Uma equipe de pesquisa internacional compilou e revisou a literatura publicada sobre sistemas solares fotovoltaicos flutuantes (FPV) de 2013 a 2022 e como os sistemas instalados na água se comparam aos instalados em solo. O artigo resume as descobertas importantes de uma ampla gama de estudos sobre sistemas FPV e apresenta um panorama do estado da arte da tecnologia, seus benefícios e desafios, além de destacar brechas de pesquisa.
O autor do estudo, Ramanan Chidambaram Jayaraj, disse à pv magazine que a equipe revisou mais de 300 artigos, bem como patentes, sites da indústria e relatórios. Os pesquisadores mapearam o ganho de energia do FPV em relação ao sistema fotovoltaico terrestre (LPV) reportados em 19 relatórios diferentes que examinaram tecnologias flutuantes variando em tamanho e ângulo de inclinação, bem como o ganho de eficiência reportado em 10 relatórios diferentes. Para este relatório, a equipe excluiu estudos que investigaram sistemas fotovoltaicos submersos e parcialmente submersos, bem como sistemas que estiveram em contato com água para resfriamento.
“Com 70% do mundo coberto por água, a pesquisa e o desenvolvimento de FPV em plataformas oceânicas abrem uma nova era de energia solar com o avanço de estruturas flutuantes robustas”, enfatizaram os cientistas. “No entanto, é importante observar que os oceanos não são necessariamente calmos e as fortes correntes oceânicas podem representar grandes desafios para as estruturas fotovoltaicas flutuantes. Portanto, é fundamental investir em análise e desenvolvimento que abordam esta questão.”
Os pesquisadores observaram que a revisão dos estudos sugere que o aumento da capacidade de produção de energia dos sistemas flutuantes pode resultar em uma diminuição de até 85% no custo nivelado de energia (LCOE) em comparação com o LPV, apesar do maior investimento de capital inicial. Dados compilados revisão mostraram aumentos potenciais no rendimento energético de até 35,9% para FPV em comparação com sistemas convencionais. Eles também destacam vários fatores que afetam a capacidade de atingir esse desempenho máximo, incluindo nível de irradiância, ângulo de inclinação, temperatura e efeito de resfriamento, entre outros.
A equipe também observou uma variação entre 0,1% e 4,45% no ganho de eficiência dos FPVs em relação aos LPVs, bem como melhorias de 2,4% a 3,3% para os flutuantes que empregam tecnologia de rastreamento. Além disso, a revisão mostrou que painéis solares flutuantes bifaciais que também usam rastreamento de eixo duplo e efeitos de resfriamento poderiam até alcançar ganhos de 42,5% a 47,5%.
“Com base na revisão que vai de 2013 a 2022, ficou demonstrado que os sistemas fotovoltaicos flutuantes superam os sistemas solares fotovoltaicos convencionais em solo em condições homogêneas”, concluíram. Além disso, ficou claro que o FPV integrado a barragens hidrelétricas “não só maximiza a geração de energia renovável, mas também capitaliza a infraestrutura existente, revolucionando potencialmente o panorama energético”.
O estudo incluiu uma discussão sobre os desafios enfrentados pelos sistemas FPV, observando que fatores como a elevação variável do terreno no caminho dos painéis – bem como pedras, grama e outros painéis – podem influenciar a eficácia do vento no resfriamento dos painéis. . Ele cita um caso em que a temperatura de um sistema flutuante era mais alta do que a de um sistema de telhado durante os horários de pico do sol, enfatizando que o desempenho é “altamente dependente” da localização do sistema.
O grupo explicou que algumas limitações surgiram da revisão do estudo. “As análises e previsões técnico-econômicas existentes sobre o desempenho do FPV normalmente estão baseadas em ferramentas de software, que oferecem vantagens em termos de custo, tempo e eficiência de recursos em comparação com os métodos de investigação tradicionais”, afirmou. “No entanto, essas ferramentas normalmente exigem modificações significativas nas interfaces de usuário para acomodar adequadamente as características e requisitos exclusivos dos sistemas flutuantes. Além disso, alguns estudos descobriram que mesmo um software solar fotovoltaico confiável pode não ser totalmente capaz de prever com precisão o desempenho dos sistemas FPV.”
Os resultados da revisão estão disponíveis no estudo “Towards sustainable power generation: Recent advancements in floating photovoltaic technologies – ScienceDirect”, publicado na Renewable and Sustainable Energy Reviews. A equipe é composta por pesquisadores da Curtin University da Malásia e do Energy Institute Bangalore e Assam Energy Institute da Índia.
Os pesquisadores enfatizaram que “há uma necessidade imediata de desenvolvimento adicional de software dedicado à modelagem numérica e previsão adaptada especificamente para aplicações FPV. Essa evolução permitiria avaliações mais precisas e confiáveis do desempenho dos sistemas flutuantes, contribuindo para o avanço e a adoção em massa da tecnologia no setor de energia renovável”.
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