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

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dc.creatorRafael Augusto Magalhaes Ferreira
dc.date.accessioned2019-08-14T06:09:05Z
dc.date.accessioned2025-09-08T22:58:33Z
dc.date.available2019-08-14T06:09:05Z
dc.date.issued2018-10-05
dc.description.abstractPhotovoltaic 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.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/BUOS-B62JU2
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEnergia solar
dc.subjectTermografia
dc.subjectGeração de energia fotovoltaica
dc.subjectModelagem matemática
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subject.otherPainéis fotovoltaicos
dc.subject.otherEficiência de conversão
dc.subject.otherEnergia solar
dc.subject.otherModelagem matemática
dc.subject.otherTermografia infravermelha
dc.subject.otherAvaliação de desempenho
dc.titleMetodologia para avaliação do desempenho de painéis fotovoltaicos utilizando um modelo elétrico-térmico e termografia quantitativa
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Braz de Jesus Cardoso Filho
local.contributor.advisor1Matheus Pereira Porto
local.contributor.referee1Marcio Fonte Boa Cortez
local.contributor.referee1Sinthya Gonçalves Tavares
local.contributor.referee1Luis Guilherme Monteiro Oliveira
local.contributor.referee1Roberto Marcio de Andrade
local.description.resumoA 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.
local.publisher.initialsUFMG

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