UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAFACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS

CÂMPUS DE BOTUCATU

Departamento de Engenharia RuralCurso de Pós-Graduação em Energia na Agricultura

POTÊNCIA GERADA E EFICIÊNCIA DOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS EM FUNÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR

GLOBAL PARA BOMBEAMENTO DE ÁGUA

Autores: Carliane Diniz e Silva Odivaldo José Seraphim

INTRODUÇÃO

Energia - vetor de desenvolvimento;

Fontes Alternativas de Energia;

Bombeamento de Água.

OBJETIVOS

Utilização de novas fontes renováveis de energia na Fazenda Lageado;

Avaliar o potencial solar e potência gerada por módulos fotovoltaicos;

Aplicação em bombeamento d’água.

MATERIAL E MÉTODO

Característica Módulo

SR100 SR90 SP75 SM55 SM50 HM45D12*

Potência Nominal (Wp) 100 90 75 55 50 45

* Painel fabricado pela Heliodinâmica.Fonte: catálogos da Siemens e Heliodinâmica.

Precipitação média mensal de 1987 a 1996.

Radiação solar global de 1987 a 1996.

Tipos de Células e Módulos

Célula Si-Mono. Célula Si-Poli.

Módulo de células

Si-Poli.

Módulo de células Si-Mono.

Características elétricas dos módulos fotovoltaicos:

As principais características elétricas dos módulos fotovoltaicos são as seguintes:

Potência Nominal (Wp)Tensão de Circuito Aberto (Voc)Corrente de Curto Circuito (Icc)Potência Máxima (Pmax)Tensão de Potência Máxima (Vmp)Corrente de Potência Máxima (Imp)

As condições padrão (STC - Standard Test Conditions) para se obter as curvas características dos módulos é definida como uma radiação de 1000W/m2 (radiação recebida na superfície da Terra em dia claro, ao meio dia), e uma temperatura de 25ºC na célula (a eficiência da célula é reduzida com o aumento da temperatura).

Fatores que afetam as características elétricas dos módulos:

Os principais fatores são Intensidade Luminosa e a Temperatura.

•Corrente gerada quando a intensidade luminosa ;• Eficiência quando a temperatura .

Parâmetros de potência máxima.

Procedimento para determinar a eficiência do arranjo fotovoltaico:

AI

P

col max

FFIVP ccoc max

occc

mpmp

VI

VIFF

Para verificar o “estado” dos módulos, instalados no campo, em relação aos parâmetros característicos fornecidos pelo fabricante, é necessário corrigir os dados medidos sob a condição de insolação e temperatura, para as condições de referência:

colmedidoccccc I

mWII

2

)(,

/1000

FFIVP ccccocc ,,max,

)25()(, CTNBVV ocsmedidooccoc

AIP colmax

Na determinação do potencial solar fotovoltaico para bombeamento d’água, estima-se:

Determinação da vazão de água bombeada, contra altura manométrica e eficiência dos mecanismos envolvidos.

PVMB

mmel

HQP

275,2

Diagrama de sistemas fotovoltaicos em função da carga

Visualização de uma instalação de bombeamento solar fotovoltaico.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Mês

Rad

iaçã

o (W

h/m

2dia

)

0

50

100

150

200

250

300

Pre

cipi

taçã

o (m

m)

Wh/m2*dia mm

Radiação Solar Global X Precipitação.

Potência elétrica gerada em CC, em função do Wp e da radiação solar.

0

10

20

30

40

50

60

70

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Mês

Pot

ênci

a el

étri

ca C

A (W

)

45W 50W 55W 75W 90W 100W

Potência elétrica gerada em CA, em função do Wp e da radiação solar.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Altura manométrica (m)

Vazã

o (m

3/di

a)45 Wp 50 Wp 55 Wp 75 Wp 90 Wp 100 Wp

Vazão em função da altura manométrica e dos módulos fotovoltaicos em CC.

Vazão em função da altura manométrica e dos módulos fotovoltaicos em CA.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Altura manométrica (m)

Vaz

ão (

m3/

dia)

45 Wp 50 Wp 55 Wp 75 Wp 90 Wp 100 Wp

As potências geradas nos módulos fotovoltaicos para alimentação direta da bomba em corrente contínua ou alternada apresentaram um percentual de 51,8 a 87,6% do valor da potência nominal, considerados aceitáveis. Porém em dias nublados esta potência assume valores baixos, comprometendo o sistema de bombeamento, devido o arranjo não prever conjunto de baterias.

CONCLUSÕES

A radiação, quando aplicado sobre o plano do módulo, têm-se valores considerados adequados na geração de energia elétrica fotovoltaica em bombeamento de água, obtendo vazões médias diária suficiente para atender as necessidades do consumo humano, de animais ou de pequenos sistemas de irrigação, vazão esta que está diretamente relacionada com a altura manométrica e capacidade de geração dos módulos.

A eficiência dos módulos está diretamente relacionada à radiação solar, entretanto, se aumentar a temperatura a eficiência tende a diminuir e, consequentemente, a potência gerada decresce. Para compensar estes fatores deve-se aumentar a área dos módulos, devido sua baixa eficiência.