Cálculo de rendimento energético em plantas fotovoltaicas verticais bifaciais leste-oeste

Da pv magazine Global

Um grupo de pesquisadores dos Países Baixos da Universidade de Tecnologia de Delft (TU Delft) e a empresa holandesa de medição de radiação solar Kipp&Zonen propuseram uma nova metodologia para simular o desempenho de instalações fotovoltaicas verticais bifaciais com orientação leste-oeste.

No estudo “Modelling of bifacial photovoltaic farms to evaluate the profitability of east/west vertical configuration“, publicado na Solar Energy, os cientistas explicaram que a abordagem proposta oferece a vantagem de permitir simulações em larga escala que levam em conta fatores-chave como a não uniformidade da irradiância traseira e o impacto espectral.

“A não uniformidade da irradiância e o impacto espectral são considerados usando uma matriz quadridimensional como unidade base para realizar a simulação anual da usina”, disseram. “A primeira e a segunda dimensões representam distribuições espaciais de irradiância ao longo das linhas e células dos módulos, respectivamente, enquanto a terceira e a quarta dimensões referem-se ao tempo e ao comprimento de onda da luz solar”.

A previsão revela também que o modelo depende de uma estrutura matricial que ofereça diferentes parâmetros de projeto para cada linha e torna possível considerar diferentes configurações “não convencionais”. Ele calcula a irradiância para cada comprimento de onda do espectro no nível da célula. Para medir a irradiância total em ambos os lados do módulo, considera-se a irradiância do céu, a irradiância refletida no solo e a irradiância refletida pelos módulos vizinhos.

Além disso, a nova metodologia estima a irradiância incidente no solo por meio do cálculo do fator de visão do céu. Para prever as temperaturas do módulo solar, ele usa um modelo térmico analisando dados para os locais selecionados e restrições computacionais de tempo.

O método proposto foi validado pelos pesquisadores sob diferentes cenários de mercado e condições de instalação e o desempenho de sistemas bifaciais verticais leste-oeste foi comparado ao de sistemas idênticos, mas orientados para o sul. Eles descobriram que as instalações leste-oeste podem superar suas contrapartes orientadas para o sul, dependendo de fatores como parâmetros de projeto, redução, localização e condições de mercado.

“Valores maiores de distância linha a linha aumentam o rendimento energético e as receitas de fazendas fotovoltaicas verticais e inclinadas até um valor de saturação”, explicaram ainda. “No entanto, o impacto desse parâmetro é maior para o primeiro caso, portanto, um aumento na distância linha a fileira promove a lucratividade das configurações verticais leste-oeste sobre as inclinadas para sul”.

Olhando para o futuro, os acadêmicos disseram que o novo método deve incluir análise de albedo e sistema de montagem, além de oferecer a opção de investigar projetos com armazenamento de baterias. “Para melhorar ainda mais a velocidade computacional do algoritmo, a necessidade de estender as dimensões do problema para considerar efeitos como a não uniformidade da irradiância poderia ser substituída por coeficientes empíricos”, acrescentaram. “Sua dependência de parâmetros de projeto e meteorológicos poderia ser investigada por meio de técnicas de aprendizado de máquina”.