Contribuições no desenvolvimento e avaliação de algoritmos de posicionamento solar para aplicações em rastreadores solares

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Braz, Nadine Figueiredo Rezende [UNESP]
• Orientador(a): Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Energia solar; Geração de energia fotovoltaica; Sistemas de energia fotovoltaica
• Palavras-chave em Inglês: Solar energy; Photovoltaic power generation; Photovoltaic power systems
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/257000

A energia solar está disponível em abundância na natureza, e nos últimos anos foi observada uma queda substancial nos custos relacionados aos sistemas fotovoltaicos. Portanto, os sistemas baseados em energia solar têm assumido uma posição de liderança na busca por fontes alternativas de energia. Embora o uso de rastreador solar nesses sistemas não seja imprescindível, sabe-se que seu uso pode potencializar a energia coletada. Para atender a essa demanda crescente, é necessário considerar o efeito de diversos parâmetros que podem influenciar no desempenho dos rastreadores solares, como diferentes períodos, condições geográficas e climáticas, algoritmos de posicionamento bem como erros de rastreamento. Assim, este trabalho tem como objetivo o estudo, o desenvolvimento e a avaliação da eficácia de famílias de algoritmos de rastreamento solar, através do provimento compreensivo de análises qualitativas dos algoritmos de posicionamento solar e dos benefícios de suas implantações em sistemas de geração fotovoltaico com rastreadores solares de eixo único. Neste contexto, a acurácia dos diferentes algoritmos existentes foi analisada, evidenciando que algoritmos menos complexos que o Solar Position Algorithm (SPA) poderiam ser implementados sem impacto substancial na geração de energia. O desempenho de sistemas fotovoltaicos fixos e com sistemas de rastreamento também foi avaliado para dadas localidades, de forma a comparar dados de geração bem como sua eficiência em relação a diferentes softwares de simulação de geração fotovoltaica, verificar a acurácia de diferentes algoritmos de posicionamento solar trazendo contribuições para sistemas com rastreadores solares através de simulações computacionais. A eficiência do rastreador em relação a um sistema fixo para o software pago, software aberto e protótipos semelhantes aos simulados foram de 21%, 20% e 16%, respectivamente, as quais estão dentro dos valores encontrados na literatura, que podem variar de 12% a 25% para rastreadores de eixo único. Finalmente, foi proposta uma metodologia SPA aprimorada, considerando um sistema de rastreamento realimentado para detecção de condições de erros de rastreamento, fazendo com que a geração se mantenha próxima aos níveis ideais esperados, com aumento de 0,110% a 1,769% da geração anual de energia, quando avaliados erros de rastreamento entre 0,15° a 10°.