Desenvolvimento de um sistema de monitoramento e detecção de falhas para microgeração fotovoltaica

Abstract

Desde o ano de 2012, vem se observando uma crescente adoção de sistemas alternativos de geração elétrica pelos consumidores residenciais. Entre esses, o de microgeração fotovoltaica (FV) se destaca, pois apresenta, entre outras características, facilidade de montagem sobre telhados, robustez e fácil manutenção. Contudo, por ser um sistema que apresenta um custo de aquisição relativamente alto, necessita não apenas de um correto dimensionamento para que se atenda às necessidades energéticas dos consumidores, como também de se manter funcionando eficientemente. Entre os fatores que podem afetar seu correto funcionamento estão as falhas em componentes e a influencia de fatores ambientais, como sombreamento e acúmulo de sujeira sobre os módulos fotovoltaicos (MFVs). Em razão disso, a rápida identificação das falhas ou fatores ambientais prejudiciais ao seu correto funcionamento é primordial para que se mantenha uma máxima eficiência. Apesar de a maioria dos sistemas de geração possuírem inversores que já apresentam a função de monitoramento da geração, a opção de detecção de falhas ainda é pouco acessível ao microprodutor. Essas soluções são apresentadas por fabricantes especializados como serviços ou equipamento adicional e por serem soluções comerciais e, em sua maioria, inicialmente projetadas para sistemas de maior porte, a sua aquisição pode não ser considerada na instalação de pequenos sistemas. Baseado nesse contexto, objetivou-se desenvolver um sistema de monitoramento e detecção de falhas para microgeração FV capaz de detectar problemas como: desconexões de inversores e MFVs, sujidade e sombreamento e/ou defeitos em células dos MFVs. O sistema proposto faz uso da ferramenta de desenvolvimento baseada em fluxo para programação visual Node-RED e da linguagem Python, e funciona instalado em um minicomputador. O sistema de microgeração monitorado encontra-se no IFCE - Campus Fortaleza, e é composto por um conjunto de 8 MFVs conectados em série e um inversor grid-tie monofásico, totalizando uma potência de pico de 2.160 Wp. Para alimentar o sistema de monitoramento com dados, foram utilizadas placas microntroladas, responsáveis pela coleta de informações e conectadas ao minicomputador através de uma rede WLAN com acesso à internet. O sistema é capaz de coletar informações de irradiância solar, correntes e tensões de entrada e saída do inversor, temperaturas de funcionamento dos MFVs e das caixas de diodos de bypass. Os dados coletados serviram para o desen