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Estudo dos fatores que reduzem o desempenho de sistemas fotovoltaicos com diferentes tecnologias no estado do Paraná

The use of photovoltaic solar energy is expanding in Brazil and Paraná. Despite the existence of high levels of irradiation in the state, which indicate great potential for generation through photovoltaic solar energy, there is a need for studies on the behavior in different microclimates of the sta...

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Autor principal:	Cremasco, Nicole Polityto
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Sistemas de energia fotovoltaica - Paraná Energia solar Geração de energia fotovoltaica Tecnologia Photovoltaic power systems - Paraná Solar energy Photovoltaic power generation Tecnology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia Elétrica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26271
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spelling	riut-1-262712021-11-04T06:06:02Z Estudo dos fatores que reduzem o desempenho de sistemas fotovoltaicos com diferentes tecnologias no estado do Paraná Study of the factors that reduce the performance of photovoltaic systems of different technologies in the state of Paraná Cremasco, Nicole Polityto Urbanetz Junior, Jair https://orcid.org/0000-0001-9355-1730 http://lattes.cnpq.br/2654512569280452 Leludak, Jorge Assade https://orcid.org/ 0000-0003-3755-7737 http://lattes.cnpq.br/5000038509732882 Tiepolo, Gerson Maximo https://orcid.org/ 0000-0002-0409-4484 http://lattes.cnpq.br/7922802052475230 Santos, Isis Portolan dos https://orcid.org/ 0000-0003-1314-3628 http://lattes.cnpq.br/6044616240941209 Urbanetz Junior, Jair https://orcid.org/0000-0001-9355-1730 http://lattes.cnpq.br/2654512569280452 Sistemas de energia fotovoltaica - Paraná Energia solar Geração de energia fotovoltaica Tecnologia Photovoltaic power systems - Paraná Solar energy Photovoltaic power generation Tecnology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia Elétrica The use of photovoltaic solar energy is expanding in Brazil and Paraná. Despite the existence of high levels of irradiation in the state, which indicate great potential for generation through photovoltaic solar energy, there is a need for studies on the behavior in different microclimates of the state and the influence of meteorological factors of each microclimate on the behavior of systems photovoltaics. No studies were carried out regarding the individual influence of each loss factor in different cities in the state of Paraná. Therefore, this dissertation is a study of the loss factors of four different photovoltaic technologies, which are monocrystalline (m-Si), polycrystalline (p-Si), cadmium telluride (CdTe) and copper, indium and gallium diselenide (CIGS) , installed on UTFPR campuses in six different regions of the state of Paraná, which are represented by the cities of Campo Mourão, Cornélio Procópio, Curitiba, Medianeira, Pato Branco and Ponta Grossa. For this, merit index values were calculated and loss factors were estimated through data processing, field measurements using IxV curve plotter, and laboratory simulation. The average annual performance rate of the systems ranged between 76.03% in CIGS technology in Pato Branco and 86.47% in CdTe technology in Medianeira, with CdTe technology having the highest annual performance rate values in most of the campuses in 2020, and in 2021 it ranged between 66.58% in the CIGS technology from Cornelio Procópio and 86.71% in the CdTe technology from Medianeira. Regarding the specific analysis of each loss, the maximum efficiency losses in the inverters were considerable in relation to the general losses in most of the studied campuses, even on losses related to the inverters, the effect of overloading varied according to the irradiance condition and the tolerance of inverters. Furthermore, temperature losses were lower in Cornélio Procópio, a system installed on the roof of a building, and dirt losses were higher in systems with crystalline technologies. Regarding degradation, the Curitiba systems did not present hot-spots, and obtained values varying between 3.47% in CIGS and 13.02% in CdTe. In conclusion, there is a need to evaluate the way in which the systems are installed to maximize the effect of winds on the systems and, consequently, reduce the temperature, as well as avoid designing overloaded systems in Campo Mourão, Medianeira and Ponta Grossa, in addition to carrying out more frequent cleaning in crystal clear technologies. A utilização da energia solar fotovoltaica está em expansão no Brasil e no Paraná. Apesar da existência de altos índices de irradiação no estado, que indicam grande potencial para geração por meio da energia solar fotovoltaica, há necessidade de estudos a respeito do comportamento em diferentes microclimas do estado e da influência dos fatores meteorológicos de cada microclima no comportamento dos sistemas fotovoltaicos. Não foram realizados estudos à respeito da influência individual de cada fator de perda em diferentes cidades do estado do Paraná. Portanto, esta dissertação é um estudo