O impacto da sujeira na transmitância do módulo fotovoltaico

Da pv magazine Global

Cientistas do Imperial College London e do Karlsruhe Institute of Technology investigaram o impacto da sujeira nas superfícies de vidro dos módulos solares em regiões semidesérticas.

Eles analisaram como a sujeira pode afetar o desempenho dos painéis fotovoltaicos em energia óptica e elétrica. “Também fizemos uma análise econômica em relação à sujidade, mas ainda não publicamos. As descobertas indicam que a perda económica depende muito da localização individual”, disse o coautor da investigação, Christos Markides, à pv magazine.

O estudo é baseado em 60 amostras coletadas em uma estação de sujidade em Mascate, Omã.

“Estimar o rendimento energético de instalações fotovoltaicas reais continua a ser um desafio devido a uma sobre/subestimação das perdas por sujidade. As perdas de sujeira dependem fortemente do tamanho e formato das partículas e de seus espectros associados, que impactam significativamente o desempenho fotovoltaico”, afirmou o artigo. “Neste trabalho, apresentamos resultados de uma extensa campanha de testes experimentais de sujidade ao ar livre, aplicamos técnicas de caracterização detalhadas e consideramos as perdas resultantes.”

No artigo “Characterisation of soiling on glass surfaces and their impact on optical and solar photovoltaic performance“, publicado recentemente na Renewable Energy, Markides e seus colegas explicaram que as amostras testadas eram feitas de cupons de vidro com baixo teor de ferro. Esses cupons são comumente usados na indústria solar para encapsular a camada superior de um módulo fotovoltaico. Amostras de vidro foram coletadas no final de cada mês durante 2021 e em dois períodos sazonais na estação chuvosa e seca. Para cada período de coleta, os pesquisadores coletaram quatro amostras, de 0, 23, 45 e 90 graus, respectivamente.

As amostras foram então enviadas para Londres para testes de transmitância óptica. A análise mostrou que a transmitância relativa das amostras horizontais diminuiu 65% na estação chuvosa, 68% na estação seca e 64% durante todo o ano.

“Em comparação, os cupons verticais apresentaram queda relativa na transmitância de 34%, 19% e 31%, respectivamente”, acrescentou o grupo de pesquisa. “A diminuição média da transmitância relativa em todos os ângulos de inclinação foi de 44%, 49% e 42% para cupons úmidos, secos e de um ano, respectivamente.”

Com base nesses resultados, os pesquisadores calcularam a perda de eletricidade esperada em uma condição de teste padrão de radiação de 1.000 W/m2 e uma temperatura de 25°C com um módulo fotovoltaico monocristalino.

“As reduções relativas de transmitância medidas nas amostras horizontais da estação chuvosa, da estação seca e do ano inteiro correspondem às reduções relativas previstas na geração de energia elétrica em 67%, 70% e 66%, respectivamente”, acrescentaram. “Com base em um ângulo de inclinação local de 23 graus, as perdas relativas de transmitância são estimadas em cerca de 30% ao mês, resultando em uma redução relativa equivalente de energia fotovoltaica de cerca de 30% ao mês no local estudado.”

Os cientistas então usaram raios X e microscópios eletrônicos para caracterizar as partículas do solo. Como todas as amostras de vidro estavam localizadas no mesmo local, o cientista presumiu que sua sujidade teria a exata caracterização do material. Portanto, analisaram apenas cupons de vidro horizontais para as estações chuvosa e seca e para todo o ano.

“De acordo com as descobertas da difração de raios X (XRD), o cupom sujo horizontal para o ano inteiro contém uma variedade de minerais, como dióxido de silício, carbonato de cálcio, carbonato de cálcio e magnésio, dióxido de titânio, carboneto de ferro e silicato de alumínio”, enfatizaram. . “O mapa elementar enfatiza os compostos químicos relatados pela análise XRD. O silício (Si) é o elemento mais dominante, enquanto o restante é carbono (C), oxigênio (O), sódio (Na), magnésio (Mg), alumínio (Al), cálcio (Ca) e ferro (Fe).

Os pesquisadores também descobriram que a amostra da estação seca tinha mais partículas PM10 – partículas com diâmetro inferior a 10 μm – do que a amostra da estação chuvosa. “Também foi demonstrado que a limpeza natural devido às chuvas periódicas pode eliminar o acúmulo de partículas maiores, mas não das menores”, explicam no artigo.