Quando o cliente adquiri um sistema de energia solar fotovoltaica, automaticamente, ele cria uma expectativa quanto as economias financeiras. E se a quantidade de energia prevista ou prometida não for atingida?
Um dos erros que podem causar baixo desempenho do sistema de energia fotovoltaica está diretamente relacionado aos módulos fotovoltaicos. Orientação e inclinação dos módulos, sombreamento e sombreamento parcial, acúmulo de sujeira, temperatura, mismatch, degradação e célula rachada/quebrada são as incidências que vamos discorrer neste artigo.
Orientação e inclinação dos módulos fotovoltaicos
Os efeitos da inclinação e orientação dos painéis no rendimento do gerador dependem da razão entre a radiação direta e difusa local. A radiação direta é a radiação que efetivamente atinge a superfície. Por sua vez, a difusa é a radiação recebida indiretamente, onde existem perdas ao passar por obstáculos na atmosfera como nuvens. Para obter a inclinação ideal para que haja a incidência solar máxima em um período de um ano, a inclinação das placas deve ser igual à latitude local, tendo como orientação sempre a linha do equador.
Sombreamento e sombreamento parcial nos módulos fotovoltaicos
O gerador fotovoltaico apresenta seu auge quando iluminado homogeneamente. Quando há o sombreamento, parcial ou total, ocorre o fator mais crítico para o gerador devido às células serem conectadas em série, portanto o que irá determinar a corrente, potência e operação de todo o sistema será aquela que recebe a menor quantidade de radiação.
Sombreamento parcial é um fator de perda muito significativo em um sistema fotovoltaico. O sombreamento pode ser previsível, causado por árvores, postes e construções no entorno, causada pela própria arquitetura do sistema, ou até mesmo um módulo fazendo sombra no módulo adjacente. O sombreamento pode também ser imprevisível, como por exemplo, quando algo cai em cima do módulo (folha de árvore, dejetos de pássaros). Ao planejar a instalação dos painéis fotovoltaicos, deve-se atentar à sua orientação, se estão na vertical ou horizontal.
Acúmulo de sujeira nos módulos fotovoltaicos
Em áreas industriais com grande tráfego de automóveis, ou com clima seco, por exemplo, ocorre maior acúmulo de sujeira nos painéis fotovoltaicos. O efeito do acúmulo de sujeira é menor quando o módulo é limpo com a água da chuva. Uma angulação de pelo menos 10º é normalmente suficiente para que isto ocorra. Quanto maior a inclinação do módulo, mais fácil para que a autolimpeza aconteça. Além disso, o design do painel pode ajudar a promover um maior acúmulo de sujeira, quando este contém bordas elevadas. Se o sistema estiver localizado em áreas com muito acúmulo de poeira, uma limpeza regular vai aumentar significantemente o desempenho do sistema.
As perdas pelo acúmulo de poeira sobre os módulos podem chegar a 15% em locais secos, onde a limpeza torna-se uma atividade indispensável. Neste caso, a disponibilidade de água e recursos pode levar a custos adicionais para operação e manutenção destes sistemas. Em termos médios, o acúmulo de poeira provoca perdas médias de 4% ao ano. Já em condições ambientais favoráveis à agravação do problema o acúmulo pode gerar perdas de até 35% num período de seis meses
Temperatura nos módulos fotovoltaicos
A potência do gerador FV cai entre 0,3 e 0,4% a cada aumento de 1°C. Devido ao problema da elevação indesejada da temperatura, a instalação dos módulos é um critério de extrema importância para evitar o aquecimento, já que por sua vez, os módulos podem ser instalados em vários locais e de várias formas. O mais recomendado é aquele onde a instalação proporcione uma boa ventilação para que possam dissipar calor facilmente e evitar as perdas por excesso de temperatura.
Mismatch nos módulos fotovoltaicos
O mismatch ou descasamento de módulos, como também pode ser chamado, se dá pela utilização de módulos com características incompatíveis, isto é, cada painel fotovoltaico possui suas particularidades devido às células fotovoltaicas neles contidos, uma célula de menor foto corrente presente no painel pode comprometer a eficiência de todo o sistema. O seguimento do ponto de máxima potência (SPPM), ocorre quando as células são afetas homogeneamente pela irradiação solar, então, escolher atentamente quais módulos usar faz com que este efeito não ocorra por conterem características diferentes.
Degradação nos módulos fotovoltaicos
Devido à ação do tempo, ocorre nos módulos fotovoltaicos a degradação devido a diversos motivos como o brownning, yellowing, delaminação, infiltração e degradação do revestimento antirreflexivos.
O efeito brownning pode reduzir a eficiência do modulo em até 50%, e ocorre devido ao escurecimento do EVA devido à radiação UV na resina de preenchimento dos módulos fotovoltaicos, reduzindo a transmissividade óptica do material, evitando com que a luz atinja as células diretamente.
O efeito yellowing é o efeito que ocorre antes do efeito brownning, também devido à irradiação UV. Pode ocorrer em módulos que ficam guardados muito tempo sem receber a radiação, diferente da outra forma, esta é reversível, basta deixar o módulo fotovoltaicos alguns dias sobre a exposição solar.
A delaminação ocorre quando o EVA se descola da superfície das células fotovoltaicas criando uma interface óptica adicional fazendo com que aumente a refletividade fazendo com que a radiação solar que atinja a células seja menor e mudando as características ópticas dos encapsulamentos.
No caso da infiltração, a mesma ocorre devido a defeitos de fabricação, onde o módulo fotovoltaico não é devidamente vedado permitindo assim que ocorra a penetração de água, seja pelas bordas ou até mesmo pela caixa de vedação fazendo com que ocorra a corrosão das conexões elétricas fazendo com que o módulo fique inutilizável.
Célula rachada ou quebrada nos módulos fotovoltaicos
A célula rachada/quebrada é caracterizada por defeito de fabricação. Em módulos fotovoltaicos instalados no campo, as quebras podem ser por estresse térmico (dilatação/contração), por mau manuseio no operador ou até mesmo por chuvas de granizo. Quando ocorre a avaria em algum dos módulos, ocorre o mismatch, devido à alteração das características dos módulos danificados.
