Crystalline Silicon PV Module under Effect of Shading Simulation of the Hot-Spot Condition

This paper centers on the silicon crystalline PV module technology subjected to operation conditions with some cells partially or fully shaded. A shaded cell under hot-spot condition operating at reverse bias are dissipating power instead of delivering power. A thermal model allows analyzing the temperature increase of the shaded cells of the module under hot-spot condition with or without protection by a bypass diode. A comparison of the simulation results for a crystalline PV module without shading and with partial or full shading is presented

Uma base para o projeto de produção de energia elétrica de origem fotovoltaica para uma indústria aeronáutica

Este trabalho foi desenvolvido no âmbito da Dissertação do Mestrado em Engenharia da Energia Solar. O objetivo do trabalho consiste na elaboração de uma base para a elaboração do projeto de produção de energia elétrica de origem fotovoltaica para uma Indústria localizada em Évora. O trabalho permite consciencializar para os benefícios ambientais, e sobretudo motivar para redução dos custos associados à fatura do consumo de energia elétrica. Foi realizada uma abordagem aos conteúdos teóricos da radiação solar e às tecnologias atualmente utilizadas nos painéis fotovoltaicos. Foi realizado um estudo sobre a radiação solar em Évora. Finalmente, foi realizado o projeto do dimensionamento do sistema fotovoltaico considerando o espaço disponível na cobertura do parque de estacionamento; Abstract: A Basis for the Photovoltaic Electricity Production Project for an Aeronautical Industry This work was developed within the scope of the Master´s Dissertation in Solar Energy Engineering. The objective of the work is the implementation of a base for the elaboration of the project of production of electricity considering a PV system in an Industry located in Évora. The work makes it possible to raise awareness of the environmental benefits, and above all to motivate to reduce the costs associated with billing electricity consumption. An approach was made to the theoretical contents of solar radiation and to the technologies currently used in PV panels. A study on solar radiation was carried out in Évora. Finally, the project for dimensioning the PV system was carried out considering the space available on the roof of the Industry car parking

Simulation and Experimental Results for a Photovoltaic System Formed by Monocrystalline Solar Modules

Part 12: Renewable EnergyInternational audienceThis paper focuses on the comprehensive modeling, simulation and experimental validation for a photovoltaic system formed by monocrystalline solar modules. The performance of the equivalent circuit model for a solar cell is validated by data measured parameters of photovoltaic modules. Also, this paper brings a novel iterative procedure to find the value of diode ideality factor, series and equivalent shunt resistances

PV systems design optimization as function of the climatic conditions

The present work evaluates some of the weaknesses affecting the solar photovoltaic energy deployment in the frame of the Sustainable Developing Goals (SDG) of the UN. As one of the most promising renewable energy sources due to its resource availability, modularity and competitive costs, the rapid growth of the PV in terms of new designs and module technologies needs to be assessed. An adequate analysis of these developments requires not only the energy production to be evaluated, also technologic lifecycle, including economic and environmental costs, must be considered. To that end, an analysis of the photovoltaic systems designs, adequate technology selection and sizing methods is done as function of the climatic conditions. The suitability of installing solar trackers compared to fixed tilt racking designs is assessed as function of the diffuse fraction including the economic and energetic costs. This analysis is extrapolated to a worldwide extent as function of the Köppen climate classification. Besides, the behaviour of the different PV modules commercial technologies is evaluated as function of the climate. Finally, the limitations of the most frequent sizing methods for stand-alone PV systems are evaluated in terms of user consumption regimes and the climatic conditions. A simple algorithm allows to optimize the PV system sizing in terms of the economic and energetic costs

Modeling photovoltaic panels under variable internal and environmental conditions with non-constant load

This thesis focuses on the modeling and simulation of photovoltaic electric energy conversion systems, that considering different internal and environmental parameters, important for the forecast of the electric energy production. For the cell or panel modeling, the single diode five-parameter model is used. The internal parameters considered are the photocurrent, the cell temperature, the ideality factor, the series resistance, the shunt resistance and the saturation current; and on the other hand the external parameters considered are solar irradiance, ambient temperature and wind speed. New contributions are presented in the context of the modeling and simulation of the error function that identifies the more and less sensitive internal parameters of the cell model and the sensitivity of the external parameters. In the context of obtaining the experimental results, a monocrystalline silicon photovoltaic panel is used. And a signal generator, data acquisition device, an anemometer, a pyranometer and a sensor for measuring the ambient temperature are used. In the context of internal relation between external parameters, correlation studies are performed in order to show the relationships between them; and the obstacle concept is presented as a generalization of shadow types, namely dust and elements that reduce solar irradiance on the surface of the cell or panel; Modelação de painéis fotovoltaicos sob condições internas e ambientais variáveis com carga não constante Resumo: Esta tese incide sobre o tema da modelação e simulação de sistemas de conversão de energia elétrica fotovoltaica considerando diferentes parâmetros internos e ambientais, importantes para a previsão da produção de energia elétrica. Para a modelação da célula ou do painel é utilizado o modelo de cinco parâmetros de um díodo. Os parâmetros internos considerados são a corrente que atravessa o díodo, a temperatura interna da célula, o fator de idealidade, a resistência série da célula, a resistência paralela da célula e a corrente de saturação; os parâmetros externos considerados são a irradiância solar, a temperatura ambiente e a velocidade do vento. São apresentadas novas contribuições no contexto da modelação e simulação da função de erro que identifica os parâmetros internos mais e menos sensíveis do modelo da célula e a sensibilidade dos parâmetros externos. No contexto para a obtenção dos resultados experimentais foram utilizadas células e um painel fotovoltaico de silício monocristalino respetivamente, um gerador de sinais, dispositivos aquisição de dados, um anemómetro, um piranómetro e um sensor para medir a temperatura ambiente. Em ambos contextos, são realizados estudos de correlação entre os parâmetros externos no sentido de mostrar as relações entre eles; e é apresentado o conceito de obstáculo como uma generalização dos tipos de sombras, nomeadamente a poeira e elementos que reduzem a irradiância solar na superfície da célula ou do painel

Análise e simulação de pontos quentes em painéis fotovoltaicos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica, ramo de EnergiaEsta dissertação aborda a análise e simulação de pontos quentes em painéis fotovoltaicos. Os pontos quentes são um fenómeno de falha que causa perdas de eficiência energética e degradação física dos painéis fotovoltaicos. Esta falha resulta da dissipação da energia que ocorre quando células ou módulos fotovoltaicos que constituem o sistema ficam inversamente polarizados. A polarização inversa surge na maioria das vezes como consequência do sombreamento que ocorre devido à deposição de poeiras, dejetos de pássaros, folhas, neve ou efeito de sombra provocado por edificações ou arvoredos próximos. O sombreamento pode ser parcial ou total relativamente a uma célula ou a um módulo fotovoltaico. Quando uma célula ou módulo sombreado fica inversamente polarizado passa a assumir um comportamento de carga, começando a dissipar energia elétrica e a aumentar de temperatura. O objetivo desta dissertação consiste em analisar e simular em MATLAB/Simulink o comportamento dos pontos quentes utilizando um modelo elétrico e um modelo térmico. O modelo elétrico é utilizado para analisar as perdas de energia elétrica que ocorrem quando um módulo fotovoltaico sombreado está em condições de ponto quente, usando as curvas características I-V e P-V do sistema fotovoltaico. O modelo térmico é utilizado para simular a evolução da temperatura do ponto quente ao longo do tempo utilizando os resultados provenientes do modelo elétrico. Ambos os modelos são utilizados em diferentes configurações do sistema fotovoltaico por forma a conhecer os aspetos característicos dos módulos fotovoltaicos que mais favorecem a formação de pontos quentes.Abstract: This dissertation addresses the analysis and simulation of hot-spots in photovoltaic (PV)panels. Hot-spots are a failure that causes losses of energy efficiency and physical degradation of PV panels. This failure results of power dissipation that occurs when PV cells or PV modules operate in reverse bias. The reverse bias appears most often as a result of shading that occurs due to the dust, bird droppings, leaves, snow or shadowing caused by near buildings or trees. The shading can be partial or full with respect to a PV cell or a PV module. When a shaded cell or a shaded module becomes reverse biased takes a load behavior and then beginning to dissipate electric power and increasingtemperature. The aim of this dissertation is to analyze and simulate the behavior of thehot-spots using an electrical model and a thermal model in MATLAB/Simulink. The electrical model is used to analyze the electric power losses that occur when a shaded PV module is under hot-spot condition, using the I-V and P-V characteristic curves of the PVsystem. The thermal model is used to simulate the evolution of the hot-spot temperature over time using the results from the electrical model. Both models are used in different system configurations in order to know the characteristic aspects of PV modules more prone to the formation of hot-spots.N/