O efeito de condições extremas de poeira no desempenho do sistema fotovoltaico

Da pv magazine Global

Pesquisadores da Universidade Transilvânica de Brașov, na Romênia, investigaram o impacto de camadas particularmente espessas de poeira no desempenho de diferentes tecnologias fotovoltaicas.

“Se os efeitos das mudanças climáticas aumentarem, resultando em menos chuvas e eventos de tempestade de areia mais frequentes originários da região do Saara, é muito provável que cenários extremos ocorram na Europa”, disse o autor correspondente da pesquisa, Abubaker Younis, à pv magazine. “Logicamente, espera-se que a maior parte da poeira se instale nos países do sul da Europa, com eventos ocasionais de tempestade de poeira atingindo a Europa Central.”

Os cientistas realizaram seus testes em painéis de silício amorfo (a-Si), monocristalinos e policristalinos, nos quais simularam condições de poeira relativamente extremas. Eles usaram um mini módulo a-Si com dimensões de 30 mm × 30 mm, um painel monocristalino medindo 41,6 mm × 33,9 mm e um dispositivo policristalino com tamanho de 33 mm × 40,4 mm. Sobre eles, depositaram poeira natural coletada dos arredores da cidade romena oriental de Braşov. As camadas não homogêneas foram depositadas por meio de peneira.

Os acadêmicos testaram os módulos em condições variadas, no laboratório, no campo e sob diferentes irradiações. Além disso, compararam seu desempenho com o de módulos de referência sem poeira.

Para o teste de campo, eles colocaram os módulos no telhado de um dos campi da Transilvania University of Brașov e fizeram medições quando a irradiação atingiu 800 W/m2, 900 W/m2 e 1.000 W/m2. Os mesmos níveis de irradiação foram simulados no experimento de laboratório usando um simulador solar.

Sob todas essas condições, os módulos foram testados para características I-V, bem como temperaturas dianteira e traseira.

“A espessura média da camada de poeira foi  de 25,8 μm (ou 0,01936 μm mm-2) quando formada na superfície da mini célula mono-Si e 32,25 μm (ou 0,02287 μm mm-2) quando depositada na superfície da pequena célula poli-Si”, destacaram. “No entanto, a mesma técnica de medição, que se baseia na emissão de ondas ultrassônicas, não era aplicável ao minimódulo a-Si. Isso ocorre porque um substrato metálico é necessário para que o calibre funcione, e tal substrato normalmente não faz parte da composição do módulo no caso da tecnologia fotovoltaica a-Si.”

O grupo de pesquisa descobriu que a queda máxima na corrente de curto-circuito e no ponto de potência máxima entre um módulo limpo e um empoeirado aconteceu no cenário da minicélula de poli-Si a 800 W/m2, por fora e por dentro. No teste de campo, a redução da corrente de curto-circuito foi de 38,14% e 45,35% no power point máximo, enquanto no laboratório foi de 33,38% e 32,02%, respectivamente.

Quanto à temperatura da superfície frontal, no caso externo, o painel de polissilício sob irradiação de 1.000 W/m2 apresentou o aumento mais significativo – de 3,7 C. No caso interno, o maior salto de temperatura foi de 1,3 C, no módulo de polissilício abaixo de 800 W/m2 e no módulo a-Si com 900 W/m2.

Ao calcular o aumento da temperatura da superfície traseira, o maior aumento no campo foi de 2,3 C no caso de a-Si abaixo de 1.000 W/m2, e no laboratório, foi o painel monocristalino sob a mesma irradiação, com temperaturas 0,9 C mais altas em relação ao módulo limpo.

“Observou-se que a configuração externa apresentou melhores resultados do que a configuração interna devido à aleatoriedade e inconsistência nos resultados desta última”, enfatizaram. “Essa anormalidade foi atribuída à falta de um método padrão para a realização de experimentos laboratoriais sobre deposição de poeira, o que reduziria o impacto de erros incontroláveis”.

Seus resultados foram apresentados em “Dust impact on electrical and thermal photovoltaic performance: Insights from field and laboratory experiments“, publicado na Energy Reports.