Avaliação da Eficiência Elétrica e a produção de Energia Elétrica a partir de Módulos Fotovoltaicos Usando dados do Instituto Nacional de Metrologia

Resumo

A energia renovável será uma parte cada vez mais importante da geração de energia no novo milênio. Além de auxiliar na redução da emissão de gases do efeito estufa, ela agrega a necessária flexibilidade de recursos energéticos ao diminuir a dependência de combustíveis fósseis (Olle et al., 2021). A geração solar fotovoltaica tem aumentado nos últimos anos devido às emissões de gases do efeito estufa para o meio ambiente. Este aumento de emissões de gases exigirá uma mudança na produção de energia a partir dos combustíveis fósseis. O uso de energia renovável, como a energia solar e a energia eólica, é uma opção de energia limpa para fins de geração de eletricidade. A energia solar pode ser convertida em eletricidade usando uma célula fotovoltaica (PV). A célula PV pode converter a energia do fóton na forma de sinais elétricos. Este método de geração de energia não prejudica o ecossistema e, portanto, os sistemas de geração de energia PV estão se tornando populares para geração em pequena escala, bem como para produção em grande escala (Dias e Silva, 2020). Aplicações mais sofisticadas requerem conversores eletrônicos para processar a eletricidade do dispositivo PV. Esses conversores podem ser usados para regular a tensão e a corrente na carga, para controlar o fluxo de energia em sistemas conectados à rede e, principalmente, para rastrear o ponto de potência máxima do dispositivo (Moustapha et al., 2021). Para estudar conversores eletrônicos dos sistemas PVs, primeiro é necessário saber como modelar o dispositivo PV que está conectado ao conversor. Dispositivos PVs apresentam uma característica não linear com vários parâmetros que precisam ser ajustados a partir de dados experimentais de dispositivos práticos (Liping et al., 2019; Rivas et al., 2019). A partir de um modelo matemático confiável e preciso, é possível simular o sistema fotovoltaico e prever a eficiência energética e produção de energia usando módulos fotovoltaicos sob diferentes condições de irradiância e temperatura (Ruobing et al., 2015). O objetivo geral deste trabalho é analisar modelos matemáticos de regressão de segunda ordem usando dados experimentais do instituto nacional de meteorologia (INMET). Fazendo um levantamento e análise dos dados, os modelos de regressão foram desenvolvidos para estimar a temperatura do módulo fotovoltaico, a eficiência do módulo e a produção de energia do módulo. Indicadores estatísticos como Erro Quadrado Médio, coeficiente de determinação e qui-quadrado foram adotados para verificar a confiabilidade dos modelos propostos. As ferramentas computacionais como o Excel e o Matlab foram usados para ajustar os dados aos modelos de regressão. Dentre esses resultados estão os cálculos da temperatura do módulo fotovoltaico, a eficiência do módulo e a produção de energia do módulo.