Comparación del impacto de la temperatura en el rendimiento de módulos fotovoltaicos estáticos y con sistemas de seguimiento solar (L-O, L-O + N-S)
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i4.27220Palabras clave:
Seguimiento solar; Impacto térmico; Eficiencia.Resumen
La participación de la energía fotovoltaica ha aumentado su relevancia en el escenario mundial. Este estudio tuvo como objetivo evaluar si el seguimiento solar en sistemas fotovoltaicos, además de afectar positivamente la generación de energía, también impacta en la radiación solar, la temperatura y la eficiencia, comparándolos con un sistema estático. Se instalaron tres módulos fotovoltaicos en Cascavel-PR, simulando los arreglos evaluados; un sistema robusto para recopilar datos meteorológicos, térmicos y eléctricos durante 365 días. Los datos fueron tabulados con promedios horarios y mensuales, por rango térmico, densidad de ocurrencia e irradiancia. Se utilizó el Análisis de Varianza para comparar la igualdad entre las medias. Luego, se aplicó la Prueba de Tukey. Como resultado principal, se destaca en los arreglos trazables la temperatura máxima más baja, la ocurrencia de las eficiencias más altas y la producción de energía más alta. La eficiencia final de los arreglos, por rango de irradiancia, presentó valores estadísticamente diferentes, registrando 7,27% para el Arreglo 1; 10,38% para el Arreglo 2 y 12,73% para el Arreglo 3. El incremento en la producción, con respecto al Arreglo 1, fue de 20,1% (Arreglo 2) y 37,2% (Arreglo 3). Las correlaciones entre la irradiancia, la temperatura del módulo y la producción de energía fueron similares, mostrando que el aumento de la irradiancia provocó una mayor temperatura del módulo y una mayor producción de energía, incluso con una reducción de la eficiencia.
Citas
Almorox, J., Arnaldo, J. A., Nadjem, B. & Martí, P. (2020). Adjustment of the Angstrom-Prescott equation from Campbell-Stokes and Kipp-Zonen sunshine measures at different timescales in Spain. Renewable Energy, 154, 337-350. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.03.023
Assaf, E. M. (2014). “Design and Implementation of a Two Axis Solar Tracking System Using PLC Techniques by an Inexpensive Method·,” International Journal of Academic Scientific Research, 2 (3), 54-65.
Benato, A. & Stoppato, A. (2019). An Experimental Investigation of a Novel Low-Cost Photovoltaic Panel Active Cooling System. Energies. 12, 1448 (1-24). https://doi:10.3390/en12081448.
Berwanger, D. (2019). Desenvolvimento de um sistema fotovoltaico com rastreador solar de um eixo instalado em uma propriedade rural conectado à rede. 2019. 79f. Dissertação de mestrado. Curso de Engenharia de Energia na Agricultura, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Bittencourt, F. T., Mota, L. S., Santana, L. P., Costa, M. M. & Souza Filho, J. C. (2017). Construção de um protótipo de rastreador solar para aplicação em sistemas fotovoltaicos conectados à rede. Sítio Novo, Palmas, 1, 147-157.
Bona, J. C., Titton, M. G. & Bühler, A. J. (2015). Projeto de um seguidor solar de dois eixos de baixo custo e baixo consumo energético. Acta de La XXXVIII Reunión de Trabajo de La Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente, Argentina, 3, 04.171-04.177.
Bryan, J. L., Silverman, T. J., Deceglie, M. G. & Holman, Z. C. (2021). Thermal model to quantify the impact of sub-bandgap reflectance on operating temperature of fielded PV modules. Solar Energy. 220, 246-250. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.03.045
Carvalho, D. R. (2011). Desenvolvimento de um rastreador solar biaxial. 60 f. Dissertação de mestrado. Curso de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.
Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes. 4. ed. Canadá: Wiley. 928 p.
Fernandes, A. A. (2014). Desenvolvimento de um rastreador de baixo custo para sistemas de energia fotovoltaicos. 109 f. Dissertação de mestrado. Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Federal da Bahia, Salvador.
Fouada, M. M., Shihatab, L. A. & Morgana, E. I. (2017). An integrated review of factors influencing the performance of photovoltaic panels. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 80, 1499-1511. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.141
Frosi, F., Chesini, D., Gabe, I. J. & Bona, J. C. (2018). Análise comparativa da produção de energia de um seguidor solar de dois eixos para a região de Farroupilha-RS. In: Congresso Brasileiro de Energia Solar. 7. Gramado. Anais. Gramado: Cbens, 2018. 1-9.
Garcia, Y., Diaz, O. & Agudelo, C. (2015). Performance of a solar PV tracking system on tropic regions. [Thesis]. Energy and Sustainability, 4, 197-207. Faculty of Engineering, University of Cundinamarca, Colombia.
Hafez, A. Z., Yousef, M. A. & Harag, M. N. (2018). Solar tracking systems: Technologies and trackers drive types – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 91, 754-782. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.094
Hoffmann, F. M., Molz, R. F., Kothe, J. V., Nara, E. O. B. & Tedesco, L. P. C. (2018). Monthly profile analysis based on a two-axis solar tracker proposal for photovoltaic panels. Renewable Energy. 115, São Paulo. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.08.079
Konneh, K. V., Masrur, H., Othman, M. L., Wahab, N. I. A., Hizam, H., Islam, S. Z. & Senjyu, T. (2021). Optimal Design and Performance Analysis of a Hybrid Off-Grid Renewable Power System Considerando Different Component Scheduling, PV Modules, and Solar Tracking Systems. IEEE Access, 9, 64393-64413.
