Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-20T20:04:27Z No. of bitstreams: 1 RamonRudaBritoMedeiros_DISSERT.pdf: 9691744 bytes, checksum: b0c63141b5ed151f490bfed5d79bccbc (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-22T21:18:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RamonRudaBritoMedeiros_DISSERT.pdf: 9691744 bytes, checksum: b0c63141b5ed151f490bfed5d79bccbc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T21:18:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RamonRudaBritoMedeiros_DISSERT.pdf: 9691744 bytes, checksum: b0c63141b5ed151f490bfed5d79bccbc (MD5) Previous issue date: 2017-01-25 / O presente trabalho apresenta um estudo de desempenho de um sistema h?brido fotovoltaico/t?rmico (sistema PVT), comparando-o com um sistema fotovoltaico (sistema PV). Foi analisada a pot?ncia el?trica e t?rmica, a efici?ncia e a energia produzida pelos sistemas, correlacionando ? influ?ncia da temperatura do m?dulo PV e a efici?ncia el?trica dos sistemas. O m?dulo fotovoltaico (PV) utilizado foi o MSX 77 da marca SOLAREX, composto por c?lulas solares policristalinas, cuja pot?ncia de pico ? de 77 Watts. O sistema PVT analisado foi do tipo PVT-l?quido, composto pelo m?dulo PV MSX77 e um coletor solar plano do tipo placa fabricado em acr?lico, a alimenta??o de ?gua do coletor foi do tipo for?ada por gravidade e com sistema aberto. Para determinar as curvas caracter?sticas do m?dulo PV e por consequ?ncia a pot?ncia el?trica m?xima gerada, foi desenvolvido um banco de carga formado por resistores de pot?ncia. A pot?ncia t?rmica foi quantificada aferindo a vaz?o da ?gua que alimentava o coletor e a diferen?a de temperatura da ?gua de entrada e sa?da. Com as pot?ncias e a radia??o incidente sobre os sistemas, foram determinadas as efici?ncias. A m?xima efici?ncia el?trica informada pelo fabricante do m?dulo PV ? de 10,8 %, contudo, em condi??es reais de opera??o, a m?xima efici?ncia do m?dulo PV foi de 8,46 %. No sistema PVT, o m?dulo PV apresentou uma efici?ncia m?xima de aproximadamente 7,8 % no ponto de m?xima pot?ncia gerada. A efici?ncia m?dia do sistema t?rmico foi na ordem de 42,5 %. O sistema PVT proporcionou a redu??o da temperatura do m?dulo PV, aumentando a efici?ncia de gera??o el?trica, proporcionando um aumento na ordem dos 6,9 % na energia el?trica m?dia di?ria. O sistema PVT al?m de proporcionar um aumento de energia el?trica, ainda fornece energia t?rmica com uma efici?ncia superior ? el?trica. A ?gua aquecida pode ser utilizada para alimentar sistemas de aquecimento de ?gua para banho, contribuindo para redu??o do consumo de energia el?trica de uma resid?ncia. / The present dissertation presents a performance study of a hybrid photovoltaic / thermal system (PVT system), comparing it with a photovoltaic system (photovoltaic system). The electrical and thermal power, efficiency and energy produced by the systems were analyzed, correlating the influence of the temperature of the photovoltaic module and the electrical efficiency of the systems. The photovoltaic (PV) module used was the MSX 77 of the brand SOLAREX, composed of polycrystalline solar cells, whose peak power is 77 Watts. The PVT system analyzed was of the PVT-liquid type, composed of the MSX77 photovoltaic module and a flat plate type solar collector made of acrylic, the water supply of the manifold was forced by gravity and with open system. To determine the characteristic curves of the PV module and consequently the maximum electric power generated, a load bank formed by power resistors was developed. The thermal power was quantified by measuring the flow of the water that fed the collector and the difference in temperature of the incoming and outgoing water. With the powers and the radiation incident on the systems, the efficiencies were determined. The maximum electrical efficiency reported by the manufacturer of the PV module is 10.8 %, however, under actual operating conditions, the maximum efficiency of the PV module was 8.46 %. In the PVT system, the PV module showed a maximum efficiency of approximately 7.8 % at the point of maximum power generated. The average efficiency of the thermal system was around 42.5 %. The PVT system provided a reduction in the temperature of the PV module, increasing the efficiency of electric generation, providing an increase in the order of 6.9 % in the average daily electric energy. The PVT system, besides providing an increase in electrical energy, still provides thermal energy with a higher efficiency than electric. The heated water can be used to power water heating systems for bathing, contributing to reduce the consumption of electric energy of a residence.

