Desempenho de um sistema solar fotovoltaico com diferentes inclinações e orientações azimutais em cidades da Paraíba

Baldoino Sonildo da Nóbrega

ORCID iD Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Waleria Guerreiro Lima

Faculdade dos Guararapes (FG) Brasil

Raphael Henrique Falcão de Melo

ORCID iD Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Maria Cassiana Pereira Gonçalves

ORCID iD Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Austriclinio da Costa Wanderley Neto

Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Resumo

O Sol é a principal fonte de energia para a Terra. A conversão da energia solar para elétrica pode ser realizada por meio de sistemas fotovoltaicos, que têm seu desempenho dependente de diversas variáveis, inclusive do ângulo de inclinação e da orientação azimutal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção anual de energia elétrica em função dos ângulos de inclinação e orientação azimutal para um sistema fotovoltaico residencial conectado à rede em seis municípios da Paraíba. A análise foi realizada via simulação, no System Advisor Model, para um sistema com capacidade de 1500 Wp. A orientação ideal considerada neste estudo foi azimute 0° (voltado ao norte geográfico) e inclinação igual à latitude local, como discutido na literatura para um sistema ideal. A variação do ângulo de inclinação do módulo foi considerada nos intervalos entre 0° e 90º e o ângulo azimutal variou de 0º a 360º. A produção anual de energia gerada em cada posicionamento foi normalizada pelo rendimento de um sistema orientado de forma ideal, para, então, obter-se as perdas para cada orientação. Verificou-se que, em todas as cidades analisadas, da energia produzida pelo sistema na condição horizontal, independente do ângulo azimutal, as perdas não superaram 1% em relação ao sistema ideal. Observou-se também que há uma faixa ampla de inclinações e orientações para que um arranjo fotovoltaico seja aplicado com o mínimo de perdas de geração de energia elétrica em relação ao sistema ideal (azimute 0° e inclinação igual à latitude local).

Palavras-chave


Ângulo de orientação; Energia solar; Produção de energia anual; Perdas de rendimento


Texto completo:

Referências


AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012. Estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras providências. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 9 abr. 2012. Seção 1, p. 53.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução normativa nº 687, de 24 de novembro de 2015. Altera a resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e os Módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 2 dez. 2015. Seção 1, p. 45.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Nota Técnica n° 56, de 24 de maio de 2017. Atualização das projeções de consumidores residenciais e comerciais com microgeração solar fotovoltaicos no horizonte 2017-2024. Brasília: ANEEL, 2017.

ALMEIDA, M. P. Qualificação de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. 2012. 171 f. Dissertação (Mestrado em Energia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012.

BENEDITO, R. S. Caracterização da geração distribuída de eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, no Brasil, sob os aspectos técnico, econômico e regulatório. 2009. 110 f. Dissertação (Mestrado em Energia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.

BLAIR, N.; DOBOS, A.; SATHER, N. System Advisor Model (SAM) Case Studies Comparing To Real Performance Results.. In: WORLD RENEWABLE ENERGY FORUM, 2012, Denver, EUA. Proceedings... Boulder, CO, EUA: American Solar Energy Society, 2012.

BURGER, B.; RÜTHER, R. Inverter sizing of grid-connected photovoltaic systems in the light of local solar resource distribution characteristics and temperature. Solar Energy, v. 80, n. 1, p. 32-45, jan. 2006.

DOBOS, A.; GILMAN, P.; KASBERG, M. P50/P90 analysis for solar energy systems using the system advisor model. In: WORLD RENEWABLE ENERGY FORUM, 2012, Denver (EUA). Proceedings... Boulder, CO, EUA: American Solar Energy Society, 2012.

DUNN, L. et al. PV module soiling measurement uncertainty analysis. In: IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE (PVSC), 39th., 2013, Tampa (EUA), Proceedings... Piscataway, NJ, EUA: Institute of EIectrical and Electronics Engineers, 2013. p. 658-663.

EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Nota Técnica DEA 19/14: Inserção da geração fotovoltaica distribuída no Brasil: condicionantes e impactos. Rio de Janeiro: EPE, 2014.

EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Expansão da geração - 1º leilão de energia de reserva de 2015. Participação dos empreendimentos solares fotovoltaicos: visão geral. Rio de Janeiro: EPE, 2015a.

EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Expansão da geração - 2º leilão de energia de reserva de 2015. Participação dos empreendimentos solares fotovoltaicos: visão geral. Rio de Janeiro: EPE, 2015b.

FUSANO, R. H. Análise dos índices de mérito do sistema fotovoltaico conectado à rede do escritório verde da UTFPR. 2013. 94 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Industrial Elétrica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.

GASPARIN, F. P; KRENZINGER, A. Desempenho de um sistema fotovoltaico em dez cidades brasileiras com diferentes orientações do painel. Revista Brasileira de Energia Solar, v. 8, n. 1, p. 10-17, jul. 2017.

GOSTEIN, M.; CARON, J. R.; LITTMANN, B. Measuring soiling losses at utility-scale PV power plants. In: IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE (PVSC), 40th., 2014, Denver (EUA). Proceedings... Piscataway, NJ, EUA: Institute of EIectrical and Electronics Engineers, 2014. p. 885-890.

HUMMON, M.; DENHOLM, P.; MARGOLIS, R. Impact of photovoltaic orientation on its relative economic value in wholesale energy markets. Progress in Photovoltaics, v. 21, n. 7, p. 1531-1540, nov. 2013.

