Análise dos benefícios rastreamento solar por módulos fotovoltaicos para diferentes condições climatológicas

Abstract

A busca por fontes renováveis de energia é cada vez mais necessária em um planeta im pactado 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 de mandam melhorias na geração de energia renovável, para a qual a energia solar é um grande aposta, visto que a energia fotovoltaica (PV) é altamente renovável e, atualmente, econo micamente 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 solar 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 im pactar o benefício dos sistemas fotovoltaicos de rastreamento solar, um modelo térmico para um módulo fotovoltaico foi desenvolvido. O modelo é 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 ca lor 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 será aplicado a um módulo fotovoltaico fixo (inclinado com um ângulo correspondente à latitude local) e módulo fotovoltaico de rastreamento solar. As simulações serão 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.