Projeto de um Estimador de Perdas por Sujidade em Módulos Fotovoltaicos Utilizando Modelo Preditivo

Authors

  • David D. D. Quinelato Instituto Federal de Mato Grosso do Sul (IFMS) – Campi Campo Grande, Campo Grande – MS, Brasil
  • Edson A. Batista Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande – MS, Brasi
  • Ricardo R. dos Santos Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande – MS, Brasil
  • Eduardo Allatta Instituto Federal de Mato Grosso do Sul (IFMS) – Campi Campo Grande, Campo Grande – MS, Brasi
  • Moacyr A. G. Brito

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.1.0046

Keywords:

Controle Preditivo, Sistema Fotovoltaico

Abstract

Um problema crucial da geração de energia solar fotovoltaica (FV) é a susceptibilidade dos módulos às sujidades que culminam em perdas na geração de energia ou mesmo em danos físicos. Nesse contexto, uma solução é apresentada neste artigo, a qual propõe o desenvolvimento de tecnologia, que baseada na modelagem matemática das células fotovoltaicas e nos conceitos de modelo preditivo (MPC), possibilite a estimação de perdas por sujidades em sistemas de geração FV. Para realizar a estimação de perdas, foi desenvolvido um dispositivo que recebe informações da unidade fotovoltaica, as processa com base em MPC e, envia para um servidor os dados relativos às perdas encontradas na unidade de geração a fim de auxiliar em tomadas de decisão. Os resultados demonstram reais aplicabilidades do sistema para estimar as perdas por sujidade ou por incompatibilidade na planta fotovoltaica.

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Author Biographies

David D. D. Quinelato, Instituto Federal de Mato Grosso do Sul (IFMS) – Campi Campo Grande, Campo Grande – MS, Brasil

Possui graduação em "Engenharia Elétrica com Ênfase em Eletrônica" pela Universidade Anhanguera UNIDERP (2012). Mestrado na UFMS, pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica em 2019. Trabalha no IFMS. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica-Eletrônica, sistemas de controle, telecomunicação.

Edson A. Batista, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande – MS, Brasi

Graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP/FEIS - 2001), mestrado em Engenharia Elétrica pela UNESP/FEIS (2004) e doutorado em Engenharia Elétrica pela UNESP/FEIS (2009). É Professor Adjunto da FAENG/UFMS e Coordenador do Laboratório de Sistemas Embarcados, contendo na pasta, projetos financiados pelo CNPq e FUNDECT/MS. Atua em pesquisas que envolvem temas como: Smart Grid, Instrumentação Inteligente com base nos conceitos do padrão IEEE 1451, Simulação em Tempo Real de Hardware-in-the-Loop e Aplicação de derivada de ordem fracionária no desenvolvimento de hardware. Atualmente é revisor da Journal of Control, Automation and Electrical Systems e Coordenador do Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica da UFMS e possui Pós doutorado (2015 - 2016) no Departamento de Engenharia Nuclear da Universidade do Tennessee (USA), onde desenvolveu um Controlador Preditivo aplicado a Reatores Avançados.

Ricardo R. dos Santos, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande – MS, Brasil

Bacharel em Ciências da Computação - Universidade de Cuiabá (1999), mestrado em Ciências da Computação e Matemática Computacional - Universidade de São Paulo - São Carlos (2001), doutorado em Ciência da Computação pela Universidade Estadual de Campinas (2007), Visiting Scholar na Universidade de Stanford (2018). Tem experiência na área de Computação, com ênfase em Arquitetura de Sistemas de Computação, atuando principalmente nos seguintes temas: arquitetura de computadores, sistemas digitais, projeto de hardware, sistemas embarcados e IoT. É professor associado na Faculdade de Computação (FACOM) da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS) e pesquisador do Laboratório de Sistemas Computacionais de Alto Desempenho (LSCAD).

Eduardo Allatta, Instituto Federal de Mato Grosso do Sul (IFMS) – Campi Campo Grande, Campo Grande – MS, Brasi

possui graduação em Engenharia Elétrica e mestrado em Regulação da Indústria de Energia. Atualmente é professor do Instituto Federal da Bahia, pesquisador e consultor com experiência na área de Engenharia Elétrica com ênfase em sistemas de geração de energia elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: energia solar fotovoltaica, energia eólica e políticas de incentivos.

Moacyr A. G. Brito

nascido em Andradina (SP) em 1982. É engenheiro eletricista (2005), mestre (2008), desenvolvendo projeto com reatores eletrônicos para múltiplas lâmpadas fluorescentes com correção ativa do fator de potência de entrada e doutor (2013), desenvolvendo projeto sobre inversores monofásicos e trifásicos integrados para aplicações fotovoltaicas conectadas à rede, ambos na área de eletrônica de potência, todos pela Universidade Estadual Paulista – UNESP-FE/IS, em Ilha Solteira (SP). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul – Campus de Campo Grande- MS atuando nos cursos de Graduação em Engenharia Elétrica, Eletrotécnica Industrial e de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Recebeu os prêmios de melhor artigo nas conferência PCIM 2012, COBEP 2017 e SPEC 2018. Áreas de interesse: controle aplicado à inversores em conexão com a rede de energia elétrica para fontes alternativas de energia.