dos fatores de perda de quatro diferentes tecnologias fotovoltaicas, que são monocristalina (m-Si) , policristalina(p-Si), telureto de cádmio (CdTe) e disseleneto de cobre, índio e gálio(CIGS), instaladas em câmpus da UTFPR de seis diferentes regiões do estado do Paraná, que são representadas pelas cidades Campo Mourão, Cornélio Procópio, Curitiba, Medianeira, Pato Branco e Ponta Grossa. Para isto, foram calculados os valores de índices de mérito e foram estimados os fatores de perda através de processamento de dados, medições em campo através de traçador de curvas IxV, e simulação em laboratório. A taxa de desempenho média anual dos sistemas variou entre 76,03% na tecnologia CIGS em Pato Branco e 86,47% na tecnologia CdTe em Medianeira, tendo sido a tecnologia CdTe a apresentar maiores valores de taxa de desempenho anuais na maioria dos campi em 2020, e em 2021 variou entre 66,58% na tecnologia CIGS de Cornélio Procópio e 86,71% na tecnologia CdTe de Medianeira. Com relação a análise específica de cada perda, as perdas máximas por eficiência nos inversores foram consideráveis em relação às perdas gerais na maioria dos campi estudados, ainda sobre perdas relacionadas à inversores, o efeito do sobrecarregamento variou de acordo com a condição de irradiância e a tolerância dos inversores. Além disto, as perdas por temperatura foram inferiores em Cornélio Procópio, um sistema instalado na cobertura de uma edificação, e as perdas por sujidade foram maiores em sistemas de tecnologias cristalinas. Com relação à degradação, os sistemas de Curitiba não apresentaram hot-spots, e obtiveram valores variando entre 3,47% na CIGS e 13,02% na CdTe. Como conclusão, há necessidade de avaliação da forma de instalação dos sistemas para a maximização do efeito de ventos sobre os sistemas e, consequentemente, redução da temperatura, assim como evitar projetar sistemas sobrecarregados em Campo Mourão, Medianeira e Ponta Grossa, além da realização de limpezas mais frequentes em tecnologias cristalinas. 2021-11-03T22:48:52Z 2021-11-03T22:48:52Z 2021-07-30 masterThesis CREMASCO, Nicole Polityto. Estudo dos fatores que reduzem o desempenho de sistemas fotovoltaicos com diferentes tecnologias no estado do Paraná. 2021. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26271 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia UTFPR
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description	The use of photovoltaic solar energy is expanding in Brazil and Paraná. Despite the existence of high levels of irradiation in the state, which indicate great potential for generation through photovoltaic solar energy, there is a need for studies on the behavior in different microclimates of the state and the influence of meteorological factors of each microclimate on the behavior of systems photovoltaics. No studies were carried out regarding the individual influence of each loss factor in different cities in the state of Paraná. Therefore, this dissertation is a study of the loss factors of four different photovoltaic technologies, which are monocrystalline (m-Si), polycrystalline (p-Si), cadmium telluride (CdTe) and copper, indium and gallium diselenide (CIGS) , installed on UTFPR campuses in six different regions of the state of Paraná, which are represented by the cities of Campo Mourão, Cornélio Procópio, Curitiba, Medianeira, Pato Branco and Ponta Grossa. For this, merit index values were calculated and loss factors were estimated through data processing, field measurements using IxV curve plotter, and laboratory simulation. The average annual performance rate of the systems ranged between 76.03% in CIGS technology in Pato Branco and 86.47% in CdTe technology in Medianeira, with CdTe technology having the highest annual performance rate values in most of the campuses in 2020, and in 2021 it ranged between 66.58% in the CIGS technology from Cornelio Procópio and 86.71% in the CdTe technology from Medianeira. Regarding the specific analysis of each loss, the maximum efficiency losses in the inverters were considerable in relation to the general losses in most of the studied campuses, even on losses related to the inverters, the effect of overloading varied according to the irradiance condition and the tolerance of inverters. Furthermore, temperature losses were lower in Cornélio Procópio, a system installed on the roof of a building, and dirt losses were higher in systems with crystalline technologies. Regarding degradation, the Curitiba systems did not present hot-spots, and obtained values varying between 3.47% in CIGS and 13.02% in CdTe. In conclusion, there is a need to evaluate the way in which the systems are installed to maximize the effect of winds on the systems and, consequently, reduce the temperature, as well as avoid designing overloaded systems in Campo Mourão, Medianeira and Ponta Grossa, in addition to carrying out more frequent cleaning in crystal clear technologies.
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Estudo dos fatores que reduzem o desempenho de sistemas fotovoltaicos com diferentes tecnologias no estado do Paraná

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