00 e ≈R$24.000,00, respectivamente, considerando um ciclo de fabricação diária. A inserção da energia solar diminui o Global Warming Potencial (GWP) em 32,1% e requer investimento de ≈R$46.000,00 para reduzir os custos de operação em 48%, apresentando um payback de 2,4 anos e 6 anos para o sistema termosssolar e fotovoltaico, respectivamente.

ANÁLISE DA CAPACIDADE ENERGÉTICA MEDIDA EM UM SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE GRANDE PORTE EM DIFERENTES NÍVEIS DE POTÊNCIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Esse artigo apresenta a análise de capacidade energética medida com diferentes níveis de potência para um sistema de armazenamento instalado em Capivari de Baixo – SC (28,45°S, 48,97°L), com capacidade nominal de 1000 kWh e 1000 kW, junto a uma usina solar fotovoltaica de 3 MWp e uma usina eólica de 6,9 MW. O teste de capacidade realizado comum terço da potência nominal resultou em uma capacidade energética de 839,1 kWh, com uma temperatura máxima de operação de 24,44 ºC. Para o teste com metade da potência nominal foi obtida uma capacidade energética de 835,38 kWh, com uma temperatura máxima de 24,78 ºC. Já para o teste em potência nominal, a capacidade energética resultante foi de 824,45kWh , com uma temperatura máxima de 27,60 ºC. O PCS tem uma margem de erro fixa relativa à sua potência nominal (1 MW), portanto o despacho de potência tem oscilação máxima de 13% para o despacho em ⅓C, 6% para o despacho em ½C, e 2% para 1C. O sistema auxiliar possui um autoconsumo mínimo de aproximadamente 180 kWh por dia, que corresponde a 20% da capacidade total de armazenamento de energia do BESS.

ANÁLISE LCOE DE UM SISTEMA SIMULADO DE TORRE SOLAR NO MERCADO DE ENERGIA BRASILEIRO

Victor Lennin Porto Amorim, Raphael Vieira Pereira, Diego Cunha Malagueta — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Tendo em vista o cenário climático mundial e seus quadros de evidentes e abruptas mudanças, um caminho a se considerar é o da busca pela redução de emissão de gases de efeito estufa nas matrizes elétricas mundiais. O Brasil, apesar de possuir uma matriz rica em renováveis, com sua base hídrica e boa complementação de eólica e biomassa, vem expandindo neste século sua produção com termelétricas majoritariamente a gás natural, mas também com renovação do uso de carvão mineral em Santa Catarina. Com uma expansão do uso de energia solar através de painéis fotovoltaicos em curso, mas com poucas perspectivas para a heliotermia, este artigo tem o objetivo de comparar os custos de uma usina solar concentradora com usinas termelétricas no país. Utilizando como base o System Advisor Model (SAM), foi simulada uma planta do tipo Torre Solar localizada na cidade brasileira de Petrolina, no estado de Pernambuco. Diversos parâmetros foram levados em consideração para propor a instalação da usina como: condições locais de irradiação direta, condições climáticas e uma melhor infraestrutura. O estudo constatou que a usina de Petrolina tem um LCOE (Custo Nivelado de Energia) nominal de 149.9 US$/MWh comparado ao LCOE médio de termelétricas de 68,39 US$/MWh. Entretanto, a capacidade de armazenamento térmico não é precificada hoje pelo arcabouço regulatório do setor, e mudanças de políticas públicas podem fomentar a competitividade da heliotermia. O desenvolvimento de pesquisas em armazenamento de energia e em relação à produção dos elementos que compõem o equipamento são exemplos de ganhos além de valores monetários diretos.

TRATAMENTO HIDROTÉRMICO DE MANGAS AUXILIADO POR ENERGIA SOLAR TÉRMICA

Ailton Gonçalves da Silva, Claudemiro de Lima Júnior, Luis Arturo Gómez-Malagón — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O Estado de Pernambuco conta com Arranjos Produtivos Locais – APLs relacionadas a confecções, laticínios, gesso, vinicultura, entre outros, os quais requerem de calor de processo para aquecimento de água. No APL da fruticultura no município de Petrolina é empregado o tratamento hidrotérmico das mangas, o qual consiste na imersão da fruta num tanque com água quente (T > 46,1 °C) durante 90 minutos. Este tratamento é necessário para realizar o controle das moscas-das-frutas, o qual é exigido para que as mangas possam ser exportadas para países como Estados Unidos, Japão e Chile. Considerando que a energia empregada nesse processo é oriunda do gás natural, e que Petrolina possui índices de radiação solar apropriados para geração de calor de processo, o objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade técnica e econômica da inserção da energia solar como fonte de geração de calor de processo para atender as demandas desse setor industrial. A análise técnica do uso de coletores solares térmicos foi realizada usando o software TRNSYS. No software foram analisadas especificamente dois cenários. O primeiro foi para validação da simulação considerando o gás natural como única fonte de calor para o aquecimento da água, o qual é o processo atualmente utilizado, e o segundo foi considerando um sistema termossolar com tanque de armazenamento para auxiliar na demanda de calor do processo. A análise econômica foi realizada usando a técnica Life-Cycle Savings – LCS, a qual determina os ganhos obtidos pelo uso do sistema termossolar em função da área dos coletores, o payback e a TIR – Taxa Interna de Retorno. Os resultados mostraram que, por exemplo, a curva do LCS tem um valor máximo positivo quando a área dos coletores solares é de 360 m2 tendo um payback de 52 meses uma TIR de 2,57% a.m. mostrando atratividade do investimento.

DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO EM SEGUNDA VIDA DE BATERIAS LiFePO4

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A constante busca por meios de transporte urbanos menos poluentes fez com que a eletromobilidade ganhasse espaço no cenário internacional, tornando os carros/ônibus elétricos cada vez mais populares por serem conhecidos como “eco friendly”. Um problema muito comum para esse tipo de veículo é a constante troca de sua bateria, uma vez que, para aplicações automobilísticas, recomenda-se a substituição do equipamento quando este se encontra a 80% de sua capacidade nominal. O descarte das baterias além de ser um problema ambiental, visto que os metais pesados em sua composição podem contaminar o meio ambiente, também é um gargalo no setor das montadoras de carros elétricos. Uma forma de mitigar tais riscos é a reutilização destes equipamentos. Considerando o cenário apresentado, é proposto neste trabalho a reutilização de baterias de ônibus elétricos para desenvolver um sistema elétrico com tensão nominal de 51,2 V e capacidade total de 11 kWh. Testes experimentais mostraram que é possível alimentar uma carga de 110w por 100 h contínuas reutilizando baterias de ônibus sem haver perdas significativas em sua capacidade de atingir sua tensão nominal após o experimento.

A ARTE E A CIÊNCIA DA INTEGRAÇÃO DA ENERGIA FOTOVOLTAICA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO – PARTE 1

Isadora Pauli Custódio, Ísis Portolan dos Santos, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A crescente utilização de módulos fotovoltaicos (FV) nos envelopes das edificações vêm alterando as formas dos ambientes construídos. Com toda a informação técnica disponível, é possível alcançar uma qualidade de integração arquitetônica satisfatória; no entanto, para explorar o máximo potencial de integração da tecnologia fotovoltaica, características não-técnicas também devem ser consideradas. É necessário que arquitetos e engenheiros saibam como a utilização de módulos fotovoltaicos em edificações pode ser interpretada a partir de teorias de percepção arquitetônica. A tradição da crítica da arquitetura fotovoltaica é objetiva e explora as características visuais das construções. Entretanto, a essência da arquitetura é o vazio do espaço o qual pessoas experimentam. Este estudo é dividido em dois artigos: Parte 1: investigação teórica e Parte 2: estudo de caso. A Parte 1 define as interpretações tradicionais da arquitetura fotovoltaica e propõe um método para identificar como a percepção dos sistemas fotovoltaicos influencia a experiência espacial, ou seja, como eles afetam o movimento das pessoas nos espaços arquitetônicos. A proposta é ir além da tradição e completar os estudos existentes, já que a crítica arquitetônica deve considerar tanto as características visuais das construções quanto a teoria dos espaços vazios. A Parte 2 do trabalho demonstra a aplicação do método a um estudo de caso, as edificações do Centro de Pesquisa e Capacitação em Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina (Laboratório Fotovoltaica/UFSC). Os resultados pretendem servir de inspiração, expandindo o uso de módulos fotovoltaicos como forma de expressão arquitetônica e estreitando a lacuna entre cientistas e arquitetos.

A ARTE E A CIÊNCIA DA INTEGRAÇÃO DA ENERGIA FOTOVOLTAICA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO – PARTE 2

Isadora Pauli Custódio, Ísis Portolan dos Santos, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Para explorar o máximo potencial de qualidade de integração fotovoltaica no ambiente construído, características técnicas e não-técnicas devem ser consideradas. Em relação às questões não-técnicas, é necessário que arquitetos e engenheiros saibam como a utilização de módulos fotovoltaicos em edificações pode ser interpretada a partir de teorias de percepção arquitetônica. A tradição da crítica da arquitetura fotovoltaica é objetiva e explora as características visuais das construções. Entretanto, a essência da arquitetura é o vazio do espaço o qual pessoas experimentam. Este estudo é dividido em dois artigos: Parte 1: investigação teórica e Parte 2: estudo de caso. A Parte 1 definiu as interpretações tradicionais da arquitetura fotovoltaica e propôs um método para identificar como a percepção dos sistemas fotovoltaicos influencia a experiência espacial arquitetônica. Esta é a Parte 2 do trabalho, a qual demonstra a aplicação do método a um estudo de caso, as edificações do Centro de Pesquisa e Capacitação em Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina (Laboratório Fotovoltaica/UFSC). Os resultados pretendem servir de inspiração, contribuindo para a ampliação do uso de módulos fotovoltaicos como forma de expressão arquitetônica e para a redução da lacuna que existe entre cientistas e arquitetos.

ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO DE BATERIAS DE SEGUNDA VIDA RETIRADAS DE VEÍCULOS ELÉTRICOS

Matheus Hohmann, Aline Kirsten Vidal de Oliveira, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Devido ao crescimento do mercado de veículos elétricos e ao alto custo e impacto ambiental das baterias de íons de lítio, o conceito de segunda vida de baterias surge como uma alternativa para diluir o alto investimento econômico e ambiental realizado. Estas baterias descartadas da eletromobilidade ainda possuem alta densidade energética, o que permite que sejam utilizadas em novas aplicações com menor estresse energético, como em conjunto com geradores solares fotovoltaicos para contornar a intermitência de geração. Visando essas novas aplicações, surge a necessidade de avaliação e caracterização destes módulos de baterias, por meio do teste de capacidade que tem como objetivo definir a capacidade residual delas. Através destes testes é possível definir a viabilidade da criação de um banco de baterias de segunda vida com as células selecionadas, bem como especificações elétricas de operação do armazenador. Este trabalho visa analisar a viabilidade técnica da utilização de baterias de segunda vida, por meio da determinação das capacidades remanescentes de baterias descartadas de veículos elétricos Nissan LEAF que operaram como taxis na cidade de São Paulo durante cinco anos. A capacidade remanescente média encontrada nas baterias utilizadas foi de 60%, considerando a capacidade original, o que demonstra ainda uma alta densidade energética para novas aplicações estacionárias e garante a viabilidade técnica. Além disso, foi observada a variabilidade das capacidades medidas, oriundas das diferentes formas de utilização dos veículos elétricos dos quais as baterias foram retiradas. A variabilidade de estado de saúde das baterias também foi observada entre módulos retirados de um mesmo veículo, devido às diferenças de temperatura a que os módulos estão sujeitos dentro do veículo. A reutilização de baterias se mostra muito promissora devido à alta densidade energética ainda disponível e pela disponibilidade cada vez maior de baterias descartadas no mercado. Porém, a correta caracterização e seleção das baterias utilizadas é fundamental para um bom funcionamento dos sistemas a serem implementados.

ENERGIA FOTOVOLTAICA PODE MELHORAR O PROJETO DE TRANSPOSIÇÃO DA ÁGUA DO RIO SÃO FRANCISCO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os canais abertos de transposição de água em regiões quentes e áridas perdem quantidades significativas de água por meio da evaporação. É o caso do Projeto de Integração do Rio São Francisco (PISF). Neste trabalho, é proposta a cobertura dos canais com módulos fotovoltaicos (FV), para reduzir a evaporação. A pesquisa objetiva avaliar a quantidade de água economizada com essa tecnologia nos canais do PISF, a potência destes arranjos FV e quanta energia essas instalações podem produzir. Além disso, verificar se a potência é suficiente para abastecer as bombas de transposição utilizando energia solar durante os horários de pico de radiação substituindo a alimentação das bombas pela rede elétrica, melhorando a eficiência energética do projeto. Para atingir esse objetivo, o estado da arte da geração FV no Brasil e no mundo foi estabelecido a partir da literatura acadêmica e industrial. A geografia regional, meteorologia, irradiação e características sociais da região abrangida pelo projeto foram identificadas e descritas. Foram identificadas as características dos canais e demais cursos d'água do PISF e calculado o potencial solar. Em seguida foi avaliado se essas soluções podem ser usadas no PISF1. Arranjos fotovoltaicos cobrindo toda extensão de canais irão economizar até 25.000 m3/dia de água para abastecer a população carente melhorando sua qualidade de vida, além de gerar 1.200 GWh anuais.

ESTUDO PRELIMINAR DA INFLUÊNCIA DE JATOS NOTURNOS E DA SAZONALIDADE NO DESEMPENHO DE LONGO PRAZO DE PARQUES EÓLICOS EM TERRENOS COMPLEXOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho pretende analisar dados de campo e de reanálise em um período de 3 anos, para identificar como os jatos noturnos e os efeitos de grande escala impactam na produção do parque eólico. No complexo eólico de Campo Formoso I, localizado na Bahia (próximo a 10° 38′ S e 40° 42′ O), as turbinas da fileira traseira exibem um desempenho até 40% maior que as dianteiras durante o período noturno na maioria dos meses do ano do período entre janeiro de 2016 e dezembro de 2018, com exceção de alguns meses de clima frio e seco (julho e setembro). A presença de jatos noturnos pode causar esse aumento do desempenho durante a noite devido a uma interação com a topografia conforme descrito em outra investigação. Este trabalho considerou as variações climáticas anuais do nordeste brasileiro, e seguiu a sugestão de Medeiros et. al. (2021) que em sua pesquisa dividiu-as em duas estações principais, a estação chuvosa de janeiro a abril e a estação seca de julho a setembro, assim como o movimento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), podendo chegar a 14º N em agosto/setembro e 2º S em março/abril. A análise conjunta dos dados de campo e reanálise (ERA5), revelou que em alguns meses da estação seca (julho e setembro) os ventos de grande escala sobrepõem-se aos ventos de mesoescala do parque, fazendo com que as turbinas dianteiras produzam mais energia do que as traseiras. O trabalho pretende demonstrar como esses fenômenos foram identificados, relacionar a movimentação da ZCIT e as variações climáticas das estações com as mudanças do vento, e finalmente discutir sobre o impacto de tudo isso na geração do parque.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADO À REDE COM SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este estudo analisa o desempenho técnico de dois sistemas fotovoltaicos com sistemas de armazenamento em uma modalidade tarifária de Tarifa Branca. A análise foi realizada em uma unidade consumidora da concessionária EDP, em São José dos Campos e uma unidade da Celesc, no laboratório Fotovoltaica-UFSC. O estudo demonstrou o rendimento energético dos sistemas avaliados e as perdas energéticas geradas a cada ciclo de carga e descarga da bateria, a eficiência obtida incluindo todas as perdas do sistema foi de 84% em média, resultados importantes pois interferem diretamente na viabilidade econômica dos sistemas de armazenamento. A análise ocorreu em dois sistemas com perfis de consumo e geração fotovoltaicos diferentes e mostram que ambos os fatores não causaram diferenças na eficiência energética da bateria.

PROBLEMAS EM INSTALAÇÕES FOTOVOLTAICAS DE MICRO E MINIGERAÇÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os aumentos constantes no custo de energia elétrica e a redução no preço de sistemas fotovoltaicos têm feito com que o número de instalações no Brasil aumente de forma exponencial. Contudo, esse aumento rápido no número de instalações com frequência está associado a uma redução na qualidade das instalações. O presente artigo tem como objetivo apresentar esses problemas e indicar como preveni-los ou como remedia-los. Tais problemas podem ser divididos em três grupos: 1) Estruturais, 2) Elétricos e 3) Desempenho. Para cada grupo, foi construído um Diagrama de Ishikawa, com as respectivas causas-raiz.

ANÁLISE DE DESEMPENHO E SIMULAÇÃO DE MÓDULOS BIFACIAIS INSTALADOS EM ESTRUTURA DE SOLO MODULAR EM ALUMÍNIO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente trabalho visa realizar um estudo de produtividade e taxa de desempenho de módulos bifaciais instalados em estrutura fixa de solo na cidade de Florianópolis-SC (27,4°S, 48,4°O). As análises foram realizadas utilizando dados coletados dos inversores dos sistemas e da estação solarimétrica do laboratório Fotovoltaica-UFSC. Um estudo comparativo entre desempenho medido e simulado utilizando o software PVsyst também é apresentado. Além disso, o trabalho tem como objetivo verificar o desempenho de sistemas instalados no tipo de estrutura utilizada para a fixação dos módulos dos sistemas em questão, denominado pelo fabricante de EcoGround. A estrutura mencionada é modular e de fácil instalação, além de minimizar o uso de alumínio em seu design, contudo, ainda não é convencionalmente adotada no mercado fotovoltaico. Os resultados do estudo apontam que o desempenho final dos sistemas analisados se mostra bastante adequado para o clima local, com uma PR média de 90,9% para o período de um ano analisado. Apesar da inclinação da estrutura selecionada ser padronizada, o sistema apresentou uma produtividade elevada, com média de 1358,6 kWh/kWp.ano para o período avaliado.

AVALIAÇÃO DO USO DE NANOFLUIDO DE NITRETO DE TITÂNIO EM COLETOR SOLAR DE ABSORÇÃO DIRETA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O desenvolvimento de tecnologias relacionadas a coletores solares térmicos é fundamental para o progresso de uma matriz energética renovável. Nesse contexto, um avanço recente foi o uso de nanofluidos plasmônicos em coletores solares de absorção direta, que utilizam o próprio fluido de trabalho como elemento absorvedor de radiação solar. O uso dessa tecnologia, entretanto, é limitado pelo elevado custo de produção dos nanofluidos compostos por metais nobres. Neste trabalho, avalia-se numericamente o desempenho de um coletor de absorção direta com nanofluido de nitreto de titânio, que possui custo reduzido em relação aos nanofluidos de metais nobres. A interação das nanopartículas com a luz solar foi investigada explorando o Método dos Elementos Finitos no software COMSOL Multiphysics. O comportamento térmico do coletor foi avaliado utilizando Método das Diferenças Finitas no software MATLAB para solucionar a equação de um balanço energético em duas dimensões. A avaliação do coletor com nanofluido de nitreto de titânio teve como parâmetros de referência os desempenhos de coletores utilizando nanofluidos de metais nobres. Os resultados mostram que as partículas de nitreto de titânio exibem um espectro de absorção mais largo que os de metais nobres, o que tem como consequência uma melhor performance dos coletores de absorção direta utilizando o material proposto. Verificou-se que a eficiência térmica do coletor com nanofluido de nitreto de titânio alcança valores de até 79%, enquanto que os coletores com partículas de ouro e prata têm eficiências limitadas a 48% e 37%, respectivamente. Dessa forma, o nanofluido de nitreto de titânio se apresenta como um material promissor para o aumento da performance de coletores solares de absorção direta.

ANÁLISE DA OPERAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO DE 10kWp CONECTADO À REDE COM ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM CURITIBA

Juliana D’Angela Mariano; Jair Urbanetz Junior — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A integração de sistemas de armazenamento de energia pode reduzir os custos de eletricidade e fornecer flexibilidade e confiabilidade desejáveis para sistemas fotovoltaicos (FV), diminuindo as flutuações de energia renovável e as restrições técnicas. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo analisar a operação real de um sistema FV conectado à rede com armazenamento de energia para compensação no horário de pico. Para atingir os objetivos desta pesquisa, foi instalado um projeto piloto que incluiu um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede com Bateria (SFVCRB) de 10 kWp, inversores bidirecionais e banco de baterias, como parte de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) implementado na Universidade Federal de Tecnologia -Paraná (UTFPR) – campus Curitiba na sede da Neoville. A metodologia consistiu na análise de variáveis que interferem na operação deste sistema, tais como: perfil universitário detalhado de demanda e consumo, perfil de geração FV, bem como a interação entre gerador FV e sistema de armazenamento de energia, e a variação das oscilações de energia ao longo do ano. Adicionalmente, foi realizada uma simulação visando aumentar a profundidade de descarga do banco de baterias através do software Homer Grid. O perfil de demanda detalhado permitiu conhecer em profundidade os valores de pico acima de 80 kW, para dias úteis da universidade. Além disso, a análise do perfil de geração fotovoltaica confirmou que, embora a fonte FV seja bastante variável, a operação de despacho programado não sofre interferência da variabilidade e intermitência da fonte solar, pois o sistema foi projetado e programado para operar em paralelo com a rede elétrica. Em relação à energia consumida na universidade, obtiveram-se valores bastante significativos, em que o mês de julho apresentou o maior consumo para o ano base 2019, com um valor mensal total de 48.670 kWh. A estratégia operacional estabelecida para o banco de baterias com profundidade de descarga de 10% resultou em um ciclo de vida de 2.500 ciclos, podendo estender sua vida útil em aproximadamente 9,5 anos. Os resultados obtidos pela simulação mostram diferentes níveis de contribuição energética com percentual de 2,7%.

