With the development of renewable energies in the world, there is also an increase in solar photovoltaic systems globally. In Brazil, and in the state of Paraná, there is an exponential growth of this form of energy generation, which causes the necessity to study the performance of the installed systems. Therefore, this article analyzed eight photovoltaic systems installed in the state of Paraná, under the aspect of figures of merit parameters, through calculations of final yield, performance ratio and capacity factor. In addition, the calculated values were compared to the values estimated by the Solar Energy Atlas of the State of Paraná. As a result, the largest average differences in final yield, between the calculations and the Atlas, were found in the cities of Cascavel, while the smallest were observed in Goioerê.
Resumo: A geração heliotérmica converte a radiação solar em energia térmica, que é transformada em eletricidade através de ciclos termodinâmicos, como o ciclo Rankine de geração de potência a vapor, utilizado por grande parte das usinas termelétricas. A concentração de raios solares é gerada a partir de diversos métodos de captação, o mais proeminente mundialmente por calha parabólica. O desenvolvimento desde sistema nas últimas décadas permite vislumbrar uma matriz elétrica mundial e nacional com maior participação de fontes renováveis. No entanto, o avanço desta tecnologia encontra barreiras para se equiparar à geração termelétrica a carvão e por biomassa, são elas, como altos custos de investimento e tecnológico. Esta tecnologia permite o uso de tanques térmicos de armazenamento de energia (TES) para que energia seja despachável nos períodos noturnos e de baixa irradiação direta normal (DNI). No Brasil, devido à vasta área territorial com potencial solar tal tecnologia encontra possibilidade de implantação e pode ser uma alternativa para a maior utilização de fontes renováveis na geração elétrica. Neste trabalho considera-se a geração heliotermica com sistema de armazenamento de 12 horas, visando uma produção de energia durante 24 horas, com parâmetros técnicos otimizados a partir de uma usina termelétrica já existente. O objetivo desta pesquisa é avaliar o potencial de integração da tecnologia heliotérmica a partir de dados técnicos de uma UTE real, a UTE Serra Grande de 17,2 MW de potência, utilizando como parâmetros a geração elétrica anual e fator de capacidade em quatro localidades brasileiras com alto indice de DNI, variando o múltiplo solar. Finalmente, após a simulação nota-se que todas as usinas operariam dentro do fator de capacidade competitivo em relação uma termelétrica convencional, além de produzir mais eletricidade que no caso da UTE real, variando entre 3% a 15,43%.
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.
Duas formas de análise da taxa de desempenho de sistemas fotovoltaicos são o cálculo convencional e a utilização de "Photovoltaic for Utility Systems Applications" (PVUSA). Portanto, este estudo aborda uma análise de quatro painéis fotovoltaicos de quatro tecnologias distintas instalados em Ponta Grossa- PR por meio destas duas metodologias. Para a realização das análises, foram coletados dados de geração, de irradiação no plano inclinado, velocidade do vento, e temperatura ambiente. Primeiramente, os dados de geração mensal e irradiação média mensal foram utilizados para o cálculo da taxa de desempenho convencional. Em um segundo momento, para a utilização da metodologia PVUSA nas condições "PVUSA Test Conditions"(PTC), os dados horários foram separados em valores de irradiação no plano inclinado superiores a 700 Wh/m² (PVUSA 700) e superiores a 800 Wh/m² (PVUSA 800). Como resultado, os valores obtidos por PVUSA 800 obtiveram menores diferenças percentuais em relação a metodologia de cálculo convencional do que os com PVUSA 700. Além disto, no caso da utilização da metodologia convencional e da PVUSA 700 a tecnologia com melhor taxa de desempenho foi telureto de cádmio (CdTe), e a tecnologia com menor taxa de desempenho em dois meses foi policristalina (p-Si).
Um importante componente dos sistemas de proteção são os disjuntores, os quais impedem que o sistema sofra maiores danos. Neste estudo foram analisados disjuntores de dois sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica, instalados na região noroeste do Paraná. Desde a instalação destes sistemas, ocorreu um problema comum a eles, a substituição destes disjuntores que eram de marcas consolidadas no mercado nacional. As possíveis causas do acionamento destes componentes foram investigadas neste artigo por meio de três frentes de trabalho: análise teórica do aquecimento dos componentes internos do quadro geral; análise da influência da irradiação horária, temperatura ambiente e corrente durante a falha dos disjuntores e a exposição contínua dos disjuntores à altas correntes nos meses anteriores às falhas. Com base nessas análises, concluiu-se que a ocorrência isolada delas não causou os problemas, todavia, a associação delas sim.
Associado a expansão do setor fotovoltaico, estudos dos fatores de perdas apresentados em plantas em operação ganharam notoriedade na literatura pela busca do entendimento da causa e soluções dos danos. No universo de módulos fotovoltaicos de filme fino com estrutura de superstrato, fatores como a Degradação Induzida pelo Potencial (PID), corrosão eletroquímica da camada de Óxido Transparente Condutivo (TCO) e a delaminação das camadas são mais recorrentes na literatura e normalmente estão correlacionados através do potencial do gerador fotovoltaico e da corrente de fuga. Alguns procedimentos são adotados para evitar a ocorrência destes fatores de perda, garantindo o correto funcionamento do sistema. A isolação galvânica comumente é sugerida por fabricantes de módulos, porém essa medida isolada não é suficiente para solucionar integralmente esses fatores de perda. O aterramento funcional de sistemas fotovoltaicos de filme fino é indicado por fabricantes de módulos como recurso para impedir o surgimento do PID, através da polarização uniforme das células ao aterrar o pólo negativo do gerador fotovoltaico. Sendo assim, este estudo apresenta uma revisão da literatura referente aos fatores de perda que os módulos de filmes finos estão sujeitos, além dos procedimentos adotados para impedir o surgimento destes fatores de perda. Com isso, contribui como um guia rápido para os pesquisadores e estudantes no campo fotovoltaico.
With the increasing of energy demand in Brazil and the unprecedent popular support for the use of energy sources with low environmental impact, the market for photovoltaic energy has become progressively relevant. Thus, it is of strategic importance to HIGHLIGHTS • Shadowing simulation of a solarimetric station. • Description of equipment from the solarimetric station. • Structure for a SONDA standard solarimetric station.
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