Modelagem térmica dos módulos fotovoltaicos sob condições de alta variabilidade

• Autores: Furtado, João Victor; Galdino, Janis; Vilela, Olga; Gomes, Emerson
• Año de publicación: 2024
• Idioma: portugués
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Física; Ingeniería; modelagem térmica dos módulos; comportamento térmico; média móvel; ajuste local; inércia térmica; thermal modeling of modules; thermal behavior; moving average; local adjustment; thermal inertia
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

A simulação acurada dos sistemas fotovoltaicos realizada com dados de 1 minuto permite conhecer o comportamento dos sistemas em momentos de alta variabilidade. Os modelos térmicos buscam descrever o comportamento térmico dos módulos diante das condições ambientais para operação. O presente trabalho visa avaliar modelos bastante difundidos na literatura com dados de 1 min. Foram avaliados 9 modelos, incluindo o do PVsyst, Mattei e Sandia, usando as suas parametrizações originais e realizando um ajuste local posteriormente. Como forma de considerar a inércia térmica dos módulos fotovoltaicos, um modelo de média móvel foi proposto e comparado com o modelo térmico de melhor desempenho. Os dados observacionais de irradiância, velocidade do vento, temperatura ambiente e de operação dos módulos são provenientes do Centro de Referência em Energia Solar de Petrolina, em Pernambuco-Brasil. Foram encontrados valores de RMSE entre 3,6 e 4,8° C com os parâmetros originais dos modelos térmicos. Após reparametrização, modelos que utilizam a velocidade do vento como variável de entrada apresentaram ganhos importantes, por exemplo, o Mattei. O modelo Sandia apresentou ótimo desempenho com e sem ajuste local dos coeficientes. O modelo proposto neste trabalho apresentou RMSE de 2,2 °C, correspondendo a uma redução de 1,4 °C comparado ao melhor modelo ajustado.
Accurate simulation of photovoltaic systems using 1-minute data allows to know the behavior of the systems in moments of high variability. Thermal models seek to describe the thermal behavior of modules given environmental operating conditions. This study aims to evaluate models widely disseminated in the literature with 1-min data. Nine models were evaluated, including PVsyst, Mattei, and Sandia, using their original parameterizations and performing a local adjustment. A moving average model was proposed to consider the thermal inertia of photovoltaic modules and compare it with the best-performing thermal model. The observational data of irradiation, wind speed, ambient temperature, and module operation are from the Solar Energy Reference Center of Petrolina in Pernambuco-Brazil. RMSE values between 3.6 and 4.8 °C were found with the original parameters of the thermal models. After reparameterization, models using wind speed as an input variable presented significant gains, such as the Mattei model. Sandia model performed very well with and without local adjustment of the coefficients. The model proposed here presented an RMSE of 2.2 °C, corresponding to a reduction of 1.4 °C compared to the best-adjusted model.
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