ANÁLISE DA GERAÇÃO COMPARTILHADA DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL

Allana de Moura Netto, Jair Urbanetz Junior — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A geração compartilhada se refere a um conjunto de consumidores, que estão em locais distintos, que se unem através de um consórcio ou uma cooperativa e instalam uma Geração Distribuída (GD) para usufruir dos benefícios dessa geração. Essa modalidade de GD, apesar de ainda ser incipiente no Brasil em relação à geração junto a carga e ao autoconsumo remoto, possui constatado potencial de utilização. Devido a isso, este estudo apresenta uma análise detalhada da geração compartilhada de energia elétrica no Brasil, principalmente com base em entrevistas realizadas com engenheiros de nomeadas empresas integradoras (Domínio Solar e Alexandria) e concessionárias de energia do estado do Paraná (Companhia Paranaense de Energia (COPEL) e Companhia Campolarguense de Energia (COCEL)). Com este estudo, foi possível caracterizar os atores que normalmente estão presentes em um consórcio/uma cooperativa de geração compartilhada e notar que o modelo de negócio que predomina atualmente no Brasil é aquele no qual o(s) investidor(es) e os consumidores não são as mesmas pessoas e o poder de decisão está centralizado. Também se constata que os procedimentos comerciais, contratuais e técnicos executados no caso de um projeto de geração compartilhada são similares aos processos para a implantação de uma usina de qualquer outra modalidade de GD, com algumas dificuldades burocráticas adicionais. Na pesquisa, foram identificados que existiram e ainda existem pontos dúbios na norma que abrange a geração compartilhada. Adicionalmente, são elencadas as vantagens da geração compartilhada para os consumidores as quais são, em sua maioria, financeiras. Para a concessionária, por outro lado, essa modalidade trouxe uma desvantagem que é a necessidade de atender eletricamente a GDs em regiões remotas, nas quais não existem cargas. Por último, o estudo verifica que apesar das demandas nas empresas instaladoras não serem muitas atualmente, as perspectivas futuras em relação à geração compartilhada são promissoras.

SIMULAÇÃO DE MESOESCALA DE VENTOS COM CARACTERÍSTICAS OFFSHORE UTILIZANDO OBSERVAÇÕES DE LIDAR EM UM PARQUE EÓLICO COSTEIRO NO NORDESTE BRASILEIRO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A previsão e simulação do tempo em regiões costeiras apresentam desafios de pesquisa vindo da limitação de modelos de previsão atmosférica em representar esse tipo de terreno. A função da eólica na transição energética desdobra-se em esforços coletivos de pesquisa para compreender ventos em regiões costeiras através da integração entre modelos espaço-temporais e dados medidos por técnicas de sensoriamento remoto, capazes de realizar medições em alturas elevadas como perfiladores LiDAR. Esse empenho busca a redução do custo na implementação de parques eólicos com foco em melhoramento de modelos numéricos a partir de um entendimento mais consistente entre diferentes parametrizações de camada limite e dos fenômenos característicos de regiões costeiras próximas ao trópico. Para tanto, o objetivo desse trabalho é avaliar o desempenho do modelo de mesoescala WRF na representação de ventos costeiros com característica offshore utilizando quatro diferentes configurações de camada limite e diferentes resoluções para os níveis verticais. A região estudada contempla a Usina Eólica de Pedra do Sal localizada na região costeira de ParnaíbaPI e apresenta predominância de ventos offshore que surgem da combinação dos alísios com a brisa marítima local. As simulações foram validadas com medições realizadas no parque por LiDAR e torre anemométrica. Os resultados revelam um bom desempenho do modelo para direção do vento e temperatura. Mais especificamente, embora as simulações apresentem uma defasagem de cerca de 2 horas para representar o ciclo diário do vento, a velocidade média do vento foi bem representada. Para o cisalhamento vertical, os modelos apresentam semelhança para altitudes superiores a 300 m e inferiores a 200m. Portanto, para a adequada estimação de recursos eólicos offshore próximo a regiões costeiras no Nordeste brasileiro, é necessário compreender e melhorar simulações de mesoescala, possivelmente utilizando alta resolução espacial.

ANÁLISE COMPARATIVA DE PRODUTIVIDADE ENTRE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE CDTE E MULTI-SI BIFACIAL INSTALADOS EM UM RASTREADOR DE UM EIXO

Nálisson De Bona, Marília Braga, Anelise Medeiros Pires, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Buscando avaliar a aplicação de novas tecnologias comercialmente disponíveis para geração fotovoltaica, esse estudo apresenta um comparativo de produtividade (yield) entre dois sistemas FV constituídos por módulos bifaciais de silício multicristalino e módulos de telureto de cádmio de última geração, ambos com 8 módulos cada e instalados em um rastreador de um eixo (horizontal). Os sistemas estão localizados no laboratório Fotovoltaica-UFSC, em Florianópolis-SC (27,4°S, 48,4°O). Doze meses de dados de potência, irradiação global horizontal e temperatura ambiente foram utilizados na análise, contemplando o período de maio de 2020 até abril de 2021. Mesmo com uma resposta espectral mais adequada para a região e um menor coeficiente de temperatura, o sistema CdTe apresentou uma produtividade anual de -3,4% comparado à produtividade do multi-Si bifacial, com a diferença mensal atingindo -6,6% no inverno e reduzindo para -1% no verão. No intervalo de tempo analisado, a temperatura ambiente ponderada pela irradiância anual foi de 24,5°C. O sistema bifacial foi superior em todos os meses do ano, mesmo instalado sobre um solo de grama curta, que não é otimizado para essa tecnologia. É importante destacar que as condições climáticas, ambientais e construtivas do sistema avaliado não podem ser generalizadas, principalmente quando comparadas a regiões onde são implantadas e às caraterísticas das usinas de grande porte, se fazendo necessária a análise através de simulação ou avaliação de dados medidos para cada cenário.

1250 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE EM SANTA CATARINA

Victor Andreas Rocha Baumann, Ana Lígia Papst de Abreu — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Um desafio para o crescente mercado de energia fotovoltaica distribuída conectada à rede é atender a expectativa de geração após a instalação do sistema. O objetivo deste artigo é verificar se a geração de energia elétrica estimada para o primeiro ano de operação foi alcançada em 1250 sistemas fotovoltaicos conectados à rede instalados nos anos de 2017 e 2018 no Estado de Santa Catarina. Cada um dos sistemas analisados possui dez módulos fotovoltaicos de 265 Wp e um inversor de 3 kW. Dados de geração mensal monitorados no inversor dos primeiros 12 meses completos de operação dos sistemas foram utilizados para obter uma média mensal para cada e comparar com a expectativa mínima para o primeiro ano. A expectativa mínima de geração para os sistemas elaborada anteriormente as instalações era de 249 kWh/mês. Mas somente 78% dos sistemas monitorados apresentaram geração média mensal igual ou superior ao mínimo esperado, 13% desempenharam abaixo da expectativa e 9% dos sistemas estavam com dados monitorados incompletos. Recomenda-se para estudos futuros verificar as possíveis causas para 277 sistemas ficarem fora da expectativa de geração ou sem dados monitorados.

ESTUDO SOCIOAMBIENTAL DO PROJETO DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA COM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE NA COMUNIDADE SÍTIO VOLTA, JAGUARUANA, SEMIÁRIDO CEARENSE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Devido às mudanças climáticas sofridas pelo planeta, existe a necessidade de serem utilizadas formas de geração de energia ambientalmente adequadas à matriz energética. Nesse sentido, tem-se como opção o Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR) para uso nos sistemas de abastecimento de água em comunidades rurais do Semiárido cearense. Assim, o Sistema Integrado de Saneamento Rural (SISAR) implantou o SFCR na comunidade de Sítio Volta no município de Jaguaruana com intuito de universalizar o abastecimento de água. Para obtenção e análise dos dados foram utilizadas informações fornecidas pelo SISAR, dados estimados para emissões de dióxido de carbono evitados, a partir do uso por fonte solar fotovoltaica, visitas e entrevistas com moradores da comunidade. Dessa forma, este trabalho mostra a importância da atuação do SISAR no fornecimento de água potável e inserção da tecnologia solar fotovoltaica para captação e distribuição de água. Como resultado, verificou-se que durante o primeiro ano de operação dos SFCR, o consumo de energia elétrica do SAA foi 16.305 kWh e compensado 10.662 kWh com a energia solar fotovoltaica, proporcionando 65,39 % de redução na conta da associação comunitária. Também teve uma redução estimada de 4,68 toneladas de dióxido de carbono (CO2) lançados na atmosfera.

DESENVOLVIMENTO DE UM KIT DIDÁTICO DE FOGÃO SOLAR COM CONCENTRADOR PARA DIVULGAÇÃO DO USO DA ENERGIA SOLAR

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho trata da concepção, construção e testes de um protótipo didático de fogão solar parabólico para a exploração de conceitos sobre energia solar térmica, visando a promoção de capacitação sobre desenvolvimento sustentável e energias renováveis, além de divulgação de aplicação da energia solar térmica junto às escolas de ensino fundamental e médio da região metropolitana de Belém. O equipamento foi idealizado a fim de compreender o máximo de praticidade no transporte, montagem e operação. Destaca-se que a construção do fogão tem como foco a utilização de materiais comumente descartados após uso, como por exemplo o disco de uma antena parabólica de TV que, após tratamento, foi utilizado como o concentrador da radiação solar. Salienta-se que esse e outros materiais reutilizáveis empregados no desenvolvimento do kit não comprometem os efeitos físicos que se deseja demonstrar no protótipo. Para a visualização em tempo real das grandezas de interesse de operação do fogão, como o tempo de exposição à radiação solar e a temperatura no produto processado, utiliza-se um mostrador LCD. A aquisição de informações de temperatura é feita por um sensor conectado a um microcontrolador Atmega328 módulo Arduino. Durante os ensaios preliminares de operação do dispositivo, a temperatura mais alta obtida no líquido sob testes alcançou 91,5 ºC. O referido kit compõe o conjunto de equipamentos didáticos utilizados pelo GEDAE/UFPA em suas atividades de extensão.

OPTIMIZATION OF THE NUMBER OF BUSBARS IN CRYSTALLINE SILICON SOLAR CELLS

Laura Maciel Queiroz, Lisa-Marie Carolin Sturm, Marília Braga, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

With the growth of the photovoltaic (PV) market, the optimization of the efficiency of PV cells comes into focus; as crystalline silicon (c-Si) cell efficiencies get closer to the material’s maximum theoretical efficiency, every decimal increase counts, with front metallization improvement being one of the many possible approaches. Optimizing the front metallization is a low-cost variation of the already known and merchandised PV technologies, bringing to the table the possibility of optimizing shading and resistive losses, and improving the final efficiency of the cell. In this study, c-Si PV cells were simulated with different numbers of busbars and at various irradiance levels, to obtain STC efficiency and to calculate the global efficiency for a given irradiance distribution, based on one year of one-second resolution data. The chosen location for which cells were optimized for was Brotas de Macaúbas, in Northeastern Brazil, that being a repre-sentative location for where utility-scale PV power plants are being deployed in the country. The chosen location also presents frequent over-irradiance events and overall high irradiance levels, with 31,72% of the annual energy being incident at irradiance levels above STC irradiance, for which cell efficiency is measured at. The cell efficiency simulations were carried out in the Griddler 2.5 software for a c-Si PERC M12 cell with up to 15 busbars and for irradiance levels from 0 to 1800 W/m2. Despite the expected rise at the optimum number of busbars due to higher irradiance levels, the research concluded the optimum busbar number for STC efficiency (5BB) is still the optimum number of busbars consid-ering the irradiance distribution of the location, despite the slight reduction in efficiency when real conditions were considered (0,48%). In conclusion, simulations showed that changing the number of busbars alone did not manage to improve the global cell efficiency for the evaluated site.

REPRESENTAÇÃO TERMOENERGÉTICA DE GERADORES FOTOVOLTAICOS RELACIONADOS COM O AMBIENTE CONSTRUÍDO

Mamadou Gning, Gilberto Figueiredo, Renata G. Faisca — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica para levantar os modelos termoenergéticos representativos dos geradores fotovoltaicos a fim de difundir os métodos para a determinação da temperatura operativa da célula, a qual impacta diretamente na produção de eletricidade. A temperatura da célula é influenciada pelo entorno do gerador fotovoltaico, sendo consequência dos mecanismos de transmissão de calor que atuam na relação entre gerador e envoltória da edificação. É apresentada, primeiramente, uma contextualização do balanço energético e da potência fotovoltaica instalada no Brasil e, em seguida, o efeito geral da temperatura da célula fotovoltaica na geração de energia elétrica é descrito. Um levantamento com 17 modelos de correlação térmica encontrados na literatura é mostrado com suas respectivas premissas. A revisão aponta que a determinação da temperatura de célula fotovoltaica, baseando-se nas características térmicas reais dos módulos fotovoltaicos e do ambiente no seu entorno, retorna resultados mais assertivos, o que impacta na estimativa energética. Ao final, são comentadas as influências das interações termoenergéticas dos geradores fotovoltaicos no ambiente construído, além das possibilidades de representações térmicas para módulos fotovoltaicos existentes na plataforma EnergyPlus.

ESTUDO DA CORRENTE DE FUGA E SEUS EFEITOS EM INVERSORES BASEADOS NA TOPOLOGIA FULL-BRIDGE COM E SEM TRANSFORMADOR PARA APLICAÇÕES FOTOVOLTAICAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A corrente de fuga é um fenômeno causado pela presença de tensão de modo comum não constante nos terminais das strings fotovoltaicas, além da presença de fatores intrínsecos aos módulos fotovoltaicos, como a capacitância parasita entre os componentes dos módulos e suas molduras metálicas. Uma forma simples de reduzir a corrente de fuga é o uso de um transformador isolador na saída do inversor fotovoltaico. Em sistemas fotovoltaicos conectados à rede, topologias mais simples de conversores utilizam um transformador, operando em baixa ou alta frequência, para fornecer isolamento galvânico entre os módulos fotovoltaicos e a rede elétrica. Esses transformadores causam redução de eficiência, aumentam custos de produção e alteram a qualidade da energia. Nesse sentido, o presente artigo aborda o assunto da corrente de fuga e seus efeitos em inversores do tipo full-bridge com e sem transformador. O estudo é baseado em simulações de inversores conectados à rede e módulos fotovoltaicos modelados no Matlab/Simulink, sendo que a ponte inversora é acionada com PWM unipolar. Para complementar, este trabalho traça uma relação entre o efeito PID (Potencial Induced Degradation) e o problema da corrente de fuga. Os resultados mostram que a isolação galvânica permite zerar a corrente de fuga presente nos módulos fotovoltaicos. Contrariamente, sem a presença de transformador a topologia full-bridge não é capaz de manter um baixo valor de corrente de fuga. O estudo permite concluir que, na ausência de transformador isolador, é importante utilizar topologias de inversores mais adequadas para mitigar os problemas apresentados.

ANÁLISE DOS BENEFÍCIOS RASTREAMENTO SOLAR POR MÓDULOS FOTOVOLTAICOS PARA DIFERENTES CONDIÇÕES CLIMATOLÓGICAS.

José César martins de Oliveira, Mário Benjamim Baptista de Siqueira — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A busca por fontes renováveis de energia é cada vez mais necessária em um planeta impactado por fatores ambientais. As mudanças climáticas causadas por atividades humanas emissoras de CO2, das quais a geração de eletricidade é uma das principais fontes, trazendo graves impactos nos aspectos ambientais, sociais e econômicos da sociedade. Esses fatos demandam melhorias na geração de energia renovável, para qual a energia solar é uma grande aposta, visto que a energia fotovoltaica é altamente renovável e, atualmente, economicamente competitiva. É bem conhecido que os painéis fotovoltaicos com rastreamento solar são vantajosos. No entanto, não está claro como a climatologia local impacta nesses benefícios. Por exemplo, em locais onde o céu nublado é frequente, haverá pouco aumento na geração de energia devido ao rastreamento solar. Por outro lado, os painéis fotovoltaicos submetidos à alta irradiância direta sofrerão alta temperatura na célula, compensando o aumento da radiação solar incidente no painel fotovoltaico promovido pelos dispositivos de rastreamento. A fim de descobrir como as condições meteorológicas locais podem impactar o benefício dos sistemas fotovoltaicos de rastreamento solar, um modelo térmico para um módulo fotovoltaico foi desenvolvido. O modelo será baseado em equações envolvendo a incidência solar para os principais componentes do painel. A radiação solar é contabilizada por seus componentes (direta, difusa e global) e a troca de radiação térmica considera as condições meteorológicas. O termo inercial é negligenciado após trabalhos experimentais anteriores, que mostraram que ele é muito menor do que os termos de transferência de calor por radiação e convecção. A geração de energia fotovoltaica é estimada em função da temperatura da célula fotovoltaica de acordo com a ficha técnica do fabricante. O modelo foi aplicado a um módulo fotovoltaico fixo (inclinado com um ângulo correspondente à latitude local) e módulo fotovoltaico de rastreamento solar. As simulações foram realizadas durante um ano inteiro em etapas de hora em hora. Os resultados preliminares para Brasília mostraram um aumento relevante na geração de energia devido ao monitoramento solar, mas altamente sazonal. O modelo será aplicado nas principais cidades do Brasil com diferentes condições climatológicas para entender como o clima local afeta os ganhos na geração de energia com o sistema de rastreamento solar

AVALIAÇÃO DAS PREVISÕES NUMÉRICAS DE CURTO PRAZO DA IRRADIÂNCIA SOLAR PARA REGIÃO DE ILHA SOLTEIRA - SP

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia solar tem se apresentado com uma alternativa válida e sustentável para a geração de eletricidade. No entanto, sua viabilidade depende de acurácia da previsão da irradiância solar e de parâmetros meteorológicos que influenciam na quantidade de radiação solar que chega à superfície. A previsão numérica vem se tornando uma das principais ferramentas para estimar com determinada antecedência a irradiância solar. O objetivo desse trabalho é avaliar a previsão da irradiância solar (GHI) e da temperatura próximo da superfície (T2M) através da modelagem numérica da atmosfera, para a região de Ilha Solteira. Dois experimentos numéricos com diferentes condições atmosféricas (céu claro e nublado) foram projetados, utilizando o Weather Research and Forecasting (WRF), para avaliar o potencial deste modelo em simular as variáveis GHI e T2M. O WRF foi configurado com uma resolução horizontal de 5 km para 72 horas de previsão para os meses de setembro/2021 e outubro/2021. O ciclo diurno médio da GHI e T2M foi relativamente bem representado pelo modelo nos 3 dias de previsão. Para a GHI o modelo tende a superestimar os valores medidos, em ambos os experimentos. Sendo os maiores erros observados para o experimento com nebulosidade e condição de chuva. Para a T2M o modelo tende a subestimar os valores observados. Estudos adicionais com diferentes conjuntos de parametrizações são necessários para ajustar o modelo as condições locais, assim como, avaliar um conjunto maior de experimentos.

DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS DIDÁTICOS PARA ENSINO E APLICAÇÃO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO CONTEXTO ESCOLAR

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente artigo tem como base o desenvolvimento de materiais pedagógicos que visam facilitar o ensino sobre a energia solar fotovoltaica para os alunos da rede pública no estado do Piauí de maneiras distintas. Para isso, uma estrutura eletrônica de baixo custo utilizando a plataforma Arduino integrada ao microcontrolador ATMEGA 328 foi construída para simular e automatizar de forma reduzida, o sistema de bombeamento inteligente, utilizando a energia solar fotovoltaica para possibilitar o abastecimento de uma determinada comunidade fictícia, mostrando assim os benefícios gerados com o sistema para os habitantes locais. Além disso, foi desenvolvida uma história em quadrinhos utilizando uma linguagem simples para descrever aspectos importantes sobre a energia solar, como a criação das primeiras células fotovoltaicas e os atuais desafios encontrados para seu uso em larga escala. Ademais, foi produzido e veiculado um podcast, vídeos e posts educativos para as redes sociais do projeto sobre o tema, procurando utilizar contextos próximos a realidade local, com poucos termos técnicos e uso de animações. Dessa maneira, os materiais buscaram atender ao público alvo dentro da sua realidade e vivência, utilizando os métodos de aprendizagem passiva e ativa para atingir resultados positivos, alcançando boa veiculação entre alunos e professores, além de parcerias nos municípios trabalhados pelo projeto de extensão.

