O efeito da altura, inclinação e temperaturas no desempenho de fotovoltaicas flutuantes

Da pv magazine Global

Um grupo de pesquisadores da Malásia e da Índia analisou o efeito da altura, ângulo de inclinação, velocidade do vento, temperatura ambiente e temperatura da água na eficiência e produção de energia solar fotovoltaica flutuante (FPV) em comparação com um sistema solar convencional montado no solo.

Os cientistas explicaram que a instalação de referência montada no solo “alia-se” à temperatura nominal da célula de operação (NOCT PV).

“O estudo sobre o impacto da altura e do ângulo de inclinação na queda de temperatura do painel fotovoltaico colocado na água é crucial”, disseram. “O modelo comparativo NOCT PV serve de base para comparação e análise que se assemelha ao resfriamento fornecido apenas pelo vento. Enquanto em um FPV o resfriamento é a contribuição combinada de vento e água.”

A análise dos vários parâmetros concluiu que o ideal para um projeto FPV é um ângulo de inclinação de 0 graus com uma altura de 1500 mm, a fim de alcançar o resfriamento máximo. Com este design, o FPV é 4,33ºC mais frio do que a NOCT PV. No geral, os pesquisadores concluíram que os FPVs têm um desempenho melhor do que as NOCT PVs com ângulos de inclinação inferiores a 45 graus, independentemente da altura, enquanto as NOCT PVs alcançam temperaturas celulares comparativamente mais baixas quando o ângulo de inclinação é maior que 55 graus.

O grupo usou uma simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para um módulo solar fotovoltaico 2D usando uma abordagem de volume finito. Realizou múltiplas simulações utilizando diferentes combinações de parâmetros. As temperaturas do vento e da água variaram entre 20°C e 40°C, enquanto a velocidade do vento foi modificada de 1 m/s para 5 m/s. A análise também usou seis alturas diferentes – variando de 250 mm a 3000 mm – e seis ângulos de inclinação diferentes entre 0 graus e 75 graus.

“As seguintes conclusões podem ser feitas com base nas observações”, explicaram os acadêmicos. “A água precisa ser 2°C mais baixa que o ar para experimentar o efeito de resfriamento em um sistema FPV. A temperatura da célula FPV diminui em 1 C quando a temperatura da água é 5°C mais baixa do que a temperatura ambiente. Além disso, para cada 3°C de diminuição na temperatura da água, a temperatura da célula solar fotovoltaica diminui em 1°C.”

Os pesquisadores observaram que um ângulo de inclinação maior que 55 graus fornece uma velocidade significativa do vento que promove alta transferência de calor. Eles descobriram que a quantidade de redução de temperatura devido ao vento em um NOCT PV excede a de um FPV “para uma altura e ângulo de inclinação mais altos”.

As conclusões estão disponíveis no relatório ” Design study on the parameters influencing the performance of floating solar PV“, publicado na Renewable Energy. O grupo era formado por pesquisadores da Universidade Curtin e do Instituto de Energia de Assam.

O relatório destaca que “a produção de energia e a eficiência de uma energia solar fotovoltaica diminuem de 0,4% a 0,5% para um aumento de grau Celsius na temperatura”. Portanto, uma redução na temperatura celular é importante para aumentar o rendimento energético de um sistema fotovoltaico.