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Publicação
Determinação da inclinação e orientação de módulos fotovoltaicos a partir da sua produção
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Orientador(es)
Resumo(s)
Os sistemas fotovoltaicos de pequena escala representam uma fatia considerável de toda a produção PV. Porém, na maior parte das vezes apenas é reportada a sua produção e não se tem em conta muitos dos parâmetros importantes para descrever o seu desempenho. A orientação e inclinação dos módulos são dois desses parâmetros e o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para os determinar a partir dos dados de geração do sistema fotovoltaico, sem necessidade de inspeção física. A produção de energia fotovoltaica depende em primeira aproximação da irradiação solar, o que permite estimar a orientação a partir do ângulo de azimute na hora do pico de produção. Por outro lado, a inclinação está associada ao ângulo de incidência para o qual a forma da curva de geração fotovoltaica melhor se aproxima da irradiação solar direta em dias de céu limpo. Neste trabalho foram utilizados dados de três módulos do mesmo modelo instalados com a mesma orientação mas com inclinações diferentes: vertical, inclinação ótima e horizontal; os módulos estão localizados na cidade de Faro e medidos no ano de 2014. Foi aplicado para cada dia um filtro de céu limpo baseado num modelo sinusoidal do percentil 90 de 15 dias anteriores de medições que formam a curva de produção fotovoltaica diária sem interferência meteorológica. Em seguida, procedeu-se à determinação da orientação e inclinação dos módulos em estudo. Os resultados sugerem que a orientação dos módulos é estimada com maior precisão do que a inclinação, apresentando menores taxas de erro relativamente a dados com medições entre 1 e 5 minutos. A estimativa de orientação apresenta resultados precisos com menos de um mês de dados enquanto que para a inclinação são necessários pelo menos seis meses de medições.
Small-scale photovoltaic systems represent a considerable share of all PV production. However, most of the time only their production is reported and many important parameters are not taken into account to describe their performance. The orientation and slope of the PV modules are those of such parameters. This main goal of this work is to develop a method to identify these parameters from PV generation data, without the need for a physical inspection. The production of photovoltaic energy depends primarily on the incoming solar irradiation, which allows estimating the orientation of the modules from the azimuth angle at the time of peak production. On the other hand, the slope of the modules is associated with the angle of incidence for which the shape of the photovoltaic generation curve best fits the direct solar irradiation on clear days. In this work, data from three modules of the same model installed with the same orientation but with different inclinations were used: vertical, optimal and horizontal inclination; the modules are located in the city of Faro and measured in 2014. A clear sky filter was applied for each day using a method based on the sinusoidal approximation of the 90th percentile of 15 previous days of measurements that form the daily photovoltaic production curve without meteorological interference. Then, the orientation and inclination of the modules under study were determined. The results suggest that the orientation of the modules is estimated with greater precision than the slope, presenting lower error rates for data with measurements between 1 and 5 minutes. The guidance estimate shows accurate results with less than a month of data, whereas for the slope, at least six months of measurements are required.
Small-scale photovoltaic systems represent a considerable share of all PV production. However, most of the time only their production is reported and many important parameters are not taken into account to describe their performance. The orientation and slope of the PV modules are those of such parameters. This main goal of this work is to develop a method to identify these parameters from PV generation data, without the need for a physical inspection. The production of photovoltaic energy depends primarily on the incoming solar irradiation, which allows estimating the orientation of the modules from the azimuth angle at the time of peak production. On the other hand, the slope of the modules is associated with the angle of incidence for which the shape of the photovoltaic generation curve best fits the direct solar irradiation on clear days. In this work, data from three modules of the same model installed with the same orientation but with different inclinations were used: vertical, optimal and horizontal inclination; the modules are located in the city of Faro and measured in 2014. A clear sky filter was applied for each day using a method based on the sinusoidal approximation of the 90th percentile of 15 previous days of measurements that form the daily photovoltaic production curve without meteorological interference. Then, the orientation and inclination of the modules under study were determined. The results suggest that the orientation of the modules is estimated with greater precision than the slope, presenting lower error rates for data with measurements between 1 and 5 minutes. The guidance estimate shows accurate results with less than a month of data, whereas for the slope, at least six months of measurements are required.
Descrição
Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020
Palavras-chave
Azimute Inclinação Irradiação Filtro de Céu Limpo Ângulos Solares Teses de mestrado - 2020