CONTRIBUIÇÕES DA ARQUITETURA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA EM HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL

Christiane Uchôa, Rodrigo Flora Calili, Daniel Ramos Louzada — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Esse trabalho se propõe a examinar a contribuição de aspectos arquitetônicos em habitações de interesse social de modo a proporcionar conforto térmico aos moradores e redução do consumo de energia de tais residências. Foram examinados recursos arquitetônicos que possibilitem que as edificações tenham baixo consumo energético e como tais recursos podem ser aplicados em projeto de habitações de interesse social no Brasil. Foi feita uma análise da apropriação desses aspectos arquitetônicos no projeto do Condomínio Refazenda o que permitiu identificar a possibilidade de se elaborar projetos de habitação de interesse social que proporcionem conforto térmico e com baixo consumo de energia.

PROGRAMA RS SOLAR PARA APOIO À CADEIA FOTOVOLTAICA E DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO RIO GRANDE DO SUL

Tiago Cassol Severo, Aline Cristiane Pan, Cleverton Luis Paranhos da Rocha — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O Programa RS Solar é uma iniciativa que estabelece uma governança entre lideranças empresariais, associações, governos, academias e sociedade do estado do Rio Grande do Sul com o objetivo de fortalecer a cadeia do setor de energia solar e eficiência energética gaúcha. Com sua formação em dezembro de 2020, o Programa RS tem como finalidade fomentar e desenvolver ações para melhoria do ambiente de negócios e o desenvolvimento sustentável do segmento como um todo. No seu período de operação, o RS Solar já agrega 25 instituições que se encontram periodicamente com o intuito de articular com os atores sociais locais, atividades ou demandas que possam trazer maior clareza e oportunidades de debates colaborando com ações, planos, leis e regulamentação no setor de energia solar do estado e país. Ações públicas de apresentação do potencial do setor de energia solar e eficiência energética, debates e ações de apoio para com o Marco Legal da Geração Distribuída e comitivas para estreitamento de laços e fortalecimento do setor, estiveram com algumas das atividades do programa em seu primeiro ano de operação. Para sua sequência o Programa RS Solar tem como objetivo a sua maior estruturação e aproximação de outras entidades do solo gaúcho com o intuído da formação de uma rede de contatos que possam usufruir dos benefícios da energia solar fotovoltaica e de ações de eficiência energética para a busca da maior sustentabilidade ambiental, conhecimento e geração de negócios.

INFLUENCIA DO USO DE PAINEIS FOTOVOLTAICOS DO DESEMPENHO TÉRMICO DE UMA EDIFICAÇÃO COMERCIAL

Renata Mansuelo Alves Domingos, Emeli Lalesca Ap. Guarda — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A energia solar, como um recurso limpo e renovável, está se tornando cada vez mais importante no contexto global das mudanças climáticas e da crise energética. O uso da energia solar nas cidades é de grande importância no planejamento energético urbano, na conservação ambiental e no desenvolvimento sustentável. Hoje, muitas cidades estão comprometidas em aumentar a eficiência energética de seus edifícios e usar energia renovável. Os sistemas fotovoltaicos podem estar localizados em ambientes urbanos, seja em edifícios, ou como matrizes autônomas em ambientes urbanos. Sabe-se que o ambiente urbano afeta o desempenho do sistema fotovoltaico, e o sistema fotovoltaico afeta o ambiente urbano circundante. Neste contexto, com foco em sistemas instalados na envolvente do edifício, este estudo tem como objetivo analisar como os painéis fotovoltaicos afetam o desempenho térmico de uma edificação. Para atingir o objetivo, a metodologia está dividida em duas etapas. A primeira etapa corresponde à identificação das características do objeto de pesquisa. Na segunda etapa, foram realizadas simulações. Os resultados mostram que 20% de sombreamento tem uma melhoria de desempenho de cerca de 1,7%, 0% cerca de 3,5, em comparação com telhados sem qualquer tipo de telhado. Com o uso de uma superfície de 60° coberta por painéis fotovoltaicos, a redução necessária de Graus Horas de resfriamento (GHr) de 0% é cerca de 6%, 80% é cerca de 9% e todo o telhado coberto (100%) é cerca de 12% de melhoria na eficiência térmica do edifício. Ao pensar em painéis fotovoltaicos, muita pesquisa é feita sobre a eficiência da geração de energia que ele fornecerá, mas pouco é feito sobre os efeitos térmicos no interior do edifício que os painéis criam. O comportamento do edifício nesta situação pode ser utilizado como argumento para além da produção de energia, mas também para a redução do seu consumo.

ANÁLISE TERMOECONÔMICA DE UMA PLANTA HÍBRIDA DE GERAÇÃO DE ENERGIA COM CICLO RANKINE E CONCENTRADOR SOLAR PARABÓLICO

Hugo Lima Moreira, Thiago Valente Novaes — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente trabalho faz uma análise termoeconômica em um sistema híbrido de uma planta de potência, funcionado segundo o ciclo Rankine, associado à captação de energia solar incidente através de espelhos parabólicos em um tubo receptor que transporta um fluido de transferência de calor. A substituição de energia fóssil por fontes renováveis como ciclos Rankine em consórcio com sistema solares para geração de energia elétrica, é uma solução viável e em pleno desenvolvimento, por operar com uma fonte térmica com potencial térmico de utilizar energia limpa e renovável. Mesmo operando a uma temperatura, em torno de 400°C, essas plantas podem produzir energia elétrica com várias fontes de energias renováveis, como a solar, geotérmica, e recuperação de calor residual. Uma simulação em plataforma EES foi implementada para calcular os parâmetros exergoeconômicos considerando um ciclo com a capacidade de 4MW funcionando/operando com fonte solar. A análise exergoeconômica usou na metodologia SPECO (Specific Exergy Cost), a qual se baseia na mensuração da exergia específica, eficiência exergética, e equações auxiliares.

ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONOMICA PARA UM SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA SOB A ÓTICA TARIFÁRIA EM UMA UNIDADE PROSSUMIDORA RESIDENCIAL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho visa avaliar os impactos energéticos da inserção de um sistema de armazenamento de pequeno porte de baterias de íons de lítio em uma unidade prossumidora (UP) do grupo B localizada na Grande Florianópolis-SC, que já possui sistema FV de 6,82 kWp instalado, com consumo predominantemente diurno. São analisados dados de cinco faturas de energia do ano de 2021, referentes aos meses de julho a novembro. A inserção do BESS aumentou o valor do autoconsumo em 18%, saltando de 54% para 72%. Para o período analisado, observa-se que com o sistema FV e BESS, a UP obtém uma redução de 21% com suas despesas mensais com energia elétrica ao se mudar a modalidade tarifária da Tarifa Convencional para a Tarifa Branca. Considerando somente a inserção do BESS, já dentro da modalidade Tarifária Branca, é possível atingir uma redução de 6% em suas despesas mensais. Este valor ainda é baixo, em função da pequena diferença entre os valores dos postos tarifários e a capacidade de armazenamento do BESS, quando comparado com o consumo da residência.

MODELAGEM DE COMPORTAMENTO LIVRE DE FALHAS COM VISTAS À DETECÇÃO DE FALHAS EM CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA LOCALIZADA EM PETROLINA

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Com a crescente demanda pela instalação de potência solar fotovoltaica, a busca pelo desenvolvimento de ferramentas de análise da potência gerada em centrais solares foi intensificada. Nesse contexto, com aplicação em algoritmos objetivos de detecção de falhas, uma metodologia modelagem do Comportamento Livre de Falhas (CLF) de sistema fotovoltaico é apresentada com vistas à análise da potência gerada em central solar fotovoltaica. A metodologia adotada se baseia na comparação entre valores observados e resultados obtidos por meio da modelagem da potência de saída das stringboxes (CC) e inversores (CA). Mais especificamente, aqui, a aplicação sugerida para a modelagem do CLF tem como motivação a inferência de valores de referência para as diferenças entre os valores simulados e observados, a partir das quais serão identificados os instantes de interesse para fins de inspeção de subsistemas de centrais fotovoltaicas. Duas abordagens foram avaliadas para a modelagem da potência de saída das stringboxes e inversores: i) abordagem analítica (modelos físicos baseados na translação da curva IV e análise de perdas energéticas); ii) abordagem empírica (modelos estatísticos baseados em agrupamento de padrões, regressão multilinear e redes neurais “multilayer perceptron”). Em geral, os resultados preliminares obtidos indicam que os modelos propostos, nas duas abordagens supracitadas, reproduzem o CLF com erros abaixo de 2% da potência nominal. Por um lado, a abordagem estatística apresenta erros ligeiramente mais baixos, entretanto, a abordagem analítica permite uma avaliação mais detalhada do sistema, o que permite a reunião de informações relevantes para a redução no tempo de resposta a eventuais falhas.

OBTENÇÃO DA EFICIÊNCIA DE USO DA LUZ DO BIOMA CAATINGA SOBRE O RIO GRANDE DO NORTE

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O GPP é estimado utilizando um modelo proposto por Monteith (1972), sendo o produto entre a eficiência da LUE e APAR. Os valores da LUE variam entre as espécies de plantas, e muitos estão disponíveis na literatura. Esses valores podem apresentar inconsistências, pois devem representar efetivamente a eficiência média das plantas ou um valor que represente as espécies dominantes. A NASA produz uma estimativa utilizando o MOD17, mas vem apresentando incertezas em alguns ecossistemas, precisando de calibrações para condições locais, feita utilizando método EC. A proposta deste estudo é determinar a LUE do bioma Caatinga e analisar o comportamento sazonal, determinando também o LUEmáx durante dois anos de observações. A precipitação tem papel decisivo sobre a vegetação, observada com a variabilidade sazonal do NDVI e do fPAR. Constatou-se que durante a estação chuvosa observa-se um pico dos valores do GPPEC, enquanto os valores do LUE permanecem inalterados e com uma tendência de diminuição entre fevereiro e maio. Esse evento isolado é considerado um pulso discreto de precipitação. Os pulsos discretos de precipitação são gatilhos importantes para a atividade biológica e impulsionam a atividade fisiológica e a dinâmica estrutural dos ecossistemas semiáridos. Assim, verifica-se que o pulso discreto de precipitação de novembro de 2014 impactou a LUE, haja vista que o seu valor médio mensal foi o mais intenso do período observado. Uma importante informação sobre o LUE observado em um bioma é o seu valor máximo, pois o mesmo é utilizado em parametrizações para obtenção do GPP com base em dados de sensoriamento remoto tais como o produto MOD17. Neste caso, não há relação direta entre a precipitação; e demais variáveis e a LUE, exceto em eventos de pulsos discretos de precipitação; O valor de LUEmáx é inferior a alguns biomas analisados, porém compatível com o valor para as Savanas.

ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA NA INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO A REDE EM UMA ESCOLA RURAL NO ÂMBITO DO PROJETO ESCOLAS SOLARES NO PIAUÍ

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho busca realizar uma avaliação técnico-econômica de um sistema fotovoltaico conectado à rede (SFCR) que permite o monitoramento online dos inversores, instalado na escola municipal do Povoado Contentamento, localizada na zona rural da cidade de Oeiras-PI. Os resultados demonstram que o sistema possui viabilidade técnica, pois apresentou boa geração nos seus primeiros meses de produção, fornecendo a energia para qual foi dimensionado e reduzindo parte da conta da energia da escola. O sistema em estudo apresentou também viabilidade econômica, com a previsão de recuperação do investimento em 5 anos. Além de ser um projeto de educação ambiental que estimula a instalação de fontes renováveis de energia, proporcionando assim a diminuição das emissões de CO2 na atmosfera. O projeto de extensão Escolas Solares no Piauí busca desenvolver a temática da sustentabilidade através das instalações, permitindo o desenvolvimento técnico e teórico dos estudantes, dos professores e da comunidade escolar em geral. A avaliação técnico-econômica foi feita através dos dados disponibilizados pelo monitoramento online do inversor e de simulações com software PVSYST, obtendo parâmetros como produtividade final, desempenho global, valor presente liquido e payback descontado. E foi observado que o sistema instalado na escola durante seus primeiros meses de funcionamento apresentou desempenho acima do simulado.

COMPARATIVO TÉCNICO ENTRE BANCOS DE BATERIAS DE PRIMEIRA E SEGUNDA VIDA PARA APLICAÇÃO ON-GRID DE PORTE COMERCIAL

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Veículos elétricos são uma tecnologia alternativa para redução das emissões na atmosfera, quando combinados com a geração de energia de fontes renováveis. Porém, após alguns anos de uso, suas baterias perdem parte da capacidade original e precisam ser substituídas. Estudos e aplicações recentes apontam a viabilidade de reuso dessas baterias após serem retiradas de veículos elétricos, aplicação conhecida como segunda vida da bateria. Esse trabalho apresenta a aplicação de segunda vida de baterias provenientes de veículos Nissan LEAF para uso em um banco de baterias de porte comercial (100kWh) e comparação com um banco de primeira vida de mesmo porte instalado no mesmo ambiente e submetido às mesmas condições. A medição de capacidade dos dois bancos foi realizada através de ensaios de carga e descarga que demonstraram que ambas foram reduzidas, devido às perdas inerentes ao sistema, como cargas auxiliares e consumo interno dos equipamentos. A capacidade real em relação à nominal do banco de segunda vida, como esperado, foi inferior ao de primeira vida, em razão de fatores como a limitação de tensão máxima e mínima de operação do banco pelo Power Conversion System (PCS), o aumento da resistência interna das células, desequilíbrio entre as células, o aumento de temperatura, entre outros. O uso de baterias de segunda vida para esse tipo de aplicação se demonstrou tecnicamente viável, porém apresenta desafios como a falta de sistemas eletrônicos de controle compatíveis no mercado e a necessidade de caracterização dos módulos para o uso de baterias com diferentes históricos em um mesmo sistema.

METODOLOGIA DE DETERMINAÇÃO DO ALBEDO DO SOLO A PARTIR DO PROCESSAMENTO DE IMAGENS DIGITAIS

Luiz Filipe Santana Oliveira Reis — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A fração da luz incidente, refletida por uma superfície é definida como sendo o seu albedo. Conhecer o albedo de uma determinada área é útil para estudos relacionados a projetos de usinas fotovoltaicas que utilizam módulos bifaciais. Ao contrário dos painéis convencionais, esses módulos são capazes de gerar eletricidade a partir das suas duas faces. Dentre as vantagens associadas ao seu uso, destaca-se o aumento da densidade energética. Alguns trabalhos recentes, evidenciam a forte relação que o albedo possui com o ganho energético proporcionado por painéis bifaciais. Conhecer a sazonalidade do albedo é de suma importância para os cálculos de previsão e precificação da energia gerada no projeto. As normativas vigentes recomendam que o albedo do solo seja mensurado utilizando piranômetros. Entretanto, o dispêndio com a aquisição e manutenção desses equipamentos acaba tornado a sua instalação muitas vezes inviável. Em virtude disso, o objetivo deste trabalho, foi avaliar a viabilidade de uma metodologia de baixo custo, para medição do albedo do solo. A metodologia usada sugere que o albedo do solo pode ser obtido a partir da análise do brilho das regiões de uma imagem contendo o solo e uma folha branca. Com o propósito de calcular a acurácia do método, foram realizadas coletas de imagens do solo na cidade de Petrolina-PE e comparadas com medições realizadas a partir de piranômetros modelo SR15-D2A2® (Hukseflux). Além disso, foi desenvolvido um script para o processamento em massa das imagens, bem como um modelo de ajuste utilizando o algoritmo Randon Forest, com R² > 0,99, que relaciona os dados obtidos, a partir do processamento das imagens, com valores medidos por um albedômetro composto por piranômetros da marca Hukseflux.

The fraction of incident light reflected by a surface is defined as its albedo. Knowing the albedo of a given area is useful for studies related to photovoltaic power plant projects that use biface modules. Unlike conventional panels, these modules are capable of generating electricity from their two sides. Among the advantages associated with its use, the increase in energy density stands out. Some recent works show the strong relationship that albedo has with the energy gain provided by bifacial panels. Knowing the seasonality of albedo is of paramount importance for forecasting and pricing calculations for the energy generated in the project. Current regulations recommend that soil albedo be measured using pyranometers. However, the expense with the acquisition and maintenance of these equipments ends up making its installation unfeasible. As a result, the objective of this work was to evaluate the feasibility of a low-cost methodology for measuring soil albedo. The methodology used suggests that the soil albedo can be obtained from the analysis of the brightness of the regions of an image containing the soil and a white sheet. In order to calculate the accuracy of the method, soil images were collected in the city of Petrolina-PE and compared with measurements using SR15-D2A2® (Hukseflux) pyranometers. In addition, a script for the mass processing of images was developed, as well as an adjustment model using the Randon Forest algorithm, with R² > 0.99, which relates the data obtained from image processing with measured values by an albedometer composed of Hukseflux brand pyranometers.

ANÁLISE DOS ÍNDICES DE MÉRITO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS FLUTUANTES EM AMBIENTES DISTINTOS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A participação de fontes renováveis de energia na matriz energética mundial está em evidência nos últimos anos. Como destaque, os Sistemas Solares Fotovoltaicos (SFV), apresentam o aumento de valores de capacidade instalada e número de sistemas instalados. Colabora para a expansão desses sistemas ações promovidas na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), como a Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) n° 2866-0464/2017(Metodologia para Análise, Monitoramento e Gerenciamento da Geração Distribuída por Fontes Incentivadas) e a licitação nº 379/2017 para a implantação do Sistema Fotovoltaico Flutuante para Geração de Energia Elétrica na Captação de água na represa Passaúna, coordenado pela Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar). O Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFVCR) da UTFPR foi instalado sobre estruturas metálicas fixadas em solo e o Sistema Fotovoltaico Flutuante (SFVF) da Sanepar, foi instalado sobre flutuadores. Os sistemas apresentam semelhanças, porém para efeitos comparativos, analisou-se o comportamento de cada sistema em um intervalo de 12 doze meses, avaliando seu comportamento através do cálculo de índices de mérito como: taxa de desempenho, fator de capacidade e produtividade de energia. As conclusões do estudo permitiram visualizar os possíveis efeitos da temperatura, sujeira e fator de dimensionamento do inversor que podem impactar a taxa de desempenho dos sistemas fotovoltaicos. O SFV Flutuante apresentou valores de média anual superiores dos índices de mérito FC (Fator de Capacidade) e YF (Produtividade). Na análise dos cálculos das taxas de desempenho dos SFV, foi observado valores inferiores de PR (Performance Ratio)do SFV Flutuante e SFV Solo, inferiores ao valor típico de 75%, porém na média anual os valores mostraram-se superiores em ambos os SFV. Por fim, devido aos resultados apresentados, discutiu-se sobre as possíveis influências de perdas envolvidas que impactaram os valores inesperados em casos específicos.

DEVELOPMENT OF A TOOL FOR SIMULATING ELECTRICAL ENERGY GENERATION FROM PHOTOVOLTAIC SYSTEMS

Kevin A. T. de Almeida, Fernando C. Melo — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

This paper presents a system capable of simulating a photovoltaic plant and comparing it to a real plant. For this analysis, were used the consumption and generation data of the real plant, from the equipment used in the plant, as well as the potential of energy generation. Were also collected irradiation and ambient temperature from the solarimetric station of Embrapa - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária in the year 2019, for simulating the energy generation potential and comparing it with the real plant. The photovoltaic (PV) modules and inverter datasheet values were used to mathematically model the system, using Matlab® and Simulink® software. This equipment modeling allowed to reliably simulate the studied photovoltaic plant and evaluate the efficiency level of the developed tool.

ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE TELHAS FOTOVOLTAICAS EM RELAÇÃO AOS MÓDULOS SOLARES

Júlia Steil Mansur, Matheus Vereta dos Santos, Victória Amaro da Rocha — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho tem como objetivo o estudo comparativo de eficiências de duas tecnologias de produção de energia fotovoltaica, instalados em uma mesma localidade na empresa L8 Energy: o painel de células de base cristalina e o filme fino de disseleneto de cobre-índio-gálio (CIGS) embutido em telhas. Visto que são tecnologias em avanço e que estão ganhando cada vez mais espaço no mercado de energia solar, a importância de tal comparação fica ainda mais evidente, tanto para projetos futuros de desenvolvimento, quanto para as escolhas nos projetos de implementação de energia fotovoltaica. Para a realização da pesquisa foi levantado um panorama geral na literatura sobre as tecnologias, seguido pela coleta de dados de produção de energia e avaliação e comparação destes por meio do emprego de índices de mérito. O cálculo de payback foi realizado com base nos principais custos e tarifas de manutenção de energia elétrica e as tarifas vigentes. A discussão dos resultados traz uma vantagem na implementação de telhas fotovoltaicas em relação ao sistema de painéis fotovoltaicos.

