Mais pesquisas e dados de campo são necessários para apoiar a instalação de sistemas fotovoltaicos em partes do mundo com climas mais desafiadores, conclui o último relatório da IEA-PVPS.
O relatório da Tarefa 13 “Optimisation of Photovoltaic Systems for Different Climates” abrange orientações para melhorar a confiabilidade e o desempenho dos sistemas solares implantados em climas que incluem áreas frias e com neve, climas quentes e secos e regiões tropicais.
Segundo o estudo, à medida que a implantação global de energia fotovoltaica acelera, as instalações estão cada vez mais localizadas em ambientes mais desafiadores, com tais implantações introduzindo riscos únicos à durabilidade do sistema que exigem design personalizado e abordagens específicas para o clima.
Até o momento, o uso de módulos solares otimizados para o clima ainda é limitado. O relatório explica que, na maioria dos casos existentes, os produtos padrão estão sendo implantados em ambientes mais adversos, com a tendência global de módulos maiores que usam vidro mais fino como parte da busca por módulos mais baratos, que se mostram inadequados para climas mais desafiadores.
Em condições quentes e úmidas, a IEA-PVPS diz que temperaturas consistentemente altas e níveis elevados de umidade no ar podem levar à corrosão e degradação de módulos e componentes fotovoltaicos. Enquanto isso, a alta umidade também pode levar ao aumento da adesão de poeira e ao crescimento biológico, com impactos substanciais na produção de energia.
A IEA-PVPS diz que o projeto de módulos para regiões tropicais requer encapsulantes resistentes à umidade, estruturas à prova de corