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Laboratório Recôncavo Solar: diferentes tecnologias disponíveis no setor fotovoltaico

Unidade será de grande valia para pesquisa e ensino na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Autor: 29 de outubro de 2021Artigos técnicos
Laboratório Recôncavo Solar: diferentes tecnologias disponíveis no setor fotovoltaico

Uma colaboração entre a UFRB (Universidade Federal do Recôncavo da Bahia) e a Amara Energia possibilitou a criação de um laboratório de energia solar fotovoltaica com o objetivo de realizar estudos de diferentes tecnologias disponíveis no setor fotovoltaico em condições reais.

O laboratório será de grande valia também para os acadêmicos da universidade, que poderão realizar pesquisas, desenvolver artigos e trabalhos de conclusão de curso utilizando a estrutura do laboratório.

Estruturas essas que muitas vezes não são de fácil acesso para a comunidade acadêmica. 

Foram instalados e comissionados 16 módulos fotovoltaicos distribuídos em um inversor de string (inversor A) e três microinversores (inversores B, C e D). Todos os inversores trabalham nas mesmas condições climáticas, instalados na mesma rede elétrica e com módulos voltados para a mesma direção. 

Figura 1: Fotos da montagem do laboratório de energia solar na UFRB (Universidade Federal do Recôncavo da Bahia) em colaboração com a Amara Energia

Figura 1: Fotos da montagem do laboratório de energia solar na UFRB (Universidade Federal do Recôncavo da Bahia) em colaboração com a Amara Energia

Figura 2: Fotos da inauguração do laboratório Recôncavo Solar na UFRB, Bahia

Figura 2: Fotos da inauguração do laboratório Recôncavo Solar na UFRB, Bahia

Os três microinversores estão conectados próximos aos módulos, junto à estrutura de fixação da instalação, e o inversor está abrigado em uma instalação coberta com as devidas necessidades técnicas e a 10 metros de distância dos módulos fotovoltaicos

Em resumo, encontram-se no laboratório os seguintes sistemas fotovoltaicos:

Tabela 1: Tecnologia de inversor e potência instalada dos sistemas fotovoltaicos

Inversor

Tecnologia

Potência Instalada (kWp)

Inversor A

String

2,43

Inversor B

Microinversor

0,795 

Inversor C

Microinversor

1,4

Inversor D

Microinversor

1,69

Figura 3: Fotos dos inversores instalados

Figura 3: Fotos dos inversores instalados

Como o objetivo do laboratório é analisar diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos, foram executados os seguintes arranjos:

Tabela 2: Módulos fotovoltaicos empregados nos sistemas

Inversor

Módulos

Inversor A – Sungrow SG2K-S

2 kW

6 – TSM-DE15M 405 Wp

Inversor B – APsystems YC600

0,6 kW

1 – TSM-DE15M 405 Wp

1 – TSM-DE15H 390 Wp

Inversor C – APsystems QS1

1,2 kW

1 – TSM-DE15H 390 Wp

2 – TSM-PE15H 340 Wp

1 – TSM-PE14A 330 Wp

Inversor D – APsystems QS1A

1,5 kW

2 – TSM-DEG15MC. 405 Wp

2 – JAM78S10 440 Wp

Conforme indicado na Tabela 2, as conexões entre os módulos e inversores podem ser melhor representadas através dos seguintes diagramas.

Figura 4: Diagrama elétrico do arranjo com o inversor A – SG2K-S

Figura 4: Diagrama elétrico do arranjo com o inversor A – SG2K-S

Figura 5: Diagrama elétrico do arranjo com os inversores B, C e D – YC600, QS1 e QS1A

Figura 5: Diagrama elétrico do arranjo com os inversores B, C e D – YC600, QS1 e QS1A

Para melhor compreensão das linhas de pesquisa do laboratório ressaltam-se aqui as características construtivas de cada módulo presente na usina:

Tabela 3: Tipos de célula e tecnologias dos módulos empregados nos diferentes sistemas do laboratório

Módulo

Tipo de Célula

Tipo de Tecnologia Presente

TSM-DE15M 405Wp

Silício Monocristalino 

Monofacial; Half-cell; Multibusbar e PERC

TSM-DE15H 390Wp

Silício Monocristalino

Monofacial e Half-cell.

TSM-PE15H 340Wp

Silício Policristalino

Monofacial e Half-cell.

TSM-PE14A 330Wp

Silício Policristalino

Monofacial.

TSM-DEG15MC. 405Wp

Silício Monocristalino

Bifacial; Half-cell, vidro-vidro e Multibusbar 

JAM78S10 440Wp

Silício Monocristalino

Monofacial; Half-cell; Multibusbar e PERC

Com isso, diversas pesquisas serão desenvolvidas no laboratório com o objetivo de ampliar o conhecimento prático ligado à teoria de sistemas fotovoltaicos. Inicialmente as seguintes comparações serão realizadas:

  • Inversores de strings x microinversores;
  • Módulos policristalinos x módulos monocristalinos;
  • Módulos monofaciais x módulos bifaciais.

Não se pode deixar de ressaltar as estruturas utilizadas na usina, ambas para solo: a estrutura Ecoground e uma estrutura convencional monoposte. Cada estrutura possui diferentes configurações e parâmetros que merecem ser analisados, bem como seu impacto na geração de energia. 

Destacam-se aqui os seguintes tópicos: altura acima do solo, ângulo de inclinação, espaçamento entre as fileiras e a largura entre os sheds. Para os sistemas aqui analisados a altura acima do solo e o ângulo de inclinação serão os fatores preponderantes, conforme abordado no artigo “Estrutura EcoGround – Diferenças e vantagens comparado a estrutura convencional de solo”.

Para a estrutura de monoposte (Figura 6) foi utilizada a inclinação local (13°) com os módulos instalados em retrato e para a estrutura Ecoground (Figura 7) foi utilizada a inclinação de 15º (padrão do fabricante) com os módulos instalados em paisagem.

Figura 6: Estrutura monoposte montada no laboratório Recôncavo Solar

Figura 6: Estrutura monoposte montada no laboratório Recôncavo Solar

Figura 7: Estrutura Ecoground montada no laboratório Recôncavo Solar

Figura 7: Estrutura Ecoground montada no laboratório Recôncavo Solar

Com essas estruturas será analisada a influência da inclinação e da altura dos módulos em relação ao solo para a geração do sistema fotovoltaico. 

Será estudado também o efeito da presença de britas no local da instalação dos módulos bifaciais,  com o intuito de aumentar o albedo para maior captação da irradiação solar na face inferior do módulo. Fatores como esses são descritos com mais detalhes no artigo “Albedo (coeficiente de reflexão): definição e influência em módulos bifaciais”.

Em resumo, este laboratório irá apresentar e estudar as principais diferenças entre sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica de maneira prática. Os resultados serão divulgados para a sociedade através de artigos e relatórios anuais a respeito da geração e da eficiência de cada sistema analisado. 

Thiago Mingareli Cavalini

Thiago Mingareli Cavalini

Engenheiro eletricista graduado pela UNIOESTE( Universidade Estadual  do Oeste do Paraná) e pós graduado em Engenharia de Segurança do  Trabalho. Experiencia com projetos de BT e MT desde 2016 no setor  fotovoltaico nas fases de projeto e execução de sistemas de micro e minigeração distribuída. Desde 2018 atua como consultor de sistemas  fotovoltaicos, especificamente no suporte técnico pré e pós vendas.

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