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Tipo documento: Dissertação
Título: A influência de partículas atmosféricas na redução da incidência de radiação solar aplicadas a sistemas fotovoltaicos
Autor(es): Silva, Amanda Crystina Araujo da
Orientador(a): Marques, João Basso
Membro da Banca: Marques, João Basso
Membro da Banca: Oliveira, Jeferson de
Membro da Banca: Sallo, Fernando da Silva
Resumo : Nos últimos anos notou-se uma expansão considerável no ramo de energia solar no Brasil. Acredita-se que esse aumento seja decorrente não só da preocupação com os impactos ambientais gerados por fontes convencionais, mas também pela alta da inflação energética brasileira. Apesar de ser uma alternativa atraente, a utilização da energia solar apresenta desvantagens quando comparadas às fontes convencionais. Isso se deve pela alta dependência de fatores climáticos como temperatura, nebulosidade e disponibilidade de radiação solar. Outro fator que também influencia na produção de energia solar é a presença de partículas suspensas na atmosfera, os chamados aerossóis. Aerossóis são partículas no estado sólido ou líquido com tamanhos variando na faixa de micrômetros a nanômetros, podem ter origem natural ou antropogênica e como principais fontes de emissão estão poeiras do solo, sal marinho, queima de biomassa, processos industriais, veiculares etc. Entretanto, estudos apontam uma perda de mais de 20% da eficiência de geração de energia solar em um ambiente poluído por aerossóis, tornando-se um fator preocupante devido ao aumento substancial no número de queimadas nos últimos anos, causando o crescimento do número de partículas suspensas na atmosfera. Neste trabalho pretende-se caracterizar a profundidade ótica dos aerossóis atmosféricos de uma região de cerrado-matogrossense, a fim de verificar de que forma ocorrem as variações sazonais e anuais dos aerossóis, bem como investigar quais são suas principais fontes. Objetiva-se também investigar se existe correlação estatística entre a Profundidade ótica de Aerossóis (AOD) e a potência de módulos fotovoltaicos. Para a realização desta pesquisa utilizou-se dados de profundidade ótica e derivados disponibilizados pela rede AERONET (Aerosol Robotic Network) de um radiômetro espectral localizado em Cuibá-MT (15◦ 43′ 44′′ Sul e 56◦ 01′ 15′′ Oeste), além de fazer a instalação e manutenção de um módulo fotovoltaico nas dependências do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, também em Cuiabá (15◦ 36′ 31.8 ′′ Sul e 56◦ 03′ 48.0 ′′ Oeste). Utilizou-se também os dados de um sistema fotovoltaico residencial localizado em Cuiabá (15°29’31"Sul 56°3’47"Oeste). Ao fazer a caracterização dos aerossóis verificou-se predominância dos aerossóis na faixa de 500nm. Percebeu-se que na região investigada existe uma grande predominância de aerossóis provenientes de queima de biomassa, além de um grande aumento dos índices de AOD durante o período da seca. No cálculo do coeficiente de correlação de Spearman não encontrou-se uma correlação estatisticamente significativa para o Módulo Fotovoltaico, com amostras de corrente elétrica e AOD e também potência elétrica e AOD. Entretanto, na análise feita com o Sistema Fotovoltaico Residencial encontrou-se coeficientes de correlação iguais a -0,60 e -0,40 para a correlação entre Energia gerada x AOD e Potência elétrica e AOD, respectivamente. O sinal negativo indica que existe uma relação inversamente proporcional entre as variáveis, ou seja, a medida que a AOD aumenta, a energia gerada pela placa diminui, assim como a potência elétrica.
Resumo em lingua estrangeira: In recent years there has been a considerable expansion in the field of solar energy in Brazil. It is believed that this increase is due not only to the concern with the environmental impacts generated by conventional sources, but also to the high Brazilian energy inflation. Despite being an attractive alternative, the use of solar energy has disadvantages when compared to conventional sources. This is due to the high dependence on climatic factors such as temperature, cloudiness and availability of solar radiation. Another factor that also influences the production of solar energy is the presence of suspended particles in the atmosphere, the so-called aerosols. Aerosols are particles in the solid or liquid state with sizes ranging from micrometers to nanometers, they can have natural or anthropogenic origin and the main sources of emission are soil dust, sea salt, biomass burning, industrial processes, vehicles, etc. However, studies indicate a loss of more than 20% in the efficiency of solar energy generation in an environment polluted by aerosols, becoming a worrying factor due to the substantial increase in the number of fires in recent years, causing the growth of the number of fires. particles suspended in the atmosphere. The aim of this work is to characterize the optical depth of atmospheric aerosols in a Cerrado-Matogrossense region, in order to verify how seasonal and annual variations of aerosols occur, as well as to investigate which are their main sources. The objective is also to investigate whether there is a statistical correlation between the Aerosol Optical Depth (AOD) and the power of photovoltaic modules. To carry out this research, optical depth data and derivatives made available by the AERONET network (Aerosol Robotic Network) from a spectral radiometer located in Cuibá-MT (15◦ 43′ 44′′ Sul and 56◦ 01′ 15′′ West), in addition to installing and maintaining a photovoltaic module on the premises of the Graduate Program in Environmental Physics, also in Cuiabá (15◦ 36′ 31.8 ′′ South and 56◦ 03′ 48.0 ′′ West). Data from a residential photovoltaic system located in Cuiabá (15°29’31"South 56°3’47"West) were also used. When characterizing the aerosols, there was a predominance of aerosols in the 500nm range. It was noticed that in the investigated region there is a great predominance of aerosols from biomass burning, in addition to a great increase in AOD indices during the dry period. In the calculation of Spearman’s correlation coefficient, no statistically significant correlation was found for the Photovoltaic Module, with samples of electric current and AOD and also electric power and AOD. However, in the analysis carried out with the Residential Photovoltaic System, correlation coefficients equal to -0.60 and -0.40 were found for the correlation between Energy generated x AOD and Electric power and AOD, respectively. The negative sign indicates that there is an inversely proportional relationship between the variables, that is, as the AOD increases, the energy generated by the plate decreases, as well as the electrical power.
Palavra-chave: Aerossóis
Energia solar
AERONET
Palavra-chave em lingua estrangeira: Aerosols
Solar energy
AERONET
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental
Referência: SILVA, Amanda Crystina Araujo da. A influência de partículas atmosféricas na redução da incidência de radiação solar aplicadas a sistemas fotovoltaicos. 2023. 48 f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5709
Data defesa documento: 7-Fev-2023
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGFA - Dissertações de mestrado

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