References

ANEEL. Resolução Normativa 482. pp. 1-13. Disponível:http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf

J. T. Pinho, M. A. Galdino. Manual de Engenharia Para Sistemas Fotovoltaicos. 3. ed. Rio de Janeiro-RJ: CEPEL-CRECESB, 2014. 530 p.

IRENA -International Renewable Energy Agency, "Future of Solar Photovoltaic: Deployment, investment, technology, grid integration and socio-economic aspects", pp. 1-73, 2019.

A. Durgadevi, S. Arulselvi, S. P. Natarajan. "Photovoltaic modeling and its characteristics" in Proc. ofIEEE International Conference on Emerging Trends in Electrical and Computer Technology, p.1-12, 2011. https://doi.org/10.1109/ICETECT.2011.5760162 DOI: https://doi.org/10.1109/ICETECT.2011.5760162

A. Sayyah, M. N. Horenstein, M. K. Mazumder, "Energy yield loss caused by dust deposition on photovoltaic panels", Solar Energy, pp. 576-604, Sept. 2014. https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.05.030 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.05.030

R. Karmouch R, H. E.,"Solar Cells Performance Reduction under the Effect of Dust in Jazan Region",J Fundam Renewable Energy Appl 7: 228, March 2017. https://doi.org/10.4172/2090-4541.1000228 DOI: https://doi.org/10.4172/2090-4541.1000228

S. C. S. Costa, A. S. Diniz, L. L. Kamerski, "Dust and soiling issues and impacts relating to solar energy systems: Literature review update for 2012-2015", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 63, pp. 33-61, Sept. 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.059 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.059

S. C. Costa; A. S. Diniz; A. C. Santana,"Avaliação da sujidade em módulos fotovoltaicos em minas gerais, Brasil", in Proc. of VII Congresso Brasileiro de Energia Solar, Gramado, p. 1-9, 17 Abr. 2018.

V. G. S. Rezende; R. Zilles,"Análise das perdas de produtividade em geradores fotovoltaicos por efeito de sujidade, in Proc. of VII Congresso Brasileiro de Energia Solar, Gramado, p. 1-9, 17 Abr. 2018.

N. Martín, J. M. Ruiz, "A new model for PV modules angular losses under field conditions",International Journal of Solar Energy, 22(1), 19-31, Oct. 2010.d https://doi.org/10.1080/01425910212852 DOI: https://doi.org/10.1080/01425910212852

W. Javed; B. Guo, and B. Figgis, "Modeling of photovoltaic soiling loss as a function of environmental variables", Solar Energy, vol. 15, pp. 397-407, Nov. 2017. https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.08.046 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.08.046

L. C. Vidal,E. Barra, J.C. M. Pinhão, "Modelagem e Simulação de um gerador fotovoltaico em MATLAB para estudo do uso de Cargas intermitentes", in Proc of. SEGET, vol. 1, pp. 1-16, 2013.

L. Wang,. Model Predictive Control System Design and Implemantation Using Matlab. Springer, vol. 1, 2009.

N. L. Ricker, Model-predictive control: state of the art. Proc. Fourth International Conference on Chemical Process Control, Padre Island, Texas, pp. 3- 6, 1991.

M. Casaro, D. Martins, "Photovoltaic array model aimed to analyses in power electronics through simulation, Brazilian Journal of Power Electronics, vol. 13, no. 3, pp. 141 - 146, Aug. 2008.

R. Elgohary, A. A. A. Elela and A. Elkholy, "Electrical Characteristics Modeling for Photovoltaic Modules Based on Single and Two Diode Models," in Proc. of Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON), Cairo, Egypt, 2018, pp. 685-688, https://doi.org/10.1109/MEPCON.2018.8635214 DOI: https://doi.org/10.1109/MEPCON.2018.8635214

M. Hejri, H. Mokhtari, M. R. Azizian, M. Ghandhari and L. Söder, "On the Parameter Extraction of a Five-Parameter Double-Diode Model of Photovoltaic Cells and Modules,"IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 4, no. 3, pp. 915-923, May 2014. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2014.2307161 DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2014.2307161

C. A. P. Tavares. Estudo Comparativo de Controladores Fuzzy Aplicados a um Sistema Solar Fotovoltaico. Dissertação, Universidade do Estado do Rio de Janeiro,2009. 131 f.

J. T. Pinho, M. A. Galdino,Manual de Engenharia ParaSistemas Fotovoltaicos. 3. Ed, Rio de Janeiro-RJ: CEPEL-CRECESB, 2014. p. 122

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Published

2021-03-31

How to Cite

[1]
D. D. D. Quinelato, E. A. Batista, R. R. dos Santos, E. Allatta, and M. A. G. Brito, “Projeto de um Estimador de Perdas por Sujidade em Módulos Fotovoltaicos Utilizando Modelo Preditivo”, Eletrônica de Potência, vol. 26, no. 1, pp. 84–93, Mar. 2021.

Issue

Vol. 26 No. 1 (2021)

Section

Original Papers

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Copyright (c) 2021 Revista Eletrônica de Potência

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