Projeto de sistema de iluminação LED usando células fotovoltaicas movidas a energia solar para um complexo comercial proposto

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13289 (2022) Citar este artigo

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O documento descreve os conceitos e o projeto de um futuro sistema solar fotovoltaico autônomo para suprir as necessidades de energia de um novo complexo comercial proposto. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método de previsão para o uso da energia solar para fins comerciais. Primeiramente, calcula-se a demanda anual de energia para iluminação e utilidades de um complexo empresarial. As luzes LED são consideradas no complexo para a iluminação para minimizar o custo de energia. Com base na estimativa de carga, o número de painéis solares é previsto como 6097, para gerar energia para a área proposta. Em segundo lugar, a parte importante do projeto na estimativa da radiação solar e ângulo de inclinação ideal de um painel fotovoltaico foi calculada para a colheita máxima de energia. Nesse caso, o ângulo de inclinação ideal é de 49,34°. Também está prevista a instalação de painéis fotovoltaicos para operação ideal e viável. Os parâmetros calculados são utilizados em uma simulação com um software para testar sua praticidade no complexo empresarial. A técnica é usada para determinar a quantidade de energia produzida e a taxa de desempenho do sistema. Uma estimativa de custo também é fornecida para o sistema solar fotovoltaico. Ao final, é apresentada uma análise dessas simulações e estimativas.

Uma usina de energia solar fotovoltaica converte luz solar em eletricidade usando células fotovoltaicas, também conhecidas como PV ou células solares1. Ligas de silício são usadas para fazer essas células2. A energia solar é convertida diretamente em eletricidade por células fotovoltaicas. Eles trabalham de acordo com o princípio da fotovoltaica3. Os fótons são absorvidos por certos elementos quando expostos à luz, que libera elétrons livres. O efeito fotoelétrico é o termo utilizado para descrever esse fenômeno4. O efeito fotovoltaico é o processo de produção de eletricidade em corrente contínua usando o princípio do efeito fotoelétrico5.

Com base no princípio do efeito fotovoltaico, são criadas células solares ou células fotovoltaicas6. A luz solar é convertida por eles em eletricidade de corrente contínua (CC)7. Mas a quantidade de eletricidade gerada por uma célula solar não é adequada8. Assim, os módulos solares ou painéis solares são compostos por várias células solares montadas em uma estrutura de suporte e conectadas eletricamente umas às outras7.

Em geral, os painéis solares estão disponíveis em vários tamanhos e potências, variando de várias centenas de watts até vários kilowatts9. Enquanto os painéis ou módulos fornecem energia a uma determinada tensão, a corrente que eles produzem é determinada pela intensidade da luz incidente10. Na maioria dos casos, no entanto, os sistemas de energia solar também são equipados com inversores para fornecer energia CA11.

A Índia consome cerca de 6% da energia global12. A Índia tem uma capacidade instalada de geração de 365 GW, dos quais 55,8% são movidos a carvão, 13,7% são hidroeletricidade, 10,1% são movidos a energia eólica, 8,8% são solares fotovoltaicos, 6,8% são de gás natural, bioenergia e resíduos são de 2,7%. , 2% é movido a energia nuclear, 0,1% é movido a petróleo13.

A energia solar representa cerca de 8,8% da eletricidade gerada14. Isso ocorre porque as usinas de energia solar não podem ser implantadas em regiões com luz solar inconsistente ou devido à grande área de superfície necessária para captar energia solar15. No entanto, em nações e regiões ricas em energia solar, a eletricidade produzida a partir de painéis solares é mais barata do que a produzida comercialmente16. Nos últimos anos, o uso de energia solar teve um aumento exponencial na Índia17. Espera-se que os avanços na eficiência do painel solar tornem a energia solar mais prontamente disponível para uso em residências e edifícios de escritórios18.

O presente projeto tem como objetivo o estudo de um sistema de iluminação e utilidades energeticamente eficiente utilizando lâmpadas LED, para um complexo empresarial. A utilização de sistemas como diodo emissor de luz (LED) em vez de lâmpadas tradicionais pode reduzir o consumo de eletricidade19. O escopo do trabalho é projetar um sistema solar fotovoltaico eficaz que atenda à demanda total de energia de um complexo comercial proposto sem consumir o fornecimento de energia convencional.