Pesquisas Direcionadas ao Segmento de Energia Solar

Pesquisas Direcionadas ao Segmento
de Energia Solar
Marcelo Cabral Cavalcanti
GEPAE - Grupo de Eletrônica de Potência e Acionamentos Elétricos
UFPE - Universidade Federal de Pernambuco
Parte 1
Apresentação do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
(PPGEE) e do Grupo de Pesquisa em
Eletrônica de Potência
PPGEE
Equipe
• 24 Professores permanentes;
• 11 bolsistas de produtividade em pesquisa do CNPq;
• 79 alunos de doutorado e 78 alunos de mestrado.
Produção Científica
• 62 teses de doutorado e 277 dissertações de mestrado concluídas;
• Últimos 4 anos: 102 periódicos publicados;
• Prêmio Capes de Tese - Edição 2006.
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PPGEE
Conceito
• Os professores do PPGEE mantêm intercâmbio científico com vários
grupos de pesquisa no Brasil e no exterior;
• O PPGEE está classificado com conceito 5 segundo a avaliação
quadrienal da CAPES.
Áreas de concentração
• Comunicações;
• Eletrônica;
• Fotônica;
• Processamento de Energia.
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Grupo de Eletrônica Potência
Equipe
• Professores: Francisco Neves (coordenador), Fabrício Bradaschia,
Gustavo Azevedo, Leonardo Limongi e Marcelo Cavalcanti;
• Três bolsistas de produtividade em pesquisa do CNPq;
• 13 alunos de doutorado e 14 alunos de mestrado.
Atividades de Pesquisa
• Inversores Fotovoltaicos de Alto Desempenho para Conexão de Células
Solares à Rede Elétrica;
• Condicionadores de Energia Elétrica;
• Microrredes.
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Grupo de Eletrônica Potência
Produção Científica
• 7 teses de doutorado e 33 dissertações de mestrado concluídas;
• Últimos 5 anos: 31 periódicos publicados;
• The Best Paper Award em duas conferências do IEEE: PELINCEC 2005,
International Symposium Industrial Electronics 2011.
Cooperação Acadêmica (CAPES)
• PROCAD - Técnicas de Monitoramento e Controle de Conversores
Estáticos de Potência (UFMG, UFPE, UDESC, UFSJ);
• PROCAD - Conversores Estáticos e Estratégias de Controle para
Conexão de Sistemas Geradores Fotovoltaicos à Rede Elétrica (UFSM,
UFPE, UDESC).
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Grupo de Eletrônica Potência
Projetos
• ANEEL/Celpe - Projeto, Construção e Avaliação de Desempenho de um
Restaurador Dinâmico de Tensão de Baixo Custo;
• ANEEL/Celpe - Construção de um Condicionador de Energia Elétrica;
• ANEEL/Celpe - Determinação da Vida útil Remanescente de Baterias
Chumbo-Ácidas Estacionárias;
• ANEEL/Celpe - Desenvolvimento de um sistema supervisor de controle
da operação do sistema elétrico em lugares isolados utilizando fontes
alternativas de energia - Caso Ilha de Fernando de Noronha.
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Grupo de Eletrônica Potência
Projetos
• CNPq - Estudo de Topologias de Conversores para Sistemas
Fotovoltaicos sem Transformador Conectados à Rede Elétrica;
• FACEPE: Programa de Apoio a Núcleos Emergentes - Sistemas
Fotovoltaicos sem Transformador com Funções Adicionais para a
Melhoria da Qualidade de Energia;
• FACEPE: Primeiros Projetos – Contribuições em Sistemas Fotovoltaicos
Conectados à Rede Elétrica sem Transformador;
• FACEPE: Primeiros Projetos – Construção do Protótipo de uma Microrrede
com Integração de Fontes de Energia Renováveis – Eólica e Solar.
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Parte 2
Pesquisas sobre Energia Solar
Parâmetros de módulos FV
Dissertação 1
Emerson Alves da Silva
Título: Técnicas de Estimação de Parâmetros de Módulos Fotovoltaicos
Orientador: Fabrício Bradaschia
Coorientador: Marcelo Cabral Cavalcanti
Data da Defesa: 27 de fevereiro de 2015.
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Parâmetros de módulos FV
Técnicas de Estimação de Parâmetros de Módulos Fotovoltaicos
• Os modelos elétricos de módulos fotovoltaicos podem ser de dois tipos:
os modelos de duplo diodo e modelos de diodos individuais.
• O modelo de um único diodo (Figura 1(a)) inclui quatro componentes:
uma fonte de corrente fotogerada, um diodo em paralelo com a fonte, uma
resistência série, Rs, e uma resistência shunt, Rp.
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Parâmetros de módulos FV
Técnicas de Estimação de Parâmetros de Módulos Fotovoltaicos
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Técnicas de MPPT
Dissertação 2
Artur Muniz Szpak Furtado
Título: Técnicas de Seguimento do Ponto de Máxima Potência para
Sistemas Fotovoltaicos com Sombreamento Parcial
Orientador: Fabrício Bradaschia
Coorientador: Marcelo Cabral Cavalcanti
Data da Defesa: 26 de fevereiro de 2016.
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Técnicas de MPPT
Técnicas de Seguimento do Ponto de Máxima Potência para Sistemas
Fotovoltaicos com Sombreamento Parcial
Proposta de uma nova técnica de MPPT
global para sistemas fotovoltaicos com
sombreamento parcial a partir das
conclusões
obtidas
nos
estudos
estatísticos.
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Técnicas de MPPT
Técnicas de Seguimento do Ponto de Máxima Potência para Sistemas
Fotovoltaicos com Sombreamento Parcial
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Sistemas sem transformador
Dissertação 3
Gilberto Alves Tenório Júnior
Título: Inversores Fonte Z Monofásicos e Conversor de Dois Estágios para
Sistemas Fotovoltaicos sem Transformador
Orientador: Marcelo Cabral Cavalcanti
Coorientador: Gustavo Medeiros de Souza Azevedo
Data da Defesa: 22 de março de 2016.
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Sistemas sem transformador

Soluções convencionais usam transformadores na frequência da
rede ou transformadores de alta frequência.
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Sistemas sem transformador

Soluções sem
transformadores:



Alta eficiência;
Volume e peso
reduzidos;
Menor custo.
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Sistemas sem transformador
As carcaças dos painéis PV em sistemas sem transformador
devem ser aterrados em vários países, com o objetivo principal de
proteger o sistema e evitar o risco de choque elétrico ao tocar na
carcaça do sistema em operação.
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Sistemas sem transformador
O valor da capacitância parasita de um arranjo fotovoltaico depende de
vários fatores, entre eles a área da superfície do arranjo fotovoltaico e da sua
estrutura metálica, o aterramento da estrutura metálica, umidade, poeira e a
tecnologia de fabricação das células fotovoltaicas.
Na tese de doutorado de Kerekes são apresentados resultados de medições
realizadas com módulos fotovoltaicos sob diferentes condições de teste.
Com base nos resultados das medições realizadas o autor considera uma
capacitância parasita de 100 nF/kWp para simular um gerador fotovoltaico
construído com módulos de silício cristalino.
De acordo com o relatório da empresa SMA, considerando uma camada
contínua de água sobre o módulo fotovoltaico, a capacitância parasita
estimada está entre 60 e 110 nF/kWp para módulos de silício cristalino.
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Sistemas sem transformador
Foi proposto pelo grupo de pesquisa o ZSI-D com a utilização de um diodo
de recuperação rápida adicional no ramo inferior da malha Z como uma
solução para redução da corrente de fuga durante os instantes de aplicação
dos estados de curto-circuito.
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Sistemas sem transformador
ZSI-D: PWM boost simples bipolar
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Pesquisas Futuras
• O Grupo de Eletrônica de Potência mantém vários projetos
financiados por CNPq, FACEPE e ANEEL/Celpe e vários desses
projetos e cooperações envolvem assuntos ligados a energia solar
fotovoltaica.
• As pesquisas atuais do grupo estão voltadas para microgeração e
microrredes.
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