Gêmeo digital de um sistema fotovoltaico

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5935/jetia.v10i47.1166

Resumo

A criação de um Digital Twin, para a simulação do parque fotovoltaico instalado na UCLV, que estabelece uma troca de dados bidirecional em tempo real com o objetivo de fornecer uma cópia virtual precisa, a fim de monitorá-lo e analisar sua reação a determinados estímulos ou circunstâncias para melhorar seu desempenho e prolongar sua vida útil. Um modelo virtual é criado usando duas ferramentas: Simulink e a caixa de ferramentas PV_LIB do Matlab. A implementação é realizada em um Raspberry Pi modelo B+. A conexão entre o Matlab e o Raspberry Pi é feita usando pacotes de suporte apropriados, permitindo que o Digital Twin seja executado constantemente. Os dados de entrada são provenientes do parque fotovoltaico da UCLV, obtidos por meio da plataforma ThingSpeak, enquanto as saídas incluem corrente, tensão e potência. O foco principal deste trabalho é estabelecer a conexão entre o Matlab e o Raspberry Pi, encontrar um modelo virtual que se ajuste à planta real, sua implementação em código e validar a geração de energia do Digital Twin em relação ao Physical Twin por meio da raiz do erro quadrático médio (RMSE).

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Referências

Z. Song et al., “Digital Twins for the Future Power System: An Overview and a Future Perspective,” Sustainability 2023, Vol. 15, Page 5259, vol. 15, no. 6, p. 5259, Mar. 2023, doi: 10.3390/SU15065259.

I. Tecnológico, S. Jubones, M. Lourdes, C. Linares-Vizcarra, E. T. Montero-Zuñiga, and J. Luna-Nemecio, “Ecología, energías renovables y sustentabilidad socioformativa,” Sociedad & Tecnología, vol. 6, no. 2, pp. 261–274, May 2023, doi: 10.51247/ST.V6I2.371.

C. del Bosque Peón, “Los gemelos digitales en la industria 4.0,” 2019, Accessed: Feb. 28, 2024. [Online]. Available: http://uvadoc.uva.es/handle/10324/40037

K. Arafet Cruz, “Gemelo Digital en Parques Solares: enfoque mediante series temporales y aprendizaje profundo,” Nov. 2020, Accessed: Feb. 28, 2024. [Online]. Available: https://repositori.uji.es/xmlui/handle/10234/193565

“Gemelo digital de centrales solares fotovoltaicas: prueba de concepto Girasol | Artículos y entrevistas.” Accessed: Jun. 29, 2023. [Online]. Available: https://energetica21.com/articulos-y-entrevistas-online-ver/gemelo-digital-de-centrales-solares-fotovoltaicas-prueba-de-concepto-girasol

W. D. Chicaiza, J. Gómez, A. J. Sánchez, and J. M. Escaño, “El Gemelo Digital y su aplicación en la Automática,” Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, Feb. 2023, doi: 10.4995/RIAI.2024.20175.

A. A. SALVADOR-NAVARRO, “Modelado de un gemelo digital para Internet de las Cosas,” Oct. 2023, Accessed: Feb. 28, 2024. [Online]. Available: http://crea.ujaen.es/jspui/handle/10953.1/20475

“Gemelos digitales: agregando inteligencia al mundo real - Capgemini España.” Accessed: Jun. 01, 2023. [Online]. Available: https://www.capgemini.com/us-en/insights/research-library/digital-twins/#

A. Bosch Serra, “Simulación de componentes de un vehículo eléctrico mediante gemelo digital,” Nov. 2022, Accessed: Feb. 29, 2024. [Online]. Available: https://riunet.upv.es:443/handle/10251/190137

M. V. Chiquito, M. V. Chiquito, J. C. G. Plua, M. B. Chong, and C. B. Chong, “Gemelos digitales y su evolución en la industria,” RECIMUNDO, vol. 4, no. 4, pp. 300–308, Nov. 2020, doi: 10.26820/recimundo/4.(4).noviembre.2020.300-308.

L. Massel, N. Shchukin, and A. Cybikov, “Digital twin development of a solar power plant,” E3S Web of Conferences, vol. 289, p. 03002, Jul. 2021, doi: 10.1051/E3SCONF/202128903002.

D. S. Moreno Esparza, A. J. Escárraga González, M. en A. de E.-M.-V. 63320946, and M. en A. de E.-M.-V. 1015397124, “Análisis de la Factibilidad de la Implementación de Sistemas de Energía Fotovoltaica en Residencias Rurales de Chocontá-Cundinamarca,” 2024, Accessed: Feb. 28, 2024. [Online]. Available: https://repository.universidadean.edu.co/handle/10882/13208

A. SALAZAR-PERALTA, P.-S. Alfredo, and U. PICHARDO, “La energía solar, una alternativa para la generación de energía renovable,” Revista de Investigación y Desarrollo, vol. 2, no. 5, pp. 11–20, 2016.

