Avaliação comparativa de algoritmos de GMPPT aplicados a módulos fotovoltaicos half-cell sob sombreamento parcial

Abstract

A utilização de sistemas fotovoltaicos autônomos em serviços auxiliares, como bombeamento de água, sistemas de telecomunicações remotos e sinalização rural, exige a extração máxima de energia de módulos individuais para assegurar a disponibilidade energética e continuidade operacional. No entanto, sob condições de sombreamento parcial, a tecnologia half-cell apresenta uma curva característica Potência-Tensão (P-V) distinta e complexa. Devido à sua arquitetura interna de subdivisão celular e paralelismo entre strings, a formação de múltiplos picos de potência ocorre de maneira diferente dos módulos convencionais, desafiando a precisão dos algoritmos tradicionais de Rastreamento do Ponto de Máxima Potência (MPPT), como Perturba e Observa (P&O) e Condutância Incremental (IC). Este trabalho justifica-se pela necessidade de avaliar como essas particularidades construtivas influenciam o desempenho de seis algoritmos de rastreamento global (GMPPT): P&O, IC, Triângulo, Trapézio, Parábola e MPCCGM. A metodologia consistiu na modelagem matemática do módulo NXN-555-144M e na implementação das lógicas de controle em ambiente MATLAB/Simulink. A análise foi realizada por meio de simulações sob diferentes padrões de sombreamento parcial, considerando métricas de eficiência de rastreamento, tempo de convergência (𝑡𝑏𝑢𝑠), caminho de tensão percorrido (𝑉𝑝𝑎𝑡ℎ), precisão (ripple e erro residual) e esforço computacional. Os resultados demonstraram que as técnicas convencionais (P&O e IC) falharam sistematicamente sob sombreamento, com aproveitamento médio de apenas 35,66%. Em contrapartida, os algoritmos globais atingiram 100% de convergência, com destaque para o método MPCCGM, que obteve a maior eficiência energética absoluta (99,95%), embora tenha exigido maior custo de sensoriamento e densidade de processamento. Conclui-se que a técnica da Parábola apresentou o melhor desempenho no ranking geral, consolidando-se como a solução de melhor equilíbrio entre agilidade e simplicidade para a tecnologia.