Análise comparativa de modelos globais não-lineares para módulos fotovoltaicos

Abstract

O cenário da energia solar está em crescente evolução e conquistando cada vez mais espaço dentre as fontes de energia. Dessa forma, o surgimento de novas tecnologias está mais presente, trazendo um aumento na eficiência, uma diminuição dos custos e viabilizando investimentos no setor solar. Como consequência, as pesquisas nessa área estão em expansão, principalmente aquelas voltadas para a determinação de modelos matemáticos para células e/ou módulos. Portanto, é essencial que esses modelos sejam precisos e capazes de se adaptar às mudanças de temperatura e irradiância, pois os modelos clássicos são simplificados e representam apenas o comportamento de uma curva I-V por vez, sendo necessário gerar um novo modelo para cada novo ponto de operação. No que lhe concerne, os modelos são utilizados para várias finalidades como, por exemplo, no monitoramento de desempenho do sistema FV, na previsão de geração de energia, no desenvolvimento de novos algoritmos de seguimento do ponto de potência máxima e na investigação de possíveis defeitos em células fotovoltaicas. Portanto, o principal objetivo deste trabalho consiste em estudar modelos globais não-lineares baseados no circuito elétrico de um diodo para módulos FV e realizar um estudo comparativo de precisão ainda não apresentado na literatura. Deste modo, os modelos são avaliados pela capacidade de gerar curvas I-V’s e P-V’s aderentes às curvas experimentais, utilizando, como parâmetro de aderência, o Erro Médio Absoluto em Potência Normalizado (EMAPN) para as tecnologias de silício monocristalino, silício policristalino e telureto de cádmio. Além disso, no desenvolvimento deste estudo comparativo, foi possível propor um novo modelo global não-linear para o circuito elétrico equivalente de um diodo, válido em toda faixa de irradiância e temperatura desejada, possibilitando a obtenção de curvas características mais próximas do comportamento real dos módulos avaliados. Os resultados obtidos permitem realizar uma avaliação assertiva sobre quais modelos e métodos de otimização possuem uma melhor capacidade de representação de módulos de silício monocristalino, policristalino e de telureto de cádmio, ou seja, são os mais adequados para as mais diversas aplicações.