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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Centro de Ciências, Tecnologias e Saúde

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: ANÁLISE DE INDICADORES DE DESEMPENHO E DE QUALIDADE DE ENERGIA DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO COM DISTINTOS FATORES DE DIMENSIONAMENTO DE INVERSOR

Orientador
  • GIULIANO ARNS RAMPINELLI
Aluno
  • GEOVIO KROTH

Conteúdo

A instalação de sistemas fotovoltaicos apresenta crescimento nos últimos anos no brasil, tanto na geração centralizada quanto na geração distribuída. frequentemente os sistemas de micro geração distribuída são instalados aproveitando-se a estrutura dos telhados e coberturas das edificações. a integração ou aplicação de sistemas fotovoltaicos em edificações, não raramente, implica em instalações não ótimas quanto aos ângulos de inclinação e de azimute. o impacto destas características não ótimas no desempenho do sistema fotovoltaico pode ser estudado a partir de simulação em software ou a partir do monitoramento dos sistemas fotovoltaicos. esta dissertação analisa o desempenho energético e aspectos relacionados à qualidade de energia elétrica de um sistema fotovoltaico integrado à edificação do campus criciúma do ifsc, considerando os fatores de dimensionamento dos inversores (fdi) do sistema e a orientação azimutal de seus arranjos de módulos fotovoltaicos. esse sistema tem potência de 73,28 kwp, e é composto por 5 inversores de 15 kw e 229 módulos fotovoltaicos de 320 wp. os dados de desempenho do sistema foram obtidos a partir de sistema online do fabricante dos inversores. foram analisados os dados de dois anos de operação do sistema, entre novembro de 2017 e outubro de 2019. os parâmetros referentes à qualidade de energia elétrica foram obtidos por meio de um analisador de energia, sendo que as medições foram realizadas individualmente nos subsistemas em intervalos de uma semana a um mês. em relação ao desempenho do sistema, observou-se que a produtividade ou rendimento final médio diário anual foi de 3,67 kwh/kwp no primeiro ano e de 3,29 kwh/kwp no segundo ano, sendo que os valores máximos de rendimento final médio diário mensal foram de 4,77 kwh/kwp e 5,10 kwh/kwp, registrados em dezembro de cada ano. a taxa de desempenho teve médias mensais anuais de 81,63 % e 89,06 %, sendo que o valor máximo mensal foi de 95,4 %, e o valor mínimo mensal foi de 75,7 %. o fator de capacidade médio mensal anual foi de 14,67 % e 13,72 %, sendo que a diminuição foi ocasionada pela menor irradiação solar registrada no segundo ano de análise. os valores médios mensais anuais de geração de energia elétrica nos dois anos foram de 7.830 kwh e 7.330 kwh, com valor máximo mensal de 11.580 kwh e valor mínimo mensal de 4.330 kwh. as maiores perdas registradas foram as de captura, com médias mensais anuais de 15,1 % e 7,6 %. no âmbito da dissertação também foi realizada a análise individual dos subsistemas, comparando-se o desempenho para subsistemas com fatores de dimensionamento de inversor (fdi) diferentes. o subsistema 1, com fdi de 1,12, apresentou os índices de taxa de desempenho, rendimento final, eficiência global e fator de capacidade superiores nos meses próximos ao inverno, e inferiores nos meses próximos ao verão, em relação ao subsistema 2, de fdi 0,76. as perdas foram maiores no subsistema 2 no verão, devido principalmente aos cortes de potência em virtude do menor fdi desse subsistema. ao se analisar subsistemas com arranjos em diferentes orientações azimutais, sendo o subsistema 1 de orientação norte e o subsistema 5 com orientação leste-oeste, constatou-se que os índices de desempenho não apresentaram diferenças significativas entre os dois subsistemas, considerando as diferentes épocas do ano. excetue-se a taxa de desempenho, que, nos meses próximos ao inverno foi menor para o subsistema 5. as perdas apresentaram valores próximos para os dois subsistemas nos meses de verão, e superiores para o subsistema 5 nos meses de inverno. as poucas diferenças entre os índices se devem à baixa inclinação dos arranjos, que é de 10 ° apenas. a análise dos índices de qualidade de energia mostrou que há distorção de tensão na rede de conexão dos subsistemas, mas em valores totais em torno de 5,0 %, o que está dentro das normativas. já a distorção harmônica total de corrente (thdi), para valores de potência relativa inferiores a 10 %, apresentou valores elevados. em potências relativas próximas a 100 % foi constatado, via modelagem matemática que a thdi dos subsistemas 1, 2 e 5 ficou em torno de 3,6 %. as componentes harmônicas de maior influência na thdi foram as de ordem 5 e 7. o fator de potência apresentou valores também dependentes da potência relativa, sendo constatado que, para valores de potência relativa superiores a aproximadamente 8,5 %, o fator de potência assume valores superiores 0,92, que é o mínimo exigido pelas normativas vigentes. constatou-se também que, entre 20 % e 100 % da potência relativa, o fator de potência é praticamente constante e igual a 1.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 2.90388

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
2,84% 3,33% 3,89% 4,79% 2,66% 3,04% 50,70% 3,84% 4,20% 3,52% 3,32% 2,41% 2,11% 2,69% 2,09% 4,58%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

2,84%

ODS 2

3,33%

ODS 3

3,89%

ODS 4

4,79%

ODS 5

2,66%

ODS 6

3,04%

ODS 7

50,70%

ODS 8

3,84%

ODS 9

4,20%

ODS 10

3,52%

ODS 11

3,32%

ODS 12

2,41%

ODS 13

2,11%

ODS 14

2,69%

ODS 15

2,09%

ODS 16

4,58%