Medição do rendimento global de um sistema Fotovoltaico isolado utilizando módulos de 32 células

Abstract

As fontes renováveis de energia ganham espaço em ritmo acelerado na matriz energética mundial, seja pela escassez dos recursos fósseis, seja pela consciência da humanidade sobre a importância da preservação do meio-ambiente e do desenvolvimento sustentável. A geração de energia fotovoltaica é promissora, entretanto costuma ser considerada como segunda opção devido ao elevado custo e baixo rendimento da conversão fotoelétrica de energia, em torno de 20%. Diversos pesquisadores em todo o mundo estudam células solares de alta eficiência, com valores entre 30% e 50%, porém poucos trabalhos versam sobre o rendimento global do processo de obtenção de energia elétrica através do Sol, onde diversos fatores podem contribuir para melhorar a eficiência do processo. O objetivo geral desse trabalho visa medir o real rendimento de um sistema fotovoltaico isolado utilizando módulos de 32 células, utilizando para isto as instalações do Laboratório de Fontes Alternativas do ENE/UnB, contando com painéis solares policristalinos autoregulados de 14% de rendimento nominal. Como objetivos específicos, o trabalho propõe uma nova metodologia para o cálculo do desempenho energético, além de identificar as perdas e potenciais não aproveitados etapa à etapa, mapeando assim pontos que, corretamente trabalhados, geram mais energia à carga final. O sistema é composto pelo arranjo fotovoltaico auto-regulado, controlador de carregamento, banco de baterias e inversor, e apresentou um rendimento de aproximadamente 50% sobre a energia efetivamente gerada pelos painéis fotovoltaicos. As perdas devido à atenuação da atmosfera, nebulosidade e inclinação do painel chegam à 70% do potencial solar. Diversas sugestões são apresentadas, visando melhorar o rendimento do sistema auto-regulado, como a utilização de cargas de desvio ou de novos sistemas de armazenamento. Uma análise de custos é apresentada, comparando a tarifa da energia solar com a da energia convencional. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The subject of energy generation using renewable source is getting special attention nowadays. This is happening due to a more in depth conscience of mankind regarding the importance of the investment in clean energy systems achieving a sustainable development. Additionally the warning that a global shortage will take place in a few decades, caused by the limitation of the fossil fuels, assures that urgent actions need to be done right now. The photovoltaic energy source is a good renewable energy option, but one uses to consider it as just an alternative choice, because its efficiency is about 20% only. There are a lot of researches in order to achieve high efficiency solar cells, that can convert from 30% to 50% of the solar energy, however there are just few studies about the global performance of a PV system, considering all the processes and aspects involving the conversion from solar energy to electrical energy. The global goal of this paper is to measure the real performance of a stand-alone 32 cells modules PV system, using the Alternative Energy Sources Laboratory from ENE/UnB, Brazil. The 14% nominal efficiency self regulating silicon solar panel are used. The specific goal creates a new approach to measure the solar energy potential and the looses, presenting ideas to improve the generation of electricity. The system has a self regulating PV array, charge controller, battery bank and inverter. The real global performance measured is about 50% of the energy that arrives over the solar panel. The atmosphere air mass, cloudiness and array orientation produce 70% of the energy loss. A lot of suggestion are presented in order do improve the global performance of the system, like special loads or a new storage system. An economic study comparing the tariff of the conventional energy and solar energy are presented.