Modelo matemático para baterías automotivas operando em sistemas fotovoltaicos autônomos

Abstract

Muitos países latino-americanos, com uma quantidade significativa da população vivendo em zonas rurais, sem acesso a energia elétrica e a serviços sociais básicos, encontram na tecnologia fotovoltaica um caminho para seu desenvolvimento humano e produtivo. Os sistemas fotovoltaicos isolados da rede de distribuição de energia elétrica (SFA) utilizam, em geral, baterias automotivas como meio de armazenamento de energia. Estas baterias realizam um acoplamento elétrico com o gerador através de sua tensão, a qual permite calcular o estado de carga da bateria e determina o ponto de trabalho do painel fotovoltaico. Definir o comportamento do sistema de acumulação de energia é de grande importância devido a seu efeito na confiabilidade dos SFA. Com o objetivo de estudar e prever o comportamento de baterias em SFA, o Laboratório de Energia Solar da UFRGS desenvolveu um sistema de ensaios de baterias, com o qual podem ser reproduzidas condições reais de operação sob um entorno controlado. Neste trabalho é apresentada uma análise experimental que permite, em conjunto com estudos teóricos, obter algoritmos para determinar o valor da tensão de baterias em diferentes condições de operação. Os algoritmos, implementados em modelos matemáticos, foram incorporados em um programa computacional que simula o comportamento de um SFA. Resultados obtidos através da aplicação de algoritmos específicos comparados com valores adquiridos diretamente na bancada de ensaios mostraram desvios máximos da ordem de 6%, os quais são adequados para uma simulação realizada em uma base horária de tempo.