Análise térmica, teórica e experimental, de um painel fotovoltaico comercial - Silva, Domisley Dutra (2021)
O presente trabalho consiste na análise térmica, teórica e experimental, de dois módulos fotovoltaicos de silício policristalino (p-Si) com 350 Wp nas condições de montagem sobre telhado e livre (sem obstrução da parte posterior do painel), ambos inclinados segundo a latitude local, para melhor aproveitamento da radiação solar direta. Os sistemas fotovoltaicos com este arranjo são projetados para intensificar a radiação incidente nas células fotovoltaicas e, por conseguinte, maximizar a produção de energia elétrica. No entanto, a condição de montagem sobre telhado pode dificultar a convecção natural na parte posterior do módulo aumentando a temperatura das células fotovoltaicas e, consequentemente, diminuindo a eficiência elétrica do módulo. A determinação das perdas, devido ao aquecimento, é importante para o dimensionamento correto dos sistemas de geração fotovoltaica e sua taxa de retorno do investimento. O dimensionamento preciso das perdas térmicas exige considerável esforço computacional e complexidade, devido ao grande número de fatores climáticos que influenciam no processo como, por exemplo, umidade, velocidade do vento, massa de ar, radiação e temperaturas do ambiente, do céu e do solo. Desta forma, o uso de correlações para várias condições ambientais e de montagem se torna viável do ponto de vista da simplificação do modelo. O presente estudo teve como objetivo desenvolver um modelo térmico analítico, que considera a temperatura das células, os dados meteorológicos locais (irradiância, temperatura ambiente, velocidade do vento e umidade), a tensão e a corrente geradas pelo sistema fotovoltaico associado à carga puramente resistiva. Com base nos resultados e análises de um período de 116 dias foi possível comparar as 20 correlações mais utilizadas na literatura com o modelo proposto; dessas correlações, 18 apresentaram MAPEs superiores a 5,0% para 50% dos dias analisados, enquanto que o modelo analítico proposto apresentou MAPEs inferiores a 5,0% para 75% dos dias analisados. Ademais, a comparação direta entre a geração de energia para os módulos na montagem sobre telhado e livre com as mesmas condições de inclinação e orientação não apresentou diferença estatística significativa. O modelo analítico proposto forneceu resultados mais próximos à realidade climática do Brasil, o que aumenta a precisão do dimensionamento da perda térmica dos módulos fotovoltaicos, em condições reais de operação, e otimiza os recursos para o uso da energia solar.