Rendimento de módulos fotovoltaicos sob condições específicas do espectro solar incidente na Serra Gaúcha - Santos, Fernando Hoefling dos (My University, 2016)
The purpose of this work is to determine the degree of influence that the meteorological and geographical conditions of Farroupilha city feature on the photovoltaic energy production capacity and also on the efficiency of the three main modules technologies for photovoltaic conversion present in the world market and, therefore, in the correct sizing of cogeneration systems connected to the local power grid. The behavior of the different technologies of photovoltaic panels will be determined by the spectral responses obtained by scanning graphic tested by internationally recognized institution and the generation of monthly average spectra of solar radiation is determined by the insertion of meteorological data of fourteen years of measurements provided by National Institute of Meteorology and tested on the SMARTS software 2.9.2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine). Thus, we found an average annual increase of 2.04% in the short-circuit current to the monocrystalline silicon module, 2.14% for polycrystalline silicon module and 8.2% for thin film module amorphous silicon; followed by an average annual variation in the conversion efficiency of these photovoltaic modules -1.75%, -1.66% and + 4.19% consecutively. It will be executed sizing with performance conditions under the influence of the standard spectrum (G173-03) and under the particular influence of the spectrum of the Serra Gaúcha region, it was determined which of these technologies has the best features and lower return time of the investment to the specific climatic and geographic conditions of the city of Farroupilha, RS.
O intuito desta dissertação é determinar qual o grau de influência que as condições meteorológicas e geográficas da cidade de Farroupilha apresentam sobre a capacidade de produção de energia fotovoltaica e também sobre o rendimento das três principais tecnologias (monojunção) de módulos para conversão fotovoltaica presentes no mercado mundial (silício monocristalino, silício policristalino e filme fino de silício amorfo) e, por conseguinte, no correto dimensionamento de sistemas de cogeração conectados à rede de distribuição de energia elétrica local. O comportamento das diferentes tecnologias de painéis fotovoltaicos será determinado através das respostas espectrais, obtidas através da digitalização de gráficos ensaiados por instituição internacionalmente reconhecida (Fraunhofer ISE CalLab PV Cells) e a geração dos espectros médios mensais da radiação solar será determinada através da inserção dos dados meteorológicos de quinze anos de medições fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia e ensaiados sobre o software SMARTS 2.9.2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine). Dessa forma, foi possível verificar um aumento médio anual de 2,04% na corrente de curto-circuito para o módulo de silício monocristalino, 2,14% para o módulo de silício policristalino e 8,2% para o módulo de filme fino de silício amorfo; seguida de uma variação média anual na eficiência de conversão desses módulos fotovoltaicos de -1,75%, -1,66% e +4,19% respectivamente. Através do dimensionamento com as condições de rendimento sob a influência do espectro padrão (G173) e sob a influência particular do espectro da região da serra gaúcha, foi determinado qual dessas tecnologias apresenta as melhores características e menor tempo de retorno do investimento para as condições climáticas e geográficas específicas da cidade de Farroupilha, RS.
Keywords: Energia - Fontes alternativas; Energia solar; Energia elétrica; Meteorologia - Serra, Região (RS); Renewable energy sources; Solar energy; Electric power; Meteorology - Rio Grande do Sul (Brazil)