Avaliação de uma usina solar fotovoltaica comparando diferentes topologias de sistemas de fixação utilizando duas diferentes tecnologias FV

Abstract

Este trabalho aborda a avaliação técnica (utilizando figuras de mérito, como Yield, Performance Ratio e Fator de Capacidade) e econômica (utilizando o custo da energia fotogerada, ou Levelized Cost of Energy - LCOE) de uma usina solar fotovoltaica de 2 MW a ser instalada no município de Jaguari-RS, comparando duas diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos (silício multicristalino e filmes finos de telureto de cádmio) e três diferentes sistemas de fixação (estacionário, seguidor de um eixo e seguidor de dois eixos), totalizando seis diferentes topologias. Os resultados de desempenho dos sistemas foram obtidos através de simulações realizadas pelo software PVSyst, utilizando dados históricos armazenados em bancos de dados e confrontados com dados meteorológicos medidos, coletados ao longo de um ano. Com os resultados das simulações foram feitas análises técnicas a fim de avaliar o desempenho de cada uma das seis topologias propostas, onde o sistema fixo com tecnologia de silício multicristalino se sobressaiu ao apresentar maior densidade energética (114,5 kWh/m²), com um Yield anual de 1575 kWh/kWp; porém, o sistema seguidor de dois eixos com a tecnologia de telureto de cádmio apresentou a maior Yield anual de energia (2.035 kWh/kWp). Posteriormente, foi feita uma análise econômica através de estimativas de custos dos sistemas (?turn-key?), onde os dados econômicos foram avaliados juntamente com os dados técnicos e, como resultado, foi obtida a melhor topologia a ser utilizada a partir dos cenários criados neste estudo de caso. Como resultado, diante dos cenários apresentados, o sistema seguidor de um eixo com tecnologia de silício multicristalino se mostrou a mais viável economicamente, apresentando o menor LCOE.

Abstract : This work addresses the technical (using performance parameters such as Yield, Performance Ratio and Capacity Factor) and economic (using the Levelized Cost of Energy - LCOE) evaluation of a 2 MW photovoltaic solar power plant to be installed in the municipality of Jaguari-RS, comparing two different technologies of photovoltaic modules (multicrystalline silicon and thin-film cadmium telluride) and three different mounting systems (stationary, single axis tracker and two axes tracker), totalizing six different topologies. The performance results of the systems were obtained through simulations performed by the PVSyst software, using historical data stored in databases and confronted with measured meteorological data collected over a year. With the results of the simulations, technical analyses were performed to evaluate the performance of each one of the six proposed topologies. The stationary system with p-Si technology performed better than the others, because it presented more energy per occupied area (114,5 kWh/m²) with 1575 kWh/kWp as annual Yield . On the other hand, the double axis tracking system using CdTe technology presented the biggest annual Yield (2.035 kWh/kWp). Subsequently, an economic analysis was carried out through system cost estimates ("turn-key"), where the economic data were evaluated together with the technical data and the best topology to be used was obtained from the scenarios created in this case study. As a result, considering the created scenarios, the single axis tracking system with p-Si technology performed the best LCOE values.