HUSSEIN, H. M. S.; AHMAD, G. E.; MOHAMAD, M. A. Optimization of operational and design parameters of plane reflector-tilted flat plate solar collector systems. Energy, v. 25, n. 6, p. 529-542, jun. 2000.

KALOGIROU, S. A. Engenharia de energia solar: processos e sistemas. 2. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016. 843 p.

KIMBER, A. et al. The effect of soiling on large grid-connected photovoltaic systems in California and the southwest region of the United States. In: IEEE WORLD CONFERENCE ON PHOTOVOLTAIC ENERGY CONVERSION, 4th., 2006, Waikoloa (EUA). Conference Record of... Piscataway, NJ, EUA: Institute of EIectrical and Electronics Engineers, 2006. p. 2391-2395.

KONZEN, G. Difusão de sistemas fotovoltaicos residenciais conectados à rede no Brasil: uma simulação via modelo de Bass. 2014. 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014.

KORMANN, L. et al. Desenvolvimento de mapas de avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicos em diferentes ângulos de inclinação e de azimute. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, v. 18, p.04.01-04.08, 2014.

MARION, B. et al. Performance parameters for grid-connected PV systems. In: IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE, 31st., 2005, Lake Buena Vista (EUA). Conference Record on... Piscataway, NJ, EUA: Institute of EIectrical and Electronics Engineers, 2005. p. 1601-1606.

MONTEIRO JÚNIOR, A. et al. Análise de desempenho de sistemas fotovoltaicos com diferentes ângulos de inclinação e azimute localizados em Palmas-TO. In: CONFERÊNCIA DE ESTUDOS EM ENGENHARIA ELÉTRICA, 14., 2016, Uberlândia (Brasil). Uberlândia: UFU. Anais... 2016.

NAKABAYASHI, R. K. Microgeração fotovoltaica no Brasil: condições atuais e perspectivas futuras. 2014. 107 f. Dissertação (Mestrado em Energia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014.

ORDENES, M. et al. The impact of building-integrated photovoltaics on the energy demand of multi-family dwellings in Brazil. Energy and Buildings, v. 39, n. 6, p. 629-642, jun. 2007.

PEREIRA, E. B. et al. Atlas brasileiro de energia solar. 2. ed. São José dos Campos (Brasil): INPE, 2017. 88 p.

PEREZ, R. et al. A new simplified version of the Perez diffuse irradiance model for tilted surfaces. Solar Energy v. 39, n. 3, p. 221-231, 1987.

PIERRO, B. Para aproveitar o sol: Estudo indica áreas favoráveis para explorar a energia solar no Brasil. Pesquisa Fapesp, São Paulo, n. 258, ago. 2017. Disponível em: http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/08/18/para-aproveitar-o-sol/. Acesso em: 1 fev. 2018.

PINHO, J. T.; GALDINO, M. (Orgs.). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro (Brasil): CEPEL/CRESESB, 2014. 530 p.

REN21 – RENEWABLE ENERGY POLICY NETWORK FOR THE 21ST CENTURY. Renewables 2016 global status report. 2016. Disponível em: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/05/GSR_2016_Full_Report_lowres.pdf. Acesso em: 9 out. 2017.

RÜTHER, R.; BRAUN, P. Energetic contribution potential of building-integrated photovoltaics on airports in warm climates. Solar Energy, v. 83, n. 10, p. 1923-1931, out. 2009.

SANTOS, I. P; RÜTHER, R. The potential of building-integrated (BIPV) and building-applied photovoltaics (BAPV) in single-family, urban residences at low latitudes in Brazil. Energy and Buildings, v. 50, p. 290-297, jul. 2012.

SEDRAOUI, K. et al. Optimum orientation and tilt angle for estimating performance of photovoltaic modules in western region of Saudi Arabia. Journal of Renewable and Sustainable Energy, v. 9, n. 2, mar. 2017.

TOLMASQUIM, M. T. (Coord.). Energia renovável: hidráulica, biomassa, eólica, solar, oceânica. Rio de Janeiro: EPE, 2016. 452 p.

URBANETZ, J. et al. Acompanhamento do desempenho do sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica da UTFPR – Sede Neoville. In: INTERNATIONAL SODEBRAS CONGRESS, 37., 2017, Fortaleza. Anais... Fortaleza (Brasil). Sodebras, 2017.

VARUN, R. P.; BHAT, I. K. Energy, economics and environmental impacts of renewable energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 13, n. 9, p. 2716-2721, dez. 2009.

VILLALVA, M. G. Energia solar fotovoltaica: conceitos e aplicações. 2. ed. São Paulo: Saraiva, 2015. 224 p.

YANG, H.; LU, L. The optimum tilt angles and orientations of PV claddings for building-integrated photovoltaic (BIPV) applications. Journal of Solar Energy Engineering, v. 129, n. 2, p. 253-255, 2005.

ZOMER, C. D. et al. Performance compromises of building-integrated and building-applied photovoltaics (BIPV and BAPV) in Brazilian airports. Energy and Buildings, v. 66, p. 607-615, nov. 2013.

ZORRILLA-CASANOVA, J. et al. Analysis of dust losses in photovoltaic modules. In: WORLD RENEWABLE ENERGY CONGRESS, 2011, Linköping (Sweden). Proceedings.... Linköping (Sweden): Linköping University Electronic Press, 2011. p. 2985-2992.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-03062015v1n43p175-188

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