Análise operacional de um sistema fotovoltaico com alta concentração de 10kWp interligado à rede

CNPqNo presente estudo foi avaliado o comportamento da eficiência na geração de energia, desempenho e influência sobre os parâmetros de operação da rede elétrica de um Sistema Fotovoltaico de Alta Concentração (HCPV- High Concentrating Photovoltaics) interligado à rede em condições reais de operação. O sistema foi instalado no Departamento de Energia Nuclear (DEN) da UFPE. Os ensaios experimentais, realizados com medições do recurso solar incidente no local de instalação, permitiram estabelecer o comportamento da energia gerada em condições instantâneas, médias diárias e mensais. O sistema HCPV foi comparado com um sistema convencional de Silício policristalino (Si-P), de capacidade similar, operando nas mesmas condições meteorológicas durante o mesmo período. Ao longo do período de análise verificou-se que devido ao alto índice de nebulosidade, o recurso solar em Recife não promove condições vantajosas para o aproveitamento da elevada eficiência de conversão do sistema HCPV, em média 22%, chegando a níveis de 26%. Quando comparado com o sistema Si-P, embora o sistema HCPV apresente uma eficiência maior, o mesmo gerou, em Recife, 22% a menos de energia que o sistema Si-P, devido à capacidade do Si-P de aproveitar a irradiância global, em média 40% maior que a direta normal vista pelo sistema HCPV. Para realizar uma comparação entre o desempenho e a energia gerada pelos dois sistemas foi utilizado o índice de desempenho (PR - Performance Ratio) e o fator de capacidade. Uma simulação com base nos resultados experimentais, comparando os dois sistemas, foi realizada para as cidades de Petrolina (PE), São Martinho (RS) e Barra (BA). Verificou-se que o sistema HCPV é capaz de gerar 9% a mais de energia em Petrolina que o Si-P. Os valores obtidos para São Martinho e Barra foram 22% e 32% superiores, respectivamente. Os resultados mostram que o sistema HCPV pode vir a ser viável para as localidades, com elevados níveis de irradiância direta. Foi possível verificar que devido à pequena potência instalada do sistema HCPV (10 kWp) - comparada ao nível de consumo de energia do DEN - não houve influência apreciável sobre os parâmetros de operação da rede elétrica.This work presents an analysis of the power generation, efficiency’s behavior, performance and influence on the electrical grid of a High Concentrating Photovoltaic system (HCPV) connected to the grid operating under real conditions. The system was installed at Nuclear Energy Department (DEN) - UFPE. The experimental tests, with measurements of the solar radiation resources at the installation site, allowed establishing the behavior of generated energy in instantaneous conditions, daily and monthly averages. The HCPV system was compared with a conventional polysilicon (Si-P) system, similarly capacity, operating under the same weather conditions over the same period. Along the analysis period, it was found that due to the high amount of cloud cover, the solar resource in Recife does not promote favorable conditions to take advantage of the high conversion efficiency of the HCPV system, with average of 22%, reaching levels of 26%. When compared with the Si-P system, although the HCPV presents higher efficiency, it has generated, in Recife, 22% less energy than the Si-P system due to the ability of the Si-P to take advantage of the global irradiance, in average 40% higher than the direct normal irradiance “view” by the HCPV system. Making a comparison of the performance and of the energy generated by the two systems we used the performance ratio (PR - Performance Ratio) and capacity factor. A simulation based on the experimental results, comparing the systems, was held for the cities of Petrolina (PE), St. Martin (RS) and Barra (BA). It was found that the HCPV system is capable to generate 9% more energy in Petrolina than the Si-P. The values obtained for St. Martin and Barra were 22% and 32% larger, respectively. The results show that the HCPV system could be viable for locations with high levels of direct irradiance. The analysis of the behavior of the HCPV system connected to electrical grid shows that due to the small installed capacity of HCPV system (10kWp) - compared to the level of the Nuclear Energy Department power consumption - no appreciable influence on the operating parameters of the electric grid could be detected