Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4213
Tipo: Dissertação
Título: Análise técnica da integração de sistemas fotovoltaicos conectados à rede nas edificações da Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Autor(es): Pereira, Priscila Martins Mateus de Oliveira
Primeiro orientador: Sorgato, Márcio José
Resumo: Os gastos com energia elétrica nos órgãos públicos são elevados, com destaque para o Ministério da Educação, que liderou o ranking dos gastos dos órgãos públicos em 2017 (R$ 702,5 milhões). Uma opção para mitigar esse custo é por meio da geração distribuída. Nessa modalidade, o uso de sistemas fotovoltaicos vem crescendo rapidamente e é uma opção viável uma vez que o Brasil possui altos níveis de irradiação solar. O objetivo deste trabalho foi avaliar tecnicamente a geração de energia elétrica por meio de sistemas fotovoltaicos conectados à rede e integrados nas coberturas de edificações do campus Cidade Universitária da Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, no município de Campo Grande, MS. Esse campus é subdividido em quatro setores. O Setor 1 é responsável por 62% do consumo total (4.167,1 MWh) e os Setores 2, 3 e 4 consomem anualmente 870 MWh, 1.043 MWh e 661 MWh, respectivamente. A integração dos sistemas fotovoltaicos nas coberturas das edificações foi analisada. Foram consideradas três tecnologias de módulos fotovoltaicos (multi-Si, mono-Si e CdTe) e duas Taxas de Carregamento do Inversor para cada sistema. As simulações foram realizadas no programa System Advisor Model (SAM) e os desempenhos dos sistemas fotovoltaicos foram analisados utilizando os indicadores PR e yield. Os sistemas com tecnologia mono-Si resultaram no maior potencial de integração (5.253,8 kW) e, por isso, geraram a maior quantidade de energia elétrica (6.957,3 MWh) dentre todas as tecnologias. Entretanto, o desempenho dos sistemas com CdTe foi o maior (yield e PR ponderados de 1.360 kWh/kW e 0,75, respectivamente), mostrando-se a tecnologia mais adequada para sistemas fotovoltaicos em Campo Grande, MS em termos de desempenho. As células fotovoltaicas de CdTe apresentaram melhor produtividade no dia de temperatura alta e elevados níveis de irradiação solar, mas no dia com temperatura amena com irradiação solar média seus desempenhos foram similares aos das células fotovoltaicas de multi-Si. Não foi observada relação significativa entre as Taxas de Carregamento do Inversor e o desempenho resultante. As edificações com subarranjos nos quadrantes Norte e Sul têm maiores diferenças entre os yields de seus subarranjos do que as observadas em edificações com subarranjos a Leste e Oeste. Em subarranjos com ângulos azimutais no quadrante Norte, as superfícies com maiores inclinações resultaram em menores perdas, enquanto para subarranjos com ângulos azimutais no quadrante Sul isso ocorreu nas menores inclinações. Os sistemas fotovoltaicos dos Setores 2 e 3 geraram mais eletricidade que o consumo anual, resultando em excedentes de geração. Por sua vez, nos Setores 1 e 4 houve déficit de energia elétrica, havendo compensação parcial do consumo no horário solar no Setor 1 e compensação total no Setor 4. A energia excedente dos Setores 2 e 3 foi utilizada para reduzir os déficits de geração dos Setores 1 e 4. O maior potencial de integração dos sistemas mono-Si resultou na maior compensação da energia consumida no campus (95%), sendo necessários 281 kW a mais de potência instalada para que a UFMS seja considerada eletricamente autossuficiente.
Abstract: Spending on electricity in public agencies is high, especially on the Ministry of Education, which led the ranking of expenditures by public agencies in 2017 (R$ 702.5 million). One option to mitigate this cost is through distributed generation. In this modality, the use of photovoltaic systems has been growing rapidly and is a viable option since Brazil has high levels of solar radiation. The objective of this work was to technically evaluate the generation of electric energy through photovoltaic systems connected to the grid and integrated in the building roofs of the Cidade Universitária campus of the Federal University of Mato Grosso do Sul Foundation, in the city of Campo Grande, MS. This campus is subdivided into four sectors. Sector 1 is responsible for 62% of total consumption (4,167.1 MWh) and Sectors 2, 3 and 4 consume annually 870 MWh, 1,043 MWh and 661 MWh, respectively. The integration of photovoltaic systems in building roofs was analyzed. Three technologies of photovoltaic modules (multi-Si, mono-Si and CdTe) and two Inverter Loading Rates for each system were considered. The simulations were made using System Advisor Model (SAM) and the performance of the photovoltaic systems was analyzed using the PR and yield indicators. Systems with mono-Si technology resulted in the greatest integration potential (5,253.8 kW) and, therefore, generated the greatest amount of electrical energy (6,957.3 MWh) among all technologies. However, the performance of systems with CdTe was the highest (yield and PR weighted of 1,360 kWh/kW and 0.75, respectively), proving to be the most suitable technology for photovoltaic systems in Campo Grande, MS in terms of performance. The CdTe photovoltaic cells showed better productivity on the day of high temperature and high levels of solar irradiation, but on the day with mild temperature and medium solar irradiation their performances were like those of the multi-Si photovoltaic cells. No significant relationship was observed between Inverter Loading Rates and resulting performance. Buildings with sub-arrays in the North and South quadrants have greater differences between their sub-array yields than those observed in buildings with sub-arrays in the East and West. In subarrays with azimuthal angles in the North quadrant, the surfaces with higher slopes resulted in less losses, while for subarrays with azimuthal angles in the South quadrant, this occurred in the smallest slopes. The photovoltaic systems in Sectors 2 and 3 generated more electricity than the annual consumption, resulting in generation surpluses. In turn, in Sectors 1 and 4 there was a deficit of electricity, with partial compensation of consumption in solar time in Sector 1 and total compensation in the same period in Sector 4. The excess energy in Sectors 2 and 3 was used to reduce the generation deficits of the Sectors 1 and 4. The greater integration potential of mono-Si systems resulted in greater compensation for energy consumed on campus (95%), requiring 281 kW more of installed power for the UFMS to be considered electrically self-sufficient.
Palavras-chave: Sistemas Híbridos
Inteligência Artificial
Artificial Intelligence
Sistemas de Energia Fotovoltaica
Photovoltaic Power Systems
Energia - armazenamento
Energy Storage
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4213
Data do documento: 2021
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Eficiência Energética e Sustentabilidade

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertacao Priscila_Martins - Versao_Final_assinada.pdf9,05 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.