Estimação de geração de energia para sistemas fotovoltaicos conectados à rede: aprimoramentos e análises

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: SOARES, Rivanildo Alves.
• Orientador(a): FERNANDES JÚNIOR, Damásio , LOPES, Felipe Vigolvino.
• Banca de defesa: COSTA, Edson Guedes da., REIS, Raphael Leite de Andrade.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
• Departamento: Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Perdas em sistemas fotovoltaicos; Inversores fotovoltaicos; Geração distribuída fotovoltaica; Estimativas de geração de energia; Energia solar fotovoltaica; Losses in photovoltaic systems; Photovoltaic inverters; Photovoltaic distributed generation; Energy generation estimates; Photovoltaic solar energy
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Elétrica
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/36559

Os sistemas de geração de energia solar fotovoltaica emergem como uma solução promissora para atender à crescente demanda por eletricidade global. Contudo, sua implementação enfrenta desafios significativos devido à complexidade na modelagem dinâmica necessária para estimar a geração de energia desses sistemas. Nesse contexto, apresenta-se uma metodologia para aprimorar o processo de estimação de energia gerada por sistemas fotovoltaicos conectados à rede, considerando os efeitos das condições climáticas e da sazonalidade do clima nos locais de instalação, bem como características físicas e elétricas desses sistemas de geração. A avaliação do desempenho da metodologia proposta (MP) foi conduzida por meio da comparação com dados reais coletados em laboratório, com uma metodologia tradicionalmente usada no mercado de energia solar e literatura, e com dados provenientes de sistemas fotovoltaicos reais instalados em diferentes cidades da Paraíba. Nos testes realizados com dados de laboratório, a MP demonstrou boa concordância, especialmente nas métricas de temperatura, que apresentaram os melhores resultados com menores erros e altos valores do fator de correlação (FC) e coeficiente de determinação (R²). Outras variáveis, como corrente e potência, apresentaram métricas semelhantes, com erros médios em torno de 18% e valores de FC e R² em torno de 0,85 e 0,73, respectivamente, indicando um ajuste satisfatório. Na aplicação em sistemas reais, observou-se que as perdas de energia devido à degradação dos módulos representam uma fonte considerável de ineficiência, variando entre 3,57% e 4,48% ao ano. Além disso, o limite de potência do inversor e suas perdas por ineficiência são os principais contribuintes para as perdas totais em corrente alternada (CA), estimadas entre 4,15% e 4,48%. Ao avaliar as estimativas de geração de energia pelos sistemas reais, a MP destacou-se com resultados mais equilibrados em comparação com a metodologia tradicional (MT), apresentando baixos valores de erros, um Erro Médio Normalizado (NMBE) de 5,8%, uma boa correlação (R² médio de 0,90) e um menor Erro Médio Quadrático Normalizado (NRMSE) médio de 20%. Esses indicadores destacam a eficiência da MP em proporcionar uma abordagem equilibrada entre subestimação e superestimação de geração de energia dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica.