Métrica de avaliação técnica de usinas solares fotovoltaicas considerando o fator de ocupação de área

Abstract

A tese trata da proposição de uma nova métrica de avaliação de sistemas fotovoltaicos denominada de Yarea, visando tanto a produtividade do sistema quanto a otimização de ocupação de área. Os resultados dessa métrica foram utilizados para comparar com os resultados da análise econômica de sistemas fotovoltaicos fixos e rastreadores de um eixo, utilizando módulos de silício multicristalino monofacial, monocristalino bifacial e filmes finos de telureto de cádmio. Esses estudos foram replicados para diferentes municípios ao longo do território brasileiro, com diferentes valores de latitude, a fim de se observar o comportamento das métricas com a variação de latitude. De modo geral, os sistemas rastreadores apresentaram um ganho de geração variando de 18% a 27% em relação aos sistemas fixos, a depender da topologia do sistema, da latitude e das condições meteorológicas do local. Como resultado, o Yarea indicou que GCRs (do inglês Ground Coverage Ratio) maiores apresentam uma geração de energia maior por área ocupada onde, por exemplo, para o município de Natal, os resultados variaram de 258 a 552 MWh²/MWp.m² para sistemas com rastreamento e de 175 a 349 MWh²/MWp.m² para sistemas fixos. Com isso, entende-se que mesmo o aumento do GCR reduzindo a produtividade (Yield) do sistema, a sua capacidade de geração por área ocupada tende a aumentar. Adicionalmente, é possível observar que a relação entre LCOE e Yarea é influenciada pelo custo da área e de fatores que sejam influenciados pela taxa de ocupação de área onde, dependendo do cenário econômico, o Yarea pode ajudar a otimizar tanto a taxa de ocupação do terreno quanto trazer premissas econômicas diferentes para tomadas de decisão de investimento.

Abstract: The thesis presents a new metric for evaluating photovoltaic systems called Yarea, aiming at evaluating both the energy yield of the system and the occupied area optimization. The results of this metric were used to compare with the results of the economic analysis of tilt fixed photovoltaic systems and single axis tracking systems, using monofacial multicrystalline silicon, bifacial monocrystalline silicon and cadmium telluride thin film modules. These studies were replicated for different municipalities with different latitudes, along the Brazilian territory, in order to observe the behaviour of the metrics with the variation of latitude. In general, single-axis tracking systems have shown a generation gain from 18% to 27% compared to fixed systems, depending on the system topology, latitude, and local meteorological conditions. As a result, Yarea indicated that larger GCRs have a higher power generation per occupied area and for the municipality of Natal for example, the results ranged from 258 to 552 MWh²/MWp.m² for systems with single-axis tracking and from 175 to 349 MWh²/MWp.m² for fixed systems. So, even the increase in GCR reducing the yield of the system, its generation capacity per occupied area tends to increase. Additionally, it is possible to observe that the relationship between LCOE and Yarea is influenced by land cost and factors that are influenced by occupied area and, depending on the economic scenario, Yarea can help to optimize both the occupied area rate and bring different economic assumptions for investment decision making.