Fotovoltaico

Ensino Pesquisa Extensão

Nome oficial do projeto: Sistema Eletrônico de Processamento de Energia Fotovoltaica

Coordenador: Yales R. De Novaes

Participantes: Felipe Stein, Renata Pedrini.

Início: Agosto de 2009
Término: Dezembro de 2011

 

Público alvo:

Este projeto visa atingir a comunidade interna e externa à UDESC, através do desenvolvimento de conhecimentos científicos. O projeto possui também atenção especial para a comunidade de graduandos em Engenharia Elétrica, gerando material para o Projeto de Conversores Estáticos.

Objetivo:

Em tempos onde a busca por fontes renováveis de energia se intensifica cada vez mais, este projeto busca trazer contribuições para a área de processamento de energia elétrica. Será realizado estudo e simulação de um conversor CC-CC não-isolado, adequado para compôr um sistema de co-geração de energia fotovoltaica.

O projeto prevê, ainda, o estudo das características básicas de painéis fotovoltaicos, um estudo acerca dos problemas de circulação de correntes de terra nestes painéis e a compreenção dos métodos principais de  MPPT (Maximum Power Point Tracking). Finalmente, será proposto um conversor CC-CC, com as características acima mencionadas, além do dimensionamento dos componentes necessários para uma possível implementação experimental.

 

Já em2006, aAgência Internacional de Energia da Organização para a Cooperação e o Desenvolvimento Econômico (OCDE) previa que a produção de petróleo bruto convencional (petróleo leve) atingiria o pico em algum momento entre os anos de 2010 e 2020, embora outros especialistas acreditem que isto poderia ocorrer daqui a, aproximadamente,24 a34 anos. A possível escassez pode levar a mudanças e adaptações nas matrizes energéticas, reforçando a necessidade do uso mais eficiente dos recursos energéticos disponíveis atualmente. Mesmo que a participação de energias renováveis, como a solar e a eólica, seja relativamente pequena quando comparada a produção total, o simples fato de se reduzir a quantidade de construção de novas usinas nucleares ou térmicas produz impacto ambiental positivo.

Por sua vez, o processamento de energia fotovoltaica possui vários aspectos interesantes a serem pesquisados e desenvolvidos, seja este para processamento de energia em larga escala, como “fazendas” fotovoltaicas, em que se deve ter acesso a tecnologia de eletrônica de potência aplicada a sistemas de distribuição primária ou transmissão, seja para o caso do processamento de energia em baixa escala e distribuída como, por exemplo, em instalações residenciais e prediais.

Vários são os desafios a serem superados para melhorar a tecnologia disponível nos dias atuais. Nos sistemas de alta potência, pode-se citar a dificuldade em transformar a energia disponibilizada pelos painéis fotovoltaicos que é em tensão contínua com valores da  ordem de centenas de volts para tensão alternada em valores da ordem de dezenas de kVs. Os sistemas de baixa potência podem ser autônomos, nos quais a energia obtida é diretamente consumida e o excesso é armazenado eletroquimicamente (baterias, hidrogênio), ou podem ser conectados à rede, injetando a energia sobressalente diretamente na rede comercial. Nos dois casos este sistema possui ainda outras especificidades, como por exemplo, pode ou não ser isolado galvanicamente, estar ou não associados a elementos armazenadores de energia.  Sintetizando essas informações, pode-se relacionar os principais desafios a serem vencidos durante a proposição de novas formas de processamento ou metodologias de controle as quais o sistema de eletrônica de potência deve atender:

 

  • Eficiência de conversão elevada (inclui-se o método “Eficiência Européia”).
  • Eficiência na extração da máxima potência dos painéis fotovoltaicos (MPPT-Maximum Power Point Tracking).
  • Alta qualidade de energia no lado CA (rede), baixa THD (Taxa de Distorção Harmônica) e harmônicas individuais.
  • Alta qualidade da energia drenada dos painéis: baixa ondulação de corrente.
  • Reduzida corrente de terra. A circulação desta corrente é provocada pela existência de capacitância parasita nos painéis e escolha inadequada das topologias de conversão (tensões de modo comum).
  • Interações entre controladores do conversor e algoritmos de MPPT ou DMPPT (Dynamic Maximum Power Point Tracking).
  • Escolha adequada das configurações série / paralelo entre painéis fotovoltaicos e módulos de conversão (conversores) para que o eventual sombreamento não prejudique o MPPT.
  • Baixo custo.
  • Atender as variações de tensão tanto dos painéis quanto da rede.
  • Atender ao critério de elevada eficiência considerando-se que o ganho de conversão é elevado, pois a tensão dos painéis é baixa e a tensão da rede é elevada.

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