Metodologia para avaliação do desempenho de painéis fotovoltaicos utilizando um modelo elétrico-térmico e termografia quantitativa

Rafael Augusto Magalhaes Ferreira

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B62JU2

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DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor1	Matheus Pereira Porto	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	Braz de Jesus Cardoso Filho	pt_BR
dc.contributor.referee1	Marcio Fonte Boa Cortez	pt_BR
dc.contributor.referee2	Sinthya Gonçalves Tavares	pt_BR
dc.contributor.referee3	Luis Guilherme Monteiro Oliveira	pt_BR
dc.contributor.referee4	Roberto Marcio de Andrade	pt_BR
dc.creator	Rafael Augusto Magalhaes Ferreira	pt_BR
dc.date.accessioned	2019-08-14T06:09:05Z	-
dc.date.available	2019-08-14T06:09:05Z	-
dc.date.issued	2018-10-05	pt_BR
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B62JU2	-
dc.description.abstract	Photovoltaic technology stands out as a significant portion of the new installations within the context of distributed generation in Brazil. This market expansion demands a more efficient assets management, mainly in medium and large photovoltaic systems. The relationship between temperature rising and performance drop justifies the thermal monitoring of PVs, where thermography is a useful tool for a prompt identification of units operating below expected in the solar plant. However, it is a recurring practice the use of thermography only to search hot spots in the photovoltaic installation. This work proposes an alternative to determine the real performance of PVs by means of mathematical modeling and quantitative thermography. The methodology of this present work included mathematical modeling of PVs operation from electrical and thermal aspects, followed by a performance characterization by means of individual thermal inspections by thermography. The temperature values are combined with the instantaneous climate data in order to estimate the actual efficiency of the unit inspected, subsequently confronted with theoretical maximum limits. The results presented a complete optical properties characterization of PVs glass surface, in which = 0,78 and = 0,22 were obtained for inspections with 65° viewing angle. These considerations, coupled with measurement uncertainties, allowed reliable results of the operating temperature during frontal inspections in PV modules of TESLA Plant. It was defined in the scope of this work the PVs performance coefficient, evaluating variations in this parameter during clear and cloudy skies conditions. It was presented a temperature correction model from thermal imagers that, compared to measured data from a contact sensor during outdoor experiments, presented better results than FLIR model. Finally, the PV plant diagnostic proposal is tested in order to show, satisfactorily, the potential of thermography as monitoring technique and for PVs operational efficiency determination.	pt_BR
dc.description.resumo	A tecnologia fotovoltaica destaca-se por representar uma parcela significativa dos novos empreendimentos geradores dentro do contexto da geração distribuída no país. Esta franca expansão de mercado demanda por uma gestão mais eficiente dos ativos, principalmente em sistemas fotovoltaicos de médio e grande porte. A relação direta entre temperatura de operação e queda eficiência justifica a necessidade de se realizar o monitoramento térmico dos módulos fotovoltaicos, cenário em que a termografia se destaca como ferramenta de rápida identificação de unidades comprometidas na planta. No entanto, a potencialidade da técnica é limitada quando restrita apenas à busca por anomalias térmicas nos geradores fotovoltaicos, prática recorrente em usinas solares. O que se propõe neste trabalho é uma alternativa de determinação da eficiência real dos painéis fotovoltaicos por meio de uma abordagem conjunta envolvendo modelagem matemática e termografia quantitativa. A metodologia incluiu a modelagem matemática da operação dos painéis fotovoltaicos sob os pontos de vista elétrico e térmico, seguida por uma caracterização de desempenho por meio de inspeções termográficas individuais. As temperaturas registradas foram utilizadas em conjunto com as condições atuantes no momento da aquisição para estimar a eficiência real da unidade inspecionada, posteriormente confrontada com limites máximos teóricos. Os resultados do trabalho incluíram a caracterização das propriedades ópticas da superfície de vidro dos painéis fotovoltaicos, em que foram obtidos valores de = 0,78 e = 0,22 para as inspeções com ângulo de observação de 65°. Estas considerações, aliadas à quantificação das incertezas de medição por termografia, permitiram obter resultados confiáveis da temperatura de operação durante inspeções frontais dos módulos na Usina TESLA. Foi definido no escopo deste trabalho o coeficiente de desempenho dos painéis fotovoltaicos, sendo proposta uma avaliação sobre como este parâmetro pode variar frente às condições reais de operação ao longo de dias de céu claro e nublado. Foi apresentado um modelo de correção da temperatura indicada pelo termovisor que, comparado a dados medidos com um sensor de contato em testes em campo, apresentou resultados melhores que o modelo da FLIR. Por fim, a proposta de diagnóstico da usina foi testada com o objetivo de mostrar, de forma satisfatória, a potencialidade de uso da termografia como instrumento de monitoramento e determinação da eficiência operativa dos painéis fotovoltaicos.	pt_BR
dc.language	Português	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Minas Gerais	pt_BR
dc.publisher.initials	UFMG	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Painéis fotovoltaicos	pt_BR
dc.subject	Eficiência de conversão	pt_BR
dc.subject	Energia solar	pt_BR
dc.subject	Modelagem matemática	pt_BR
dc.subject	Termografia infravermelha	pt_BR
dc.subject	Avaliação de desempenho	pt_BR
dc.subject.other	Energia solar	pt_BR
dc.subject.other	Termografia	pt_BR
dc.subject.other	Geração de energia fotovoltaica	pt_BR
dc.subject.other	Modelagem matemática	pt_BR
dc.subject.other	Engenharia mecânica	pt_BR
dc.title	Metodologia para avaliação do desempenho de painéis fotovoltaicos utilizando um modelo elétrico-térmico e termografia quantitativa	pt_BR
dc.type	Tese de Doutorado	pt_BR
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