Potencial de geração de energia elétrica com sistemas fotovoltaicos com concentrador no Brasil

Abstract

No Brasil existem vários estudos sobre aplicação e desempenho de sistemas fotovoltaicos sem concentrador (SFV), acompanhando a tendência e o desenvolvimento desta tecnologia em nível mundial. Nos últimos anos, principalmente em regiões com alta incidência de radiação direta de países como Espanha, Estados Unidos e Austrália, tem aumentado os projetos destinados a instalação e avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicos com concentrador (SFVC). Os SFV utilizam a radiação global ou inclinada enquanto os SFVC utilizam a radiação direta normal e normalmente empregam dispositivos destinados a rastrear o Sol para aproveitamento do potencial energético da radiação direta. O Brasil apresenta muitas regiões com alta incidência de radiação direta, nas quais a irradiação direta normal anual pode chegar a valores superiores aos de irradiação global ou inclinada. O estudo do desempenho energético de sistemas fotovoltaicos com concentrador apresenta como principal dificuldade a obtenção de dados de irradiação direta normal e, até o presente, nenhum estudo abrangente foi realizado para o território brasileiro. Esta tese apresenta um estudo do potencial de desempenho energético de SFVC no Brasil, realizado com base em dados solarimétricos inéditos resultantes do projeto SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment). Além dos dados solarimétricos do projeto SWERA, foram utilizados dados de desempenho de SFVC instalados em outros países, em regiões com características solarimétricas e climáticas semelhantes às brasileiras, para estimar o desempenho energético no território brasileiro. Foi elaborado o #Atlas Brasileiro da Geração Solar para Sistemas Fotovoltaicos com Concentrador# que evidencia as áreas com potencial favorável à instalação de SFVC. Verificou-se que grande parte da área caracterizada por elevados valores de irradiação direta normal também apresenta elevada demanda energética devido à concentração de empresas industriais. Os resultados apresentados, além da contribuição científica e tecnológica, podem fornecer subsídios às concessionárias de eletricidade para a instalação de SFVC, destinados a gerar energia elétrica a partir de uma fonte renovável e não poluente.

In Brazil there are several studies on implementation and performance of photovoltaic systems without concentration (PVS) following the trend and development of this technology worldwide. In recent years, particularly in regions with high incidence of direct radiation in countries like Spain, USA and Australia have increased projects for deployment and performance evaluation of concentrating photovoltaic systems (CPV). PVS use global and tilted radiation while CPV utilize direct normal radiation and usually employ devices to track the Sun to harness the energy potential of direct radiation. Brazil has many regions with high incidence of direct radiation, in which the annual direct normal irradiation can reach values higher than the global or tilted irradiation. The study of energy performance of concentrating photovoltaic systems presents the as main difficulty in obtaining data of direct normal irradiation (DNI) and, to date, no comprehensive study was conducted for the Brazilian territory. This thesis presents a study of CPV potential energy performance in Brazil, carried out based on unpublished solarimetric data resulting from SWERA project (Solar and Wind Energy Resource Assessment). Besides the solarimetric data from SWERA project, CPV performance data from systems installed in other countries, in regions with climatic and solarimetric characteristics similar to Brazilian conditions, were used to assess the energy performance in Brazil. The "Brazilian Atlas of Solar Power Generation with Concentrating Photovoltaic Systems" presented in this thesis highlights areas with potential for CPV installation. These areas characterized by high DNI level include sites with high energy demand due to the concentration of industrial enterprises. The results presented, besides the scientific and technological contribution can provide subsidies for electricity utilities to install CPV for power generation from a clean and renewable energy source.