ANÁLISE ESTATÍSTICA DO COMPORTAMENTO DA RADIAÇÃO DE ONDA CURTA PARA A CIDADE DE NATAL, RN

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O conhecimento dos níveis de irradiância solar que atingem a superfície terrestre é um pré-requisito para várias aplicações. Uma das características da radiação solar é o alto grau de variabilidade temporal, que está relacionado aos padrões climáticos que atuam em cada local. Sendo assim, o presente trabalho propôs realizar um estudo de caso para a cidade de Natal (5,83°S; 32,20°W) sobre o comportamento da radiação de onda curta, utilizando a Irradiância Global Horizontal (GHI) e a Irradiância Difusa Horizontal (DHI), por meio de avaliações estatísticas para dados mensais de satélite disponibilizados pelo site SoDa no período de 2015 a 2020. Os resultados obtidos através dos parâmetros utilizados foram as componentes do boxplot, ou seja, máximos, mínimos, médias e medianas. Também foi empregada uma regressão linear, a fim de identificar tendências. Os valores obtidos tanto para o GHI quanto para o DHI mostraram que ambas as séries estudadas apresentaram uma sazonalidade bem definida. O GHI apresentou pouca dispersão de dados com seu valor máximo em torno de 220560 Wh/m2 e seu mínimo em 135481 Wh/m2. Quando comparados os valores de verão e inverno notou-se que há uma diferença de até 21,7% nos valores mínimos. Já para DHI os dados apresentaram maior dispersão, principalmente entre os meses de janeiro e março, o valor máximo ficou em 13918 e o mínimo em 46944 Wh/m2. Quando comparadas as duas estações, verificou-se que a maior diferença fica nos valores médios com 19,1%. No que diz respeito à regressão linear, verifica-se a presença de uma tendência negativa para o GHI e a completa ausência de tendência no que se refere ao DHI

GERAÇÃO DE ENERGIA INTEGRADA A EDIFICAÇÃO VS REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA DA EDIFICAÇÃO

Renata Mansuelo Alves Domingos, Fernando Oscar Ruttkay Pereira — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Os edifícios consomem mais de um terço da energia primária do mundo. Portanto, com o crescimento populacional, a demanda de energia aumentará. Nesse cenário, existem duas abordagens para o problema do aumento da demanda energética nos edifícios: produzir mais energia de forma limpa e renovável ou reduzir o consumo de energia nos edifícios por meio de estratégia de eficiência energética. A questão importante é até que ponto as medidas de economia de energia e eficiência energética irão em termos de benefícios econômicos. Assim, estratégias fotovoltaicas e de eficiência energética são comparadas como concorrentes para estudar a rentabilidade das residências entre os dois sistemas, começando pelos requisitos de desempenho ambiental, mínimos de construção, procurando descobrir quais situações levam aos menores custos ao longo da vida. economia estimada. Nesse contexto, o objetivo geral do estudo é estudar o equilíbrio entre a redução do consumo de energia e a produção de energia fotovoltaica distribuída em residências unifamiliares de interesse social, através da redução de custos. uma casa de referência com baixa eficiência energética em comparação com uma casa de alta eficiência. Os percentuais de consumo evitados com medidas de eficiência energética foram utilizados para dimensionar os sistemas fotovoltaicos, comparando assim o desempenho e a viabilidade econômica de ambas as medidas, resultando na redução da demanda energética e geração de energia limpa. Nos resultados nota-se que comparado aos sistemas fotovoltaicos, as medidas de eficiência não são economicamente eficientes, em todos os cenários adotados, os sistemas fotovoltaicos são melhores do ponto de vista financeiro.

ANÁLISE DA TAXA DE SUJIDADE DE DUAS TECNOLOGIAS FV EM FLORIANÓPOLIS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A preocupação com a performance dos sistemas fotovoltaicos (FV) cresce proporcionalmente com o avanço da tecnologia e com a necessidade de gerar energia de fontes renováveis. Entre os fatores que afetam a produção FV está a sujidade. A perda por depósito de sujeira pode comprometer diretamente o rendimento do sistema, bem como diminuir a sua vida útil. O presente estudo tem como objetivo principal analisar de forma detalhada a taxa de sujidade em duas tecnologias instaladas no laboratório Fotovoltaica-UFSC, na cidade de Florianópolis-SC, no período de agosto de 2020 a outubro de 2021. Como resultado, obtemos para a tecnologia de silício multicristalino (p-Si), uma taxa de sujidade média de 0,62%, e para a tecnologia de telureto de cádmio (CdTe), uma perda por sujeira de 1,11%, cerca de 0,49% de diferença entre as duas tecnologias. Resultados mostram ainda que o experimento foi afetado pelo início de uma obra localizada em terreno adjacente ao local de estudo, que resultou em um aumento nas taxas de sujidade de 0,86% para p-Si e 0,89% para CdTe, em relação ao período que antecedeu a obra. Por fim, ressaltamos que a taxa de sujidade para a cidade de Florianópolis é relativamente pequena comparada a resultados publicados na literatura para outras localidades do Brasil. Devemos destacar por fim, que a taxa de sujidade é afetada não apenas pelas condições climáticas, mas principalmente pelas características ambientais do local da instalação.

AVALIAÇÃO DAS COMPONENTES DA RADIAÇÃO SOLAR E DO ÍNDICE DE CLARIDADE PARA CAICÓ/RN

José Augusto Ferreira Neto, Thiago Gonçalves da Silva, David Mendes — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O presente trabalho buscou realizar uma avaliação do comportamentos das componentes da radiação solar, e entender o comportamento delas durante o período do estudo, para os três intervalos de classificação do índice de claridade, que é de suma importância para avaliação do desempenho e viabilidade dos projetos que envolvem a geração de energia solar. Utilizando a razão entre a irradiância global a superfície e a irradiação solar extraterrestre obtivemos o Índice de Claridade (Kt), a partir da utilização de alguns cenários de condição do céu, com foco no município de Caicó/RN (-6,4700; -37,0800), para o período entre janeiro de 2010 e dezembro de 2020, a partir de valores coletados no site SoDa e valores calculados. Os resultados obtidos através da metodologia utilizada, foi a distribuição durante um ano para uma ano na análise do box-plot, onde temos os maiores valores da irradiância durante o verão austral e menores durante o inverno, já para o índice de claridade temos um domínio dos dias de céu claro com aproximadamente 54,60% dos dias (corresponde a 2194) e menos de 1% para os dias com céu nublado (37 dias). Para o período estudado no trabalho os resultados foram satisfatórios, pois conseguimos observar um determinado padrão que se repete ao longo dos anos, os resultados representam um bom indicativo para o desenvolvimento de projetos que envolvem energia solar, mas carece de mais estudo específicos, que concederam um maior embasamento para outras pesquisas e projetos de prospecção.

ANÁLISE COMPARATIVA DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A REDE INSTALADOS EM CURITIBA COM DIFERENTES TOPOLOGIAS

Joel Claudiano da silva, Jair Urbanetz Junior, Carlos Eduardo Teixeira das Neves — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A crise hídrica agravada no ano de 2020 evidenciou a dependência do Sistema Interligado Nacional de fontes de geração de energia de alto custo para suprir a demanda de energia elétrica em períodos de escassez hídrica. Os principais fatores para o aumento dos custos de energia elétrica foram o despacho de Geração Térmica e importação de Energia Elétrica da Argentina e Uruguai, segundo a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica. Este cenário promoveu um crescimento exponencial da parcela da matriz energética brasileira composta por Geração Fotovoltaica, tanto para o surgimento de fazendas Solares, quanto de sistemas comerciais ou residenciais. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre Sistemas Fotovoltaicos Conectados á Rede instalados na cidade de Curitiba, em locais distintos, com diferentes topologias, com inversores e módulos de diferentes características, com orientações e inclinações diversas, de acordo com a disponibilidade de áreas de telhados em cada local. Foram analisadas as projeções iniciais de geração anual e verificado o resultado obtido ao longo de um ano, buscando o aprimoramento da técnica utilizada por projetistas e integradores de sistemas fotovoltaicos, para obter uma estimativa mais assertiva possível, visando para que o dimensionamento dos sistemas obtenha o melhor resultado para a viabilidade técnica e econômica. Foram analisados os Índices de Mérito, Fator de Capacidade e Performance Ratio de sete sistemas fotovoltaicos instalados, com o objetivo de comprovar os estudos já realizados sobre o potencial de geração de energia em Curitiba, a partir da analise dos dados de geração de energia elétrica destes sistemas e dos dados de irradiação obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A escolha do inversor e o modo de instalação dos painéis fotovoltaicos são fatores determinantes para maximizar o desempenho do sistema fotovoltaico.

ANÁLISE DE DESEMPENHO DE DOIS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS UTILIZANDO INVERSOR STRING E MICROINVERSOR NA CIDADE DE TERESINA-PI

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho busca discutir a utilização de microinversores e inversor string em geradores fotovoltaicos distribuídos localizados na cidade de Teresina-PI analisando suas produções de energia. O método utilizado foi através do monitoramento da produção de energia dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) das duas unidades consumidoras realizadas no período de dezembro de 2020 à novembro de 2021. Os dois sistemas possuem geração de energia similares, porém com tecnologias distintas implantadas, com isso também foram feitas simulações no programa PVSYST. Além disso foram feitos levantamentos com fotos das instalações e coletados dados específicos para obtenção dessa análise do SFCR 1 com potência de 14,74 kWp e do SFCR 2 com potência de 13,60 kWp. Concluiu-se que a implantação de um sistema MLPE – Module Level Power Eletronics possui um ganho na produção energética de forma discreta comparado ao inversor string, porém obtém dados da geração mais individualizada comparado ao inversor string, contudo o sistema com microinversores representa uma favorável opção para locais de instalação sujeitos a sombreamentos parciais dos módulos fotovoltaicos.

COMPARAÇÃO ESTATÍSTICA DA IRRADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE ENTRE AS CIDADES DE NATAL/RN E APODI/RN DURANTE O VERÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Em função da pequena variabilidade anual da irradiância solar em determinados locais no Nordeste brasileiro, e da importância dessa variável meteorológica para setores do desenvolvimento humano, tais como a indústria de energia solar fotovoltaica, o atual trabalho objetivou comparar dados de radiação solar das estações de Natal/RN (5.837°S; 35.208°O) e Apodi/RN (5.63°S; 37.81°O) durante o verão austral dos anos entre 2010 e 2020, para apresentar possíveis potenciais à geração de energia solar. Foram aplicados métodos estatísticos simples para ambas as séries, tais como medidas dispersivas e outros. Foi observada a presença de diversos outliers em ambas as séries. Obteve-se, como resultado, diferenças insignificantes entre os valores de Natal e Apodi, de modo que os máximos valores corresponderam a 7860 Wh/m2 e 7903 Wh/m2, respectivamente. As medianas equivaleram a 6886 Wh/m2 para Natal e 6708 Wh/m2 para Apodi. Como as diferenças dos máximo valores, medianas, médias, desvios padrões, variâncias e coeficientes de variâncias entre as duas séries foram equivalentes a 1%, 3%, 3%, 6%, 11% e 12%, respectivamente, conclui-se que as incidências da radiação solar para as localidades foram similares, estatisticamente, durante o verão austral. Assim, Apodi apresentou-se como um potencial quanto à geração de energia solar quando comparada a Natal.

