METODOLOGIA PARA EXTRAÇÃO DE PARÂMETROS DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS PARA APLICAÇÕES

Resumo

Baseado no conceito de Energy harvesting (colheita de energia), o presente trabalho trata da utilização de células fotovoltaicas para a captação da iluminação artificial em ambientes indoor. O objetivo principal do projeto consiste na criação de um método computacional para a caracterização elétrica de diferentes módulos fotovoltaicos destinados à ambientes internos e seu uso posterior em projetos futuros. Os materiais utilizados neste estudo foram: uma diminuta célula fotovoltaica de dimensões 45x45 milímetros; o dispositivo analisador de semicondutores B1500A para captura das medidas elétricas, como tensão e corrente fornecidas pela célula fotovoltaica em um ambiente interno de aproximadamente 450 lux iluminado por um conjunto de lâmpadas fluorescentes tubulares de 32 W; o software Matlab para otimização dos parâmetros do modelo elétrico da célula e o programa de simulação elétrica HSpice, para a modelagem do circuito elétrico equivalente que representa a célula solar a qual estamos trabalhando. Para o equacionamento do modelo elétrico da célula solar foram usadas variáveis oriundas da equação do diodo como tensão térmica, fator de idealidade, corrente de saturação além dessas variáveis entraram na expressão as incógnitas que determinam a corrente através do resistor. A obtenção dessa equação nos fornece o comportamento elétrico da célula relacionando corrente e tensão com os parâmetros que compõem o modelo equivalente. Para a resolução da equação obtida foi utilizado um método numérico, além de uma ferramenta de otimização que encontra o valor mínimo de uma função multivariável (fmincon do Matlab) foi possível descobrir quais os valores dos parâmetros do modelo elétrico equivalente que, através da equação, mais se aproximavam dos valores de tensão e corrente que foram previamente medidos. Através deste método foi possível otimizar os parâmetros que compõem o modelo elétrico da célula com um erro de aproximadamente 1% de precisão entre os valores medidos e equacionados. Após isso, os parâmetros obtidos com a otimização foram utilizados em uma simulação elétrica em HSpice para validação do modelo elétrico equivalente da célula. Com base nos resultados obtidos neste trabalho podemos concluir que a ferramenta computacional obtida foi capaz de caracterizar de modo consistente um modelo de célula fotovoltaica de silício, e em cima disso simular o funcionamento deste tipo de dispositivo em condições não habituais. Referências: ZAMPARETTE, Roger Luis Brito. High efficiency MPPT switched capacitor DC-DC converter for photovoltaic energy harvesting aiming for IoT applications. 2017. CARVALHO, A. L. C. Metodologia para análise, caracterização e simulação de células fotovoltaicas. PPGEE-UFMG, Universidade Federal de Minas Gerais, 2014.