Desenvolvimento de um sistema de monitorização e aquisição de dados para a avaliação experimental da termorregulação de painéis fotovoltaicos com materiais de mudança de fase

Abstract

O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema demonitorização e aquisição de dados para avaliar o efeito termorregulador de materiais demudança de fase (PCMs) no aumento de eficiência de painéis fotovoltaicos (PVs)comerciais. O grande objetivo é o de desenvolver e testar um sistema de monitorização quepermita adquirir dados de potência gerada, de eficiência de conversão de energia solar emelétrica e de temperaturas operativas de modo a realizar um estudo completo docomportamento de PVs para várias condições de ensaio.O sistema de monitorização e aquisição de dados é constituído por um programadesenvolvido em LabView; por termopares devidamente calibrados e medidores de fluxo decalor; e ainda por um piranómetro cujo objetivo é o de registar a radiação solar incidente. Ainstalação experimental é constituída por quatro PVs instalados em paralelo e monitorizadosindividualmente. Por fim, na instalação elétrica estão presentes quatro divisores de tensão equatro resistências de 0,05 Ω destinados à aquisição de tensão e corrente elétrica,respetivamente; instalados a montante de quatro microinversores DC/AC. Numa primeirafase, validou-se experimentalmente a utilização dos PVs integrantes desta instalação e,posteriormente, o programa desenvolvido em LabView. Estabeleceram-se relações deprodução entre os PVs para que, em ensaios futuros com a incoporação de PCMs, sejapossível quantificar assertivamente as melhorias ao nível de produção energética e eficiênciade conversão.Com recurso ao equipamento de medição PVPM2540C, foram obtidas as curvascaracterísticas I-V e concluiu-se que a produção dos PVs se encontra dentro dos valoresesperados, com valores de potência máxima superiores a 200 W cada um. Por comparaçãodireta dos valores obtidos pelo LabView com os obtidos pelo PVPM2540C foi possívelvalidar o programa desenvolvido para a aquisição de dados e estabelecer desvios deprodução entre os PVs de referência (PV2 e PV3) e os restantes (PV1 e PV4). Assim, parao PV1 registou-se um desvio de produção de 5,63 W; e para o PV4 o desvio foi de 1,04 W.

The purpose of this work consists in the development of a monitoring and dataacquisition system for the evaluation of phase change materials’ (PCMs) thermoregulationeffect in comercial photovoltaic (PV) panels. The main objective is the development of adata acquisition system for the acquiring of power, conversion efficiency and operatingtemperatures in order to perform a complete behavior study of PVs under different testconditions.The monitoring and data acquisition system is composed of a LabViewdeveloped program; thermocouples properly calibrated and heat flux sensores; and apyranometer, used to record the solar radiation. The experimental setup is made up of fourPVs, connected in parallel and individually monitored. Last but not least, the electrical setuphas four voltage divisors and four 0,05 Ω resistors, aimed at measuring the voltage and DCcurrent data, respectively, and placed upstream four DC/AC microinverters. Firstly, the useof the aforementioned PVs was experimentally validated, followed by the LabViewdeveloped program. Power generation relations between PVs were established in order toquantify assertively the power and efficiency improvements for future tests with PV/PCMsystems.Using the measurement equipment PVPM2540C, I-V characteristic curves wereobtained and it was concluded that, for each of the four PVs, the energy production fallswithin the expected values, with maximum power over 200 W.By direct comparison of the LabView acquired data with the PVPM2540C ones,the LabView developed program’s validation is possible and power generation relations wereestablished between the reference-acting PVs (PV2 and PV3) and the rest (PV1 and PV4).Deviations of 5,63 W and 1,04 W were recorded regarding PV1 and PV4, respectively.