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Apolo: Sistema de detecção de perda de eficiência real de painéis fotovoltaicos

Resumo do projeto

Uma das principais e mais viáveis formas de geração de energia limpa é através da utilização de painéis fotovoltaicos. No contexto brasileiro, observa-se um crescimento constante na produção de energia solar, consolidando-se como a segunda maior fonte de eletricidade do país. Além disso, o Brasil se destaca pelos elevados índices de irradiância solar em comparação com outras regiões globais, conferindo-lhe um notável potencial na geração de energia fotovoltaica. Atualmente, existem plataformas online e aplicativos que monitoram em tempo real a produção de energia dos painéis fotovoltaicos. No entanto, a precisão dessas ferramentas é limitada, uma vez que não consideram de maneira correta variáveis importantes, como a irradiância solar e a temperatura do módulo, que exercem influência direta sobre a eficiência do módulo. A ausência dessas considerações impede uma comparação correta entre a geração real de energia e a geração ideal, conforme preconizada pelos fabricantes, que se baseiam em parâmetros de temperatura e irradiância padronizados, diferentes das dos locais de instalação. Diante disso, este trabalho propôs o desenvolvimento de um algoritmo destinado ao cálculo de eficiência de painéis fotovoltaicos. Esse cálculo considerou a potência real gerada, bem como o valor ideal obtido por meio da modelagem matemática. O propósito é possibilitar uma comparação correta entre esses dois valores de potência. Esse sistema proporciona aos usuários a capacidade de identificar quaisquer quedas de eficiência em seus painéis, indicando a existência de possíveis problemas, que podem variar desde sujeira na superfície dos painéis até sombreamento ou danos nas células fotovoltaicas. Adicionalmente à pesquisa bibliográfica, a curva característica do painel fotovoltaico foi gerada para validar a eficácia da modelagem matemática utilizada. Isso foi concretizado por meio da comparação entre a curva real, derivada das medições do circuito, e a curva estimada pela modelagem. A temperatura do módulo foi aferida por meio de um sensor NTC, enquanto a irradiância solar foi obtida por meio de uma estação meteorológica. Ambos os valores foram integrados aos cálculos da potência ideal. Quanto à potência real foi determinada com base nas medições de tensão e corrente do painel, o que permitiu o cálculo da eficiência. Os resultados obtidos até o momento revelam que a modelagem matemática apresenta muita proximidade com a curva do painel real. Além disso, utilizando os parâmetros de irradiância e temperatura do módulo, foi possível calcular a potência máxima ideal. Em situações de sombreamento, observou-se uma significativa redução na eficiência e na potência medida exibida, demonstrando a utilidade do sistema para que os usuários identifiquem eventuais problemas em seus painéis, quando ocorrer uma queda significativa na eficiência de geração. Também, o sistema desenvolvido opera de forma contínua, sem a necessidade de desconectar o painel da carga. Isso significa que, mesmo durante o processo de monitoramento, o módulo continua a fornecer energia de forma ininterrupta. Esse aspecto é importante, uma vez que não interfere na disponibilidade de energia para as cargas conectadas, garantindo assim uma operação contínua.

Alunos

Laura Streb de Avila
Pedro Rodrigues Britz
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Orientadores

Jéferson Cristiano Wiederkehr

Instituição

Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha
Novo Hamburgo /
  Novo Hamburgo –  
  RS –
  Brazil

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