A. Beléndez, “Einstein 1905: De los «cuantos de energía» a los «cuantos de luz»,” Nov. 2015, Accessed: Feb. 29, 2024. [Online]. Available: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/95405

V. Ossa Arango, “Ensamble y caracterización de un panel solar fotovoltáico.” Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2017. Accessed: Mar. 01, 2024. [Online]. Available: https://repositorio.utp.edu.co/handle/11059/7616

H.-L. Tsai, T. Ci-Siang, and S. Yi-Jie, “Development of generalized photovoltaic model using MATLAB/SIMULINK,” Lecture Notes in Engineering and Computer Science, vol. 2173, Mar. 2008.

E. Granda-Gutiérrez, O. Orta, J. C. Díaz-Guillén, M. Jiménez, M. Osorio, and M. González Albarrán, “MODELADO Y SIMULACIÓN DE CELDAS Y PANELES SOLARES,” Mar. 2013. doi: 10.13140/2.1.4192.8968.

W. De Soto, S. A. Klein, and W. A. Beckman, “Improvement and validation of a model for photovoltaic array performance,” Solar Energy, vol. 80, no. 1, pp. 78–88, Jan. 2006, doi: 10.1016/J.SOLENER.2005.06.010.

X. H. Nguyen and M. P. Nguyen, “Mathematical modeling of photovoltaic cell/module/arrays with tags in Matlab/Simulink,” Environmental Systems Research 2015 4:1, vol. 4, no. 1, pp. 1–13, Dec. 2015, doi: 10.1186/S40068-015-0047-9.

“Item 1004/2338 | Repositorio CIMAV.” Accessed: Sep. 04, 2023. [Online]. Available: https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/2338

T. Ahmad, S. Sobhan, Md. F. Nayan, T. Ahmad, S. Sobhan, and Md. F. Nayan, “Comparative Analysis between Single Diode and Double Diode Model of PV Cell: Concentrate Different Parameters Effect on Its Efficiency,” Journal of Power and Energy Engineering, vol. 4, no. 3, pp. 31–46, Mar. 2016, doi: 10.4236/JPEE.2016.43004.

A. Krenzinger and C. W. Massen Prieb, “Clasificación y selección de módulos fotovoltaicos para una central conectada a la red,” Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, vol. 9, 2005, Accessed: Feb. 28, 2024. [Online]. Available: http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/82225

“Partes de un panel solar, estructura y componentes.” Accessed: Sep. 10, 2023. [Online]. Available: https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/elementos/panel-fotovoltaico/estructura-de-un-panel-fotovoltaico

M. A. Abella, “Sistemas fotovoltaicos,” SAPT Publicaciones Técnicas, SL, 2005.

H. Moore, V. C. Olguín, and R. M. Nuño, MATLAB para ingenieros, no. 620.0013 M66 2007. Pearson Educación, 2007.

L. Matlab, “MATLAB & Simulink.” Retrieved September, 2021.

J. S. Stein, “The photovoltaic Performance Modeling Collaborative (PVPMC),” in 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2012, pp. 3048–3052. doi: 10.1109/PVSC.2012.6318225.

M. A. G. Maureira, D. Oldenhof, and L. Teernstra, “ThingSpeak–an API and Web Service for the Internet of Things,” World Wide Web, vol. 25, pp. 1–4, 2011.

T.-H. Lee, K.-H. Lee, G.-T. Ahn, and M.-J. Lee, “Sharing Display Based on VNC,” in Proceedings of the Korean Information Science Society Conference, Korean Institute of Information Scientists and Engineers, 2008, pp. 241–244.

M. Richardson and S. Wallace, Getting started with raspberry PI. “ O’Reilly Media, Inc.,” 2012.

“Pololu - Raspberry Pi Model B+.” Accessed: Nov. 30, 2023. [Online]. Available: https://www.pololu.com/product/2752

J. Borges, J. García, and A. Martínez, “Comparación de algoritmos MPPT aplicados a sistemas fotovoltaicos,” 2018.

F. F. Valderrama Gutiérrez, H. Moreno C, and H. M. Vega, “Análisis, simulación y control de un convertidor de potencia DC- DC tipo boost,” Ingenium, ISSN 0124-7492, Vol. 12, No. 24, 2011 (Ejemplar dedicado a: INGENIUM), págs. 44-55, vol. 12, no. 24, pp. 44–55, 2011, Accessed: Mar. 01, 2024. [Online]. Available: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5038442&info=resumen&idioma=SPA

J. C. Jorge and C. L. Eloy, “Control de un inversor fotovoltaico conectado a la red eléctrica trifásica,” 2011.

L. D. Caiza Betancourt, “Análisis dinámico para el diagnóstico de transformadores de potencia basada en su condición,” 2024, Accessed: Mar. 01, 2024. [Online]. Available: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/26770

Downloads

Publicado

2024-07-01

Edição

Seção

Articles

Como Citar

Gêmeo digital de um sistema fotovoltaico. (2024). ITEGAM-JETIA, 10(47), 159-171. https://doi.org/10.5935/jetia.v10i47.1166