O objetivo deste trabalho é modelar a arquitetura de uma usina solar fotovoltaica arrefecida intitulada UFVa, utilizando um protótipo de verificação. A metodologia se baseia na medição, verificação e análise dos dados de temperatura e produção de energia elétrica dos strings de teste (arrefecido) e comparação (não arrefecido), estudo do comportamento da alimentação de água do sistema de arrefecimento e o impacto das condições climáticas na operação do protótipo de UFVa. Por meio das análises dos dados constatou-se que, para o período entre as 09h00min e as 17h30min, os módulos PV do string de teste sempre operam com temperaturas inferiores aos módulos PV do string de comparação. Durante o período de testes, no qual a temperatura dos módulos PV do string de comparação operou acima de 55,0°C, as temperaturas médias e máximas registradas nos módulos PV do string de teste foram inferiores a 37,0 °C, operando sempre abaixo da temperatura nominal de operação da célula (NOCT). A produção de energia elétrica no string de teste superou a do string de comparação em 3,0kWh/dia. Portanto, o sistema de arrefecimento reduz a temperatura de operação dos módulos PV, principalmente no período de máxima geração elétrica, que corresponde ao período das 11h00min às 15h00min, proporcionando ganhos médios de rendimento de 5,9% na produção de energia, 10,3% na potência e 5,4% no FC. / In this work we use a verification prototype to model the architecture of a solar photovoltaic power plant equipped with a cooling system. The power plant we model is called UFVa. The methodology is based on the measurement, verification, and data analysis of temperature, electricity generation, test strings (cooled) and comparison strings (not cooled), along with a study of the water feeding behavior of the cooling system, and the impact of climatic conditions in the UFVa prototype operation. By analyzing the data we observed that, for the period between 09:00am and 5:30pm, the PV modules of the test string operate at temperatures below those of the PV modules of the comparison string. During the tests, in which the temperature of the PV modules of the comparison string operated above 55.0°C, the average and the maximum temperatures recorded in the PV modules of the testing string lied below 37.0°C, operating below the NOCT. Regarding the generation of electricity, the test string generated 3.0 kWh/day more than the comparison string. Hence, the cooling system decreases the operating temperature of the PV modules, particularly during the maximum power generation period which is from 11am to 3pm. This leads to efficiency average gains of up to 5.9% in the generation of electricity, 10.3% in the power, and 5.3% in the PR and PF.

O objetivo deste trabalho é modelar a arquitetura de uma usina solar fotovoltaica arrefecida intitulada UFVa, utilizando um protótipo de verificação. A metodologia se baseia na medição, verificação e análise dos dados de temperatura e produção de energia elétrica dos strings de teste (arrefecido) e comparação (não arrefecido), estudo do comportamento da alimentação de água do sistema de arrefecimento e o impacto das condições climáticas na operação do protótipo de UFVa. Por meio das análises dos dados constatou-se que, para o período entre as 09h00min e as 17h30min, os módulos PV do string de teste sempre operam com temperaturas inferiores aos módulos PV do string de comparação. Durante o período de testes, no qual a temperatura dos módulos PV do string de comparação operou acima de 55,0°C, as temperaturas médias e máximas registradas nos módulos PV do string de teste foram inferiores a 37,0 °C, operando sempre abaixo da temperatura nominal de operação da célula (NOCT). A produção de energia elétrica no string de teste superou a do string de comparação em 3,0kWh/dia. Portanto, o sistema de arrefecimento reduz a temperatura de operação dos módulos PV, principalmente no período de máxima geração elétrica, que corresponde ao período das 11h00min às 15h00min, proporcionando ganhos médios de rendimento de 5,9% na produção de energia, 10,3% na potência e 5,4% no FC. / In this work we use a verification prototype to model the architecture of a solar photovoltaic power plant equipped with a cooling system. The power plant we model is called UFVa. The methodology is based on the measurement, verification, and data analysis of temperature, electricity generation, test strings (cooled) and comparison strings (not cooled), along with a study of the water feeding behavior of the cooling system, and the impact of climatic conditions in the UFVa prototype operation. By analyzing the data we observed that, for the period between 09:00am and 5:30pm, the PV modules of the test string operate at temperatures below those of the PV modules of the comparison string. During the tests, in which the temperature of the PV modules of the comparison string operated above 55.0°C, the average and the maximum temperatures recorded in the PV modules of the testing string lied below 37.0°C, operating below the NOCT. Regarding the generation of electricity, the test string generated 3.0 kWh/day more than the comparison string. Hence, the cooling system decreases the operating temperature of the PV modules, particularly during the maximum power generation period which is from 11am to 3pm. This leads to efficiency average gains of up to 5.9% in the generation of electricity, 10.3% in the power, and 5.3% in the PR and PF.