Energia fotovoltaica bifacial em telhados pode proporcionar ganhos de rendimento energético de até 22,6%

Da pv magazine Global

Um grupo de pesquisadores da Universidade Nacional Australiana (ANU), em parceria com a fabricante fotovoltaica baseado em Sidney Sundrive, concluiu que os módulos bifaciais instalados em telhados podem oferecer ganhos de até 22,6% em relação aos monofaciais. A refletividade do telhado e os projetos do sistema e do módulo também influenciarão os ganhos de potência, concluíram os pesquisadores.

Para avaliar os ganhos de rendimento de potência que os sistemas fotovoltaicos bifaciais oferecem em comparação com os sistemas monofaciais em telhado, o grupo utilizou as técnicas e modelagem elétrica do Monte Carlo Ray Trace (MCRT).

Os cientistas explicaram que sua estrutura de modelagem combina o MCRT com um modelo elétrico detalhado de módulos fotovoltaicos bifaciais de alta eficiência, que, segundo eles, aborda as limitações típicas associadas à modelagem tradicional de fator de visão (VF).

“Especificamente, a abordagem resolve as complexidades de fatores do mundo real, incluindo fenômenos de incompatibilidade nos níveis de célula a célula e matriz decorrentes de efeitos de iluminação não uniformes e efeitos de borda”, disseram. “Além disso, ele responde meticulosamente por efeitos de iluminação não uniformes decorrentes de quadros de módulos e componentes de montagem, um aspecto muitas vezes negligenciado em modelos anteriores.”

A abordagem proposta funciona em quatro etapas: modelagem óptica, modelagem térmica, modelagem elétrica e integração. O modelo MCRT avalia a luz direta e difusa separadamente e combina os resultados com base nos valores medidos de irradiância direta e difusa em cada etapa de tempo.

O grupo de pesquisa utilizou a estrutura MCRT para analisar o desempenho de duas fileiras de oito módulos solares cada uma com uma distância constante linha a fileira de 5 m. Os módulos são de inclinação montados em diferentes ângulos a mais de 20 cm acima da superfície do teto. “É importante notar que nossa exploração do projeto do sistema não se estende a considerações de espaçamento entre módulos ou outros fatores de projeto que influenciam o desempenho ideal do sistema”, disse, referindo-se às limitações de sua técnica.

A análise mostrou que a refletividade do telhado é um fator-chave para aumentar o desempenho de um sistema fotovoltaico bifacial no telhado. Os acadêmicos descobriram que as matrizes bifaciais podem fornecer ganhos de energia que são até 22,6% maiores do que as das contrapartes monofaciais. “Além disso, a investigação revelou que a refletividade do telhado também influencia o ângulo de inclinação ideal para módulos bifaciais”, enfatizaram. “Em comparação com os módulos monofaciais, os módulos bifaciais exibem ângulos de inclinação ideais mais altos para a máxima geração de energia.”

Além disso, a análise demonstrou que o projeto do sistema e do módulo também desempenha um papel decisivo no aumento do rendimento de potência, com interconexões paralelas de substrings superior e inferior sendo particularmente benéficas. “Sem subcordas paralelas, o ganho bifacial foi reduzido em 0,9% para um sistema com componentes de montagem em um telhado refletivo de 75%”, observaram os cientistas.

Suas descobertas foram introduzidas no estudo “Accurate modeling of the bifacial gain potential of rooftop solar photovoltaic systems“, que foi publicado recentemente na Energy Conversion and Management.