Kumar, M. & Kumar, A. (2017). Performance assessment and degradation analysis of solar photovoltaic technologies: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier. 78, 554-587. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.083
Lo, S., Cheng, F., Chang, V., Liu, W. D., Chang, L., Adurodija, O. F., Chou, E., Lung, C., Liu, J., Lu, T., Su, J. & Cheng, E. (2015). Design, operation, and performance evaluation of a cable-drawn dual-axis solar tracker compared to a fixed-tilted system. Energy Science & Engineering. 6 (6). 549-557. https://doi-org.ez89.periodicos.capes.gov.br/10.1002/ese3.92
Lopes, D. D. D. (2016). Desenvolvimento e implementação de um Sistema de Seguimento Solar Ativo para sistemas fotovoltaicos. 76 f. Dissertação de mestrado. Faculdade de Ciências, Departamento e Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia. Universidade de Lisboa, Lisboa.
Martins, F. O. (2016). Seguidor solar de dois eixos com motores passo-a-passo. 80 f. Dissertação de mestrado. Curso de Engenharia de Energias Renováveis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa.
Meceneiro, G. D. (2018). Desenvolvimento de um Sistema para Rastreamento Solar. 81 f. Dissertação de mestrado. Curso de Faculdade de Tecnologia, Sistemas de Informação e Comunicação, Universidade Estadual de Campinas, Limeira, 2018. http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/331831/1/Meceneiro_GabrielDuarte_M.pdf.
Neves, G. M. (2016). Influência do espectro da radiação solar em módulos fotovoltaicos. 240 f. Dissertação de mestrado. Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais / Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos.
Nobre, P., Pereira, E. B., Lacerda, F. F., Haddad, E. A. & Lay, D. (2019). Solar smart grid as a path to economic inclusion and adaptation to climate change in the Brazilian Semiarid Northeast. International Journal of Climate Change Strategies and Management. Bingley, 11 (4), 499-517.
Oliveira, C. A. A. (2007). Desenvolvimento de um protótipo de rastreador solar de baixo custo e sem baterias. 2007. 83 f. Dissertação de mestrado. Curso de Ciências, Centro de Tecnologia e Geociências - Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco, Recife.
Passos, D., Otto, F., Castro, L. L. M., Roncada, M. A., Hoepers, R. & Wolf, J. G. B. (2017). Eficiência energética em placas fotovoltaicas (projeto segue o sol). Revista Maiêutica, Indaial, 3 (1), 21-42.
Paulescu, M. & Paulescu, E. (2019). Short-term forecasting of solar irradiance. Renewable Energy. 143, 985-994. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.05.075
Ruviaro, R. S., Daltrozo, J. G., Garlet, L., Lourenço, W. M. & Santos, I. P. (2018). Análise da variação da eficiência do módulo fotovoltaico em função da temperatura. In: Congresso Brasileiro de Energia Solar, 7. Gramado. Anais. Gramado: Cbens. 1–8.
Rebollar, P. B. M. & Rodrigues, P. R. (2011). Energias Renováveis: Energia Solar. Copyright © JELARE. (Edição – Livro Digital).
Severino, A. J. (2018). Metodologia do trabalho científico. São Paulo. Ed. Cortez.
Sousa, V. F. C. L. (2018). Sistemas passivos na construção em Portugal: Análise de um caso de estudo. 231 f. Dissertação de mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, Lisboa.
Souza, A. & Aristone, F. (2018). Um estudo da temperatura e da irradiação solar em células fotovoltaicas. Tecno-Lógica, Santa Cruz do Sul, 22 (2), 194-200.
Souza, A., Aristone, F., Ferrari, L. F. & Reis, R. R. (2016). Modelagem da temperatura do módulo de células fotovoltaicas em função da temperatura ambiente, velocidade dos ventos e irradiância. Revista Brasileira de Energias Renováveis, Curitiba, 5 (4), 504-518.
Tavares, C. V. C. C. (2020). Os desafios da descarbonização da economia por meio da energia solar no semiárido: estudo de caso em Juazeiro do Norte – CE. 193 f. Tese de doutorado. Programa de Desenvolvimento Sustentável, Universidade de Brasília, Brasília.
Torres, R. C. (2012). Energia solar fotovoltaica como fonte alternativa de geração de energia elétrica em edificações residenciais. 164 f. Dissertação de mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos - Departamento de Energia Mecânica, Universidade de São Paulo, São Carlos.
Simioni, T. (2017). O impacto da temperatura para o aproveitamento do potencial solar fotovoltaico do Brasil. 222 f. Dissertação de mestrado. Programa de Planejamento Energético, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Gilson Debastiani; Carlos Eduardo Camargo Nogueira ; Jeferson Manenti Acorci ; Jair Antonio Cruz Siqueira ; Vander Fabio Silveira; Samuel Nelson Melegari de Souza
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