DESENVOLVIMENTO DE RECURSOS DIDÁTICOS PARA A DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA DA ENERGIA SOLAR

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O avanço tecnológico na sociedade atual promove o crescimento do consumo energético global e, consequentemente, a necessidade de se desenvolver fontes alternativas de energias limpas e sustentáveis. Dentre estas, destacam-se os recentes investimentos e o grande potencial da energia solar fotovoltaica no Brasil. Neste contexto, o objetivo do presente estudo consiste em desenvolver recursos didáticos e ações de divulgação científica para conscientização sobre o funcionamento e a promoção do conhecimento relativo à energia solar fotovoltaica, por meio do ensino lúdico, interativo e intuitivo da temática para crianças e adolescentes em idade escolar. Estas ações e recursos didáticos instrucionais são gratuitos e promovem a inclusão tecnológica e social através com a divulgação científica da energia solar. Ações desta natureza não foram observadas na literatura e o presente projeto promove contribuições a curto e longo prazo para a sociedade brasileira.

RESULTADOS PRELIMINARES DE UMA COLABORAÇÃO INTERNACIONAL PARA A MELHORIA DO DESEMPENHO FOTOVOLTAICO EM DIFERENTES CLIMAS

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Este trabalho visa sumarizar os primeiros resultados obtidos de estudos da colaborativa internacional PV CAMPER (Photovoltaic Collaborative to Advance Multi-Climate Performance and Energy Research). O grupo foi estabelecido em 2018 e é hoje uma organização formalmente reconhecida, com onze instituições participantes e uma rede de 16 locais de estudo distribuídos em ambos os hemisférios e na maioria das principais zonas climáticas. Em um contexto de crescimento sem precedentes da capacidade instalada de energia solar fotovoltaica (FV) - que em anos recentes passou a abranger mercados antes não muito explorados pela tecnologia - e mudanças climáticas - que trazem condições cada vez mais extremas de operação para os sistemas FV -, a colaborativa visa a avaliação de diversos aspectos de durabilidade e desempenho de módulos FV em regiões climáticas diversas, visando um melhor entendimento das perdas e degradação da tecnologia em condições adversas pouco exploradas ou conhecidas pelo setor. Dentre as frentes de estudo do PV CAMPER estão a avaliação multiclimática de impactos na geração FV e incertezas na determinação do albedo, de taxas de sujidade, de perdas por temperatura, da ocorrência de eventos de sobreirradiância, e da deriva de piranômetros na medição de irradiância. O objetivo deste trabalho é descrever os principais estudos em desenvolvimento dentro do PV CAMPER, bem como apresentar resultados preliminares da cooperação.

MICRORRED HÍBRIDA AISLADA PARA ACCESO A LA ELECTRICIDAD

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Las microrredes actualmente se han convertido en una opción para el acceso universal a la electricidad en áreas rurales de países en desarrollo. El presente artículo analiza una microrred proyectada e instalada en el año 2019 para proporcionar acceso energético a los habitantes del Paraje Malvinas, localizado al Sur-Este de la Provincia de Corrientes, Argentina (Latitud 29°38’09.34 S, Longitud 58°59’15.86 O). La microrred responde a la configuración de un Sistema Hibrido Solar/Batería/Diesel. El análisis se realiza a través de valores obtenidos por una simulación y valores medidos utilizando la configuración existente de microrred considerando el consumo energético aportado por la Secretaria de Energía, con un valor inicial de 66 kWh/día. Los resultados simulados inicialmente mostraron que la microrred suministra energía eléctrica con un costo nivelado de U$D 0,329 / kWh, con emisiones de CO2 de 18500 kg / año y una fracción renovable del 93,8%. Comprando valores medidos con los considerandos inicialmente de demanda se verifica que está muy por encima de los consumos en el Paraje, lo que lleva a realizar una nueva simulación considerando los perfiles reales de carga. A través de esta nueva simulación ajustada se comprueba que el generador Diesel no entre en funcionamiento en ningún momento para abastecer la demanda, no se utiliza el porcentaje calculado de fracción solar y resulte en un Sistema con menor rendimiento que el esperado. De los resultados de la comparación se destaca que el valor del LCOE es 57% mayor al valor esperado inicialmente. Por lo tanto, una solución de microrred híbrida de fuente de energía renovable puede ser una opción viable para electrificar áreas alejadas de la red, pero debe determinarse adecuadamente la demanda ya que es fundamental para el adecuado dimensionado de la microrred.

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS FV DE CDTE COM E SEM ARC EM COMPARAÇÃO COM MULTI-SI MONOFACIAL NO SUL DO BRASIL

Anelise Medeiros Pires, Marília Braga, Ricardo Rüther — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

O desempenho de três sistemas fotovoltaicos instalados no Centro de Pesquisa e Capacitação em Energia Solar Fotovoltaica da Universidade Federal de Santa Catarina (Fotovoltaica-UFSC) em Florianópolis-SC (27°S, 48°O, Classificação Climática Cfa Köppen-Geiger), foram analisados neste artigo. Este estudo tem como objetivo complementar uma análise prévia realizada, onde o desempenho de sistemas compostos por módulos fotovoltaicos de telureto de cádmio (CdTe) (com e sem película antirreflexo - ARC), e de silício multicristalino (multi-Si) monofaciais foi avaliado entre os anos de 2018 e 2019, sendo que no presente estudo os anos de 2020 e 2021 são adicionados, completando um período de avaliação de quatro anos. Os resultados revelaram que o sistema de CdTe com ARC apresentou melhor desempenho ao longo dos anos analisados, com um rendimento anual em média 3,2% superior ao do sistema FV de multi-Si. Os novos resultados indicam ainda uma variação interanual no desempenho dos três sistemas avaliados, com um decaimento em suas produtividades. O sistema CdTe ARC apresenta uma tendência de decaimento no desempenho energético mais acentuada (10,9% ao longo dos quatro anos avaliados), que deve ser melhor investigada. Entre os fatores que podem estar ocasionando o decaimento na produtividade dos sistemas estão variações no entorno dos sistemas (aumentando perdas por sujidade e sombreamento) e degradação de potência dos módulos. Os resultados observados neste estudo corroboram com pesquisas anteriores, mostrando que o CdTe tem uma vantagem de desempenho em relação às tecnologias tradicionais monofaciais cristalinas em climas quentes e ensolarados, como os encontrados no Brasil.

DESENVOLVIMENTO E IMPLEMENTAÇÃO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ALTO NÍVEL (SCAN) PARA GERENCIAMENTO DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM REDES DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO

Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

A utilização de sistemas de armazenamento de energia como ativo em redes de transmissão e distribuição é um tema relativamente novo no planejamento de expansão das redes elétricas. Apesar dos benefícios potenciais, tais como o controle de tensão e o achatamento de picos em diversos pontos da rede, ressaltam-se os riscos associados com a falta de experiência relativa ao controle e gerenciamento deste tipo de aplicação. Este artigo apresenta um sistema de controle de alto nível para sistemas de armazenamento de energia integrados a sistemas de distribuição que adicionalmente pode ser aplicado na transmissão. Os testes realizados ilustram o funcionamento do sistema de controle em um sistema piloto implementado na rede elétrica do Instituto de Energia Ambiente da Universidade de São Paulo.

AVALIAÇÃO DO IMPACTO DE DISTORÇÕES HARMÔNICAS CAUSADAS POR SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO FATOR DE POTÊNCIA DA REDE ELÉTRICA DE DISTRIBUIÇÃO

Fernando H. G. Schmidt, Mauricio Sperandio, Rafael Crochemore Ney — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

Com o crescente interesse dos consumidores de energia elétrica pelos benefícios trazidos pela Geração Distribuída (GD), surge a preocupação com o impacto que tal inserção trará às – por muito inalteradas – redes de distribuição. Após as mudanças trazidas ao setor pela Resolução Normativa (REN) 687/15 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que levaram ao rápido crescimento do setor no país, surgiu a necessidade de estudos de modo a mitigar os impactos técnicos e comerciais que tal modalidade de geração traz ao setor elétrico. Um dos impactos trazidos pela inserção de GD nas redes de distribuição é a redução do seu Fator de Potência (FP), por conta da característica dos geradores distribuídos de apenas injetar energia ativa, permanecendo com o consumo de reativos. Existe, porém, outro ponto trazido pela GD que também impacta negativamente no FP da rede, que é a inserção de distorções harmônicas pelos inversores fotovoltaicos. Neste trabalho será apresentado um estudo e simulações do impacto da inserção de distorções harmônicas causadas por sistemas fotovoltaicos no fator de potência da rede elétrica de distribuição.

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LECHO EMPACADO DE PIEDRAS A ALTA TEMPERATURA UTILIZANDO ESCORIA DE COBRE COMO MATERIAL DE ALMACENAMIENTO

Ian Wolde, Ignacio Calderón-Vásquez, Valentina Segovia A., José M. Cardemil — Tue, 16 Aug 2022 00:00:00 -0300

El almacenamiento térmico ha mostrado ser altamente beneficioso al acoplarse a sistemas solares para la generación de calor y energía. Actualmente se utiliza en centrales eléctricas concentradas que utilizan sal fundida como material de almacenamiento, pero esta tecnología tiene inconvenientes considerables, ya que puede afectar el rendimiento de la planta. Se ha demostrado que el almacenamiento en lecho empacado utilizando aire como fluido de transferencia de calor es una alternativa competitiva, especialmente cuando se utilizan materiales de desecho industriales, lo que permite un alto rendimiento de almacenamiento. Este estudio considera una configuración experimental de un tanque horizontal lleno de escorias de cobre, que opera dentro del rango de temperatura media a alta, en un ciclo de carga-descarga. Los resultados muestran que la alta capacidad térmica de las escorias induce una alta inercia térmica y densidad de energía del tanque de almacenamiento, sin ningún inconveniente asociado con los altos gradientes térmicos.