Nova pesquisa analisa índices de desempenho de módulos bifaciais

Da pv magazine Global

Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia Kwame Nkrumah de Gana, da Bui Power Authority e da Universidade Norueguesa de Ciências da Vida avaliaram o desempenho de instalações solares terrestres e flutuantes monofaciais existentes e simuladas em Gana e as compararam com o rendimento energético simulado de sistemas bifaciais com as mesmas dimensões e design.

As instalações existentes são uma usina fotovoltaica de 50 MW montada no solo e uma matriz fotovoltaica flutuante de 400 kW. Ambos estão ligados à usina hidrelétrica de 404 MW na Barragem de Bui.

“Uma das principais lacunas de conhecimento científico ausentes na revisão da literatura é a falta de dados abrangentes de desempenho para sistemas solares fotovoltaicos terrestres e flutuantes (monofaciais e bifaciais) especificamente projetados e testados nas regiões de baixa latitude da África Ocidental”, destacaram os pesquisadores. Ao usar diferentes abordagens de integração solar na usina hidrelétrica, o grupo procurou determinar os parâmetros ótimos do sistema para melhorar o desempenho.

Os resultados da avaliação do grupo mostram que os ganhos de sistemas fotovoltaicos terrestres bifaciais não otimizados e PV flutuante bifacial (VPF) são de 2,51% e 4,57%, respectivamente, em comparação com seus equivalentes monofaciais. Os pesquisadores observaram que, embora isso não fosse significativo o suficiente para justificar a instalação de um novo sistema, ganhos adicionais poderiam ser alcançados otimizando as características do sistema.

Por exemplo, a mudança do albedo do solo de um sistema fotovoltaico terrestre de cascalho para uma superfície branca aumentou o ganho bifacial de 5,25% para 14,5%. A equipe também determinou que o ângulo de inclinação ideal para sistemas fotovoltaicos e FPV terrestres bifaciais seja de 15% para atingir a geração máxima anual de energia de 79,5 GWh e 620,9 MWh, respectivamente.

Para o estudo, a Bui Power Authority obteve dados meteorológicos diários de 15 minutos para 2022, incluindo irradiância horizontal global em uma superfície horizontal, temperatura ambiente e velocidade do vento. Os dados de geração de energia disponíveis da Bui para o sistema de FPV monofacial operacional de 400 kW abrangem o período de setembro de 2022 a fevereiro de 2023, enquanto os dados para a energia gerada pelo sistema monofacial terrestre de 50 MW são de todo o ano de 2022.

Os pesquisadores usaram a ferramenta System Advisor Model (SAM) e um arquivo meteorológico modificado do National Solar Radiation Database para simular o desempenho de um sistema fotovoltaico bifacial na água e na terra. Com base na avaliação, a equipe descobriu que, para o melhor desempenho e aumento no ganho bifacial, os parâmetros para o albedo, ângulo de inclinação e razão de cobertura do solo devem ser de 0,5, 15 e 0,3, respectivamente.

“Com 1% da superfície total de corpos d’água da África, a FPV tem potencial para gerar 101 GWp de energia, uma adição anual de 46,04 TWh e economia de água de 743 milhões de m3/ano”, enfatizaram os acadêmicos. “A instalação de painéis fotovoltaicos flutuantes (FPV) em reservatórios de energia hidrelétrica pode ajudar a estabilizar a geração de energia hidrelétrica durante as estações secas, diminuir as perdas por evaporação, melhorar a eficiência energética e apoiar as crescentes demandas de energia da população da África, em rápida expansão”.

Os resultados completos da avaliação estão disponíveis no estudo “Comparison of ground-based and floating solar photovoltaic systems performance based on monofacial and bifacial modules in Ghana – ScienceDirect“, publicado na Energy Nexus. Os cientistas recomendaram que análises econômicas fossem realizadas devido à diferença de custos entre módulos fotovoltaicos monofaciais e bifaciais.