Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
IDENTIFICAÇÃO DA CURVA DE MÁXIMA POTÊNCIA DE MÓDULOS
FV UTILIZANDO SOFTWARES DE SIMULAÇÃO
ANDRÉ PIMENTEL MOREIRA¹
PAULO CESAR MARQUES DE CARVALHO²
MANUEL RANGEL BORGES NETO3
GERALDO LUIS BEZERRA RAMALHO4
SAMUEL VIEIRA DIAS5
¹ Professor do Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará. CEFET-CE [email protected]
² Professor Dr. do Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal
do Ceará-PPGEE-UFC – [email protected]
3 Professor do Centro Federal de Educação Tecnológica de Petrolina. CEFET-Pet –
[email protected]
4 Professor MsC. do Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará. CEFET-CE [email protected]
5 Professor do Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará. [email protected]
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Neste artigo é apresentado o estudo e comparação do
comportamento real e simulado de um sistema fotovoltaico,
através dos softwares de projeto e simulação Electronic
Workbench (MultiSIM 9), AIM-Spice e a identificação do ponto
de máxima potência (MPP), com o auxílio do software de
modelamento Matlab.
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Palavras-chave: simulação, ponto de máxima potência,
painéis fotovoltaicos.
Necessidade
Resumo
Justificativas
Introdução
• Produção de energia mundial para atender a uma demanda
crescente de população;
• Estoque limitado de reservas e emissões de resíduos.
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Solução
O aproveitamento da energia solar por meio de conversão
fotovoltaica (FV) que apresenta baixo impacto ambiental por
utilizar como fonte primária a energia do Sol abundante e sem
custos, sem a emissão de resíduos.
Dificuldades
Apesar da utilização crescente, os custos relativamente elevados
somente justificam no momento no Brasil aplicações de baixa
potência como em instalações rurais e cargas isoladas.
Resumo
Justificativas
Introdução
O estudo de aplicações que possam difundir melhor o uso de
sistemas FV passa pelo desenvolvimento de modelos equivalentes
dos sistemas e a utilização de softwares para simulação de
comportamento.
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Tais programas permitem verificar valores de tensão limiar de
condução e estados operacionais, e simular o funcionamento de um
sistema para diferentes configurações. São freqüentemente
utilizados no ensino acadêmico e na formação de projetistas e de
instaladores, e ainda funcionam como um importante instrumento de
trabalho nas áreas de investigação e de desenvolvimento,
promovidas pelos fabricantes de componentes (Greenpro, 2004).
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
A célula FV funciona como um diodo de junção com uma janela para
o meio externo (luz), onde se dá a captação da radiação incidente;
esta energia adicional externa permite o movimento de elétrons na
junção caracterizando a corrente elétrica (Mineiro, 2004).
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
• Módulos FV do Laboratório de Energias Alternativas da UFC
• Após a determinação do modelo equivalente, foram feitas
simulações computacionais para o levantamento das curvas
características do painel e por fim comparadas às curvas
fornecidas pelo fabricante.
Resumo
87 Watts
Máxima Potência
Justificativas
Introdução
Representação FV
Tolerância
+ 10% / -5%
Voltagem
Potência
de
Máxima
14,7 Volts
de
Máxima
5,02 Amps
Dados fabricante
Corrente
Potência
Softwares
Voltagem
Aberto
de
Circuito
21,7 Volts
Materiais e métodos
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Corrente de Curto-Circuito
5,34 Amps
Altura
1007 mm
Largura
652 mm
Espessura
58 mm
Peso
8,3 Kg
Conclusões
Referências
Existe uma grande variedade de ferramentas para o desenho e análise de
sistemas fotovoltaicos (Markvart y Castañer, 2003, Mellit et al., 2007). Para o
presente artigo foram escolhidos três programas computacionais.
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
•O pacote da Electronics Workbench (MULTSIM)
• programas para captura de esquemas
• simulação de funcionamento de circuitos
•projeto de placas de circuito impresso.
• O modelador de circuito integrado AIM-Spice
• capacidade de simular circuitos não-lineares complexos.
• calcular pontos de funcionamento da C.C.
• executar análises transientes, encontrar pólos e zero para tipos diferentes de
funções de transferência.
• encontrar a resposta de pequena freqüência de sinal, executar séries de
Fourier, ruído, e análises da distorção.
•O MATLAB
• voltado para o cálculo numérico que integra análise numérica.
• cálculo com matrizes
• construção de gráficos
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Associando às células fotovoltaicas do painel Kyocera (KC 85T)
NP o número de células em paralelo
NS o número de células em série
RSM representa a resistência série equivalente
RPM a resistência paralela equivalente
V1 representa a tensão em aberto subtraído da queda de tensão
causada pelo diodo D1.
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
Resumo
Justificativas
• O erro da corrente de máxima potência é 5,9%
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
• O erro da tensão de máxima potência é 2,2 %
Dados fabricante
Softwares
• O erro da potência máxima 4,5 %,
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
A potência simulada e comparada com os dados reais é inferior a
5%, aceitável na maioria das aplicações de conversão solar
fotovoltaica.
Resumo
Justificativas
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
Dados fabricante
Softwares
Cálculos dos Valores
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
• Os resultados obtidos por simulação e comparados com os dados
fornecidos pelo fabricante apresentam grande aproximação entre o
modelo real e simulado, onde o erro da potência máxima é
aproximadamente 4,5%. As curvas ficaram semelhantes, garantindo
a confiabilidade do método.
• O mais importante é saber escolher o programa certo para cada
tarefa, dado que o tempo dedicado à aprendizagem do programa
pode ser significativo em um projeto
• O primeiro passo para a simulação de um sistema real bem
sucedido, consiste na completa caracterização do sistema. O
cuidado de evitar a introdução de dados incorretos impede que se
encontrem cálculos com resultados de grande margem de erro.
• Os resultados da simulação devem ser avaliados de forma crítica
em se tratando de valores aproximados de alguns componentes.
Resumo
Justificativas
1.
Acessado em 09/06/2008
Introdução
Representação FV
Materiais e métodos
2.
Cálculos dos Valores
3.
Resultados Gerais
Conclusões
Referências
GREENPRO, Energia Fotovoltaica – Manual sobre tecnologias, projecto e
instalação, 2004
4.
MATSUMOTO. E. Y, Matlab 7 – Fundamentos, Editora Érica, 2006
5.
MINEIRO, E. S. J. Sistema Fotovoltaico para iluminação Pública em Horário de
Pico. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) — Universidade Federal do
Resultados AIM-Spice
Resultados Matlab
CEPEL; CRESESB, Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos
CRESESB, Rio de Janeiro. 1999.
Dados fabricante
Softwares
AIM SPICE, disponível na Internet via: http://www.aimspice.com/about.html -
Ceará, 2004.
6.
NATIONAL INSTRUMENTS, disponível na Internet via: http://www.ni.com/ Acessado em 15/05/2008
7.
SILVESTRE, CASTAÑER. Herramientas de Simulación para Sistemas
Fotovoltaicos en ingeniería. Formación Universitaria – Vol. 1 Nº 1 - 2008