Análise do crescimento do mercado e da produtividade de sistema fotovoltaicos em propriedades rurais em diferentes condições de instalações

Abstract

Os sistemas fotovoltaicos (FV) instalados no meio rural são uma alternativa para o desenvolvimento sustentável da agricultura e estão cada vez mais presentes no Brasil. O objetivo desta dissertação é analisar a evolução do mercado de sistemas fotovoltaicos no meio rural no Brasil e a influência da temperatura ambiente, da irradiância solar e da velocidade do vento na produtividade de sistemas fotovoltaicos instalados em propriedades rurais com diferentes condições de instalação e para distintas épocas do ano. Os sistemas fotovoltaicos de aproximadamente 20 kWP foram instalados no Paraná, sendo um no telhado de um galpão na propriedade associada da cooperativa LAR (LAR Cooperativa Agroindustrial) e o outro no solo na propriedade da COPACOL (Cooperativa Agroindustrial Consolata). Analisou-se o crescimento do mercado no meio rural brasileiro, por meio de base de dados da ANEEL, a partir de 2012, nos três estados com maior participação, bem como por região e contatou-se que o mercado fotovoltaico está crescendo mais rápido neste setor que em outros setores, atingindo 14 % do total em 2021.Avaliaram-se os parâmetros que influenciam a produtividade, como irradiância solar e temperatura dos módulos FVs, durante um dia com céu sem nuvens próximo aos solstícios e equinócios. Constatou-se que a temperatura dos módulos é maior a tarde, afetando a produtividade. Este resultado indica que se há a necessidade de escolha entre a orientação do arranjo FV é preferível a orientação para o leste. Também se constatou que a taxa de aumento da temperatura dos módulos FVs é inversamente proporcional a velocidade do vento até o valor de 5 m/s e tende a estabilizar em 2 °C/(m/s). A produtividade diária do sistema FV localizado sobre o telhado, na cooperativa LAR, foi superior ao do sistema instalado no solo na maioria dos dias, sendo inferior apenas no inverno. Este resultado está associado a menor temperatura dos módulos FVs, influenciada pela maior velocidade do vento. O maior valor, de 6,41 kWh/kWP, ocorreu próximo ao equinócio de outono no sistema no telhado.

Photovoltaic (PV) systems installed in rural areas are an alternative for the sustainable development of agriculture and are increasingly present in Brazil. The objective of this dissertation is to analyze the evolution of the market for photovoltaic systems in rural areas in Brazil and the influence of ambient temperature, solar irradiance and wind speed on the energy yield of photovoltaic systems installed in rural properties with different installation conditions and for different times of year. Two photovoltaic systems of approximately 20 kWP were installed in the State of Paraná, one on the roof of a cow-shed, associated property of the LAR cooperative (LAR Cooperativa Agroindustrial) and the other one was ground mounted in the property associated to the COPACOL cooperative (Cooperativa Agroindustrial Consolata).The growth of the rural market in Brazil was analyzed, using ANEEL data base, in the three States with the highest participation, as well as by the behavior of the market share in each region. The photovoltaic market is growing faster in this sector than in other ones, achieving 14% of the total in 2021. The parameters that influence the energy yield of the PV systems, such as solar irradiance and the temperature of PV modules, during a day with cloudless sky close to the solstices and equinoxes were analyzed. The temperature of the modules was higher in the afternoon than in the morning, affecting the energy yield. This result indicates if there is a need to select between the west or east orientation of the PV array, the orientation towards the east is preferable. Also was found that the temperature increase rate is inversely proportional to the wind speed up to 5 m/s, tending to stablilize at 2 °C/(m/s). The daily energy yield of the PV system located on the roof, in the LAR cooperative, was higher than that one of the ground mounted PV array in many days, being lower only in winter. This result is related to the lower temperature of the PV modules, influenced by the higher wind speed. The highest value of the daily energy yield, of 6.41 kWh/kWP, occurred in autumn season in the system located on the roof.