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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7712
Tipo do documento: Tese
Title: Construção de um protótipo para simulação dos ângulos da geometria solar e correção da radiação incidente para quaisquer inclinações e desvios azimutais
Other Titles: Construction of a prototype for simulating solar geometry angles and correcting incident radiation for any inclinations and azimuthal deviations
Autor: Rosa Filho, Julio Estefano Augusto 
Primeiro orientador: Nogueira, Carlos Eduardo Camargo
Primeiro membro da banca: Siqueira, Jair Antônio Cruz
Segundo membro da banca: Machado Junior, Waldir Mariano
Terceiro membro da banca: Caneppele, Fernando de Lima
Quarto membro da banca: Santos, José Airton Azevedo dos
Resumo: O sistema de geração solar tem figurado como promissor, principalmente por se tratar de uma fonte de energia renovável. No entanto, a utilização dessa energia em instalações fotovoltaicas residenciais não é bem aproveitada quando os módulos são instalados sobre os telhados sem nenhuma correção de inclinação. Mesmo que existam na literatura alguns equacionamentos matemáticos que possibilitam calcular de forma precisa os ângulos da geometria solar, bem como realizar a correção da radiação solar, muitos projetistas dispensam esse procedimento devido à complexidade dessas equações. Este trabalho tem como proposta construir um protótipo que seja capaz de comprovar as equações matemáticas que descrevem a geometria solar e realizar a simulação de toda a movimentação solar ao longo do ano possibilitando, assim, visualizar de forma prática e didática os ângulos da geometria solar, como também realizar a correção da radiação solar incidente para inclinações diversas e para um céu anisotrópico. O protótipo foi desenvolvido na Universidade Estadual do Oeste do Paraná, tendo uma estrutura mecânica capaz de simular o posicionamento solar seguindo uma formulação matemática apresentada por diversos autores. O sistema é controlado por um microcontrolador que localiza a posição exata dos ângulos azimute solar e zenite, correspondentes à posição solar desejada para qualquer dia e hora, entre o nascer e o pôr do Sol. Para a análise dos resultados, foram utilizadas ferramentas estatísticas de controle de qualidade, que buscam mensurar a precisão, confiabilidade e relevância dos dados. Foram considerados os limites padrão da literatura de ±3σ como uma variabilidade tolerável, referente a cada interação analisada. A partir destas métricas, foram gerados gráficos de controle e de análise de qualidade do processo. Os erros obtidos entre os valores esperados e os valores observados revelaram padrões consistentes e precisos em diversas medições, bem como no aspecto ligado ao ângulo zenital, azimutal e incidência, com coeficientes de determinação (R2 ) muito próximos de 1, indicando que o valor observado é altamente preciso no tocante ao esperado, visto que o processo possui grande capacidade de reprodutibilidade. O estudo do modelo matemático relacionado com a correção da radiação solar ressaltou que, em geral, os dias ensolarados apresentam alta instabilidade e baixa precisão. Já os dias nublados tiveram estimativas consistentes dentro do intervalo de ±3σ em todas as combinações de ângulo e horário.
Abstract: Solar power generation systems have shown great promise, especially as they are renewable energy sources. However, the use of this energy in residential photovoltaic installations is not fully utilized when the modules are installed on roofs without any inclination correction. Although there are some mathematical equations in the literature that make it possible to accurately calculate the angles of solar geometry and perform corrections for solar radiation, many designers dispense with this procedure due to the complexity of these equations. This work aims to build a prototype that is capable of proving the mathematical equations that describe solar geometry and carrying out the simulation of all solar movement throughout the year, thus making it possible to visualize in a practical and didactic way the angles of solar geometry, and to carry out the correction of incident solar radiation for different inclinations and for an anisotropic sky. The prototype was developed at the State University of Western Paraná, and has a mechanical structure capable of simulating solar positioning following a mathematical formulation presented by several authors. The system is controlled by a microcontroller that locates the exact position of the solar azimuth and zenith angles, corresponding to the desired solar position for any day and time, between sunrise and sunset. Statistical quality control tools were used to analyze the results, which aim to measure the accuracy, reliability and relevance of the data. The standard literature limits of ±3σ were considered as a tolerable variability, referring to each interaction analyzed. The result based on the errors obtained between the expected values and the observed values revealed consistent and precise patterns in several measurements, both in the aspect related to the zenith, azimuthal and incidence angles, with coefficients of determination (R2) very close to 1, indicating that the observed value is highly precise in relation to the expected value, and the process has great reproducibility capacity.
Keywords: Radiação solar direta e difusa
Relações geométricas
Sistemas não isotrópicos
Superfícies inclinadas
Pirômetro
Controle de qualidade
Direct and diffuse solar radiation
Geometric relations
Non-isotropic systems
Tilted surfaces
Pyranometer
Quality control
CNPq areas: AGROENERGIA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Energia na Agricultura
Campun: Cascavel
Citation: Rosa Filho, Julio Estefano Augusto. Construção de um protótipo para simulação dos ângulos da geometria solar e correção da radiação incidente para quaisquer inclinações e desvios azimutais. 2024. 139 f. Tese( Doutorado em Engenharia de Energia na Agricultura) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7712
Issue Date: 18-Dec-2024
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia de Energia na Agricultura (CVL)

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