Extração dos parâmetros de um módulo fotovoltaico a partir de suas especificações técnicas

Abstract

O uso constante de fontes de energia não renováveis causa danos consideráveis ao planeta Terra. Dessa forma, a energia solar se mostra cada vez mais promissora no Brasil por se tratar de um país tropical com vasta extensão territorial. Com objetivo de analisar a precisão do modelo elétrico de um painel fotovoltaico com um diodo, foi desenvolvido um script no software GNU Octave 7.2.0 para se comparar os dados medidos com os dados calculados, além de calcular os parâmetros característicos do modelo. Para este estudo, o usuário informa os dados de entrada medidos do módulo: pontos da curva corrente versus tensão e potência versus tensão, tensão e corrente para a máxima potência, potência máxima, tensão de circuito aberto, corrente de curto-circuito, temperatura de operação, número de células em série, passo de análise e valor/intervalo do fator de idealidade do diodo. O script apresenta resultados gráficos e os parâmetros de saída: fator de idealidade e corrente de saturação reversa do diodo, resistência série, resistência de shunt, corrente gerada pela irradiação solar, raiz do erro médio quadrático, desvio padrão e o tempo de compilação do script. Foram analisados os motivos que levam à degradação das células, a inviabilidade da correção dos parâmetros em função da temperatura e o comportamento das curvas corrente versus tensão para diferentes valores de fator de idealidade do diodo, visando obter os menores erros. Pode-se concluir que as curvas medidas e calculadas apresentam valores próximos, nos quais o melhor desempenho apresenta um desvio padrão de 2,02% para um fator de idealidade de 0,56, e para o material do módulo utilizado é apresentado um desvio padrão de 3,81% para um fator de idealidade de 1,3.

The constant use of non-renewable energy sources causes considerable damage to the Earth. In this way, solar energy is increasingly promising in Brazil, as it is a tropical country with a vast territorial extension. In order to analyze the accuracy of the electrical model of a photovoltaic panel with one diode, a script was developed in the GNU Octave 7.2.0 software to compare the measured data with the calculated data, in addition to calculating the characteristic parameters of the model. For this study, the user enters the module’s measured and standard data: current-voltage and power-voltage curve points, voltage and current for maximum power, maximum power, open-circuit voltage, short-circuit current, operating temperature, number of cells in series, analysis step and the diode ideality factor value/range. The script presents graphical results and the outputs parameters: ideality factor and the reverse saturation current of the diode, series resistance, shunt resistance, current generated by solar radiation, root mean square error, standard deviation and the script compilation time. The reasons that lead to the deterioration of the cells, the infeasibility of correcting the parameters as a function of temperature, and the behavior of the current-voltage curves for different values of the ideality factor of the diode were analyzed, in order to obtain the smallest errors. It can be concluded that the measured and calculated curves present close values, where the best performance presents a standard deviation of 2,02% for an ideality factor of 0,56, and for the module material used, a standard deviation of 3,81% for an ideality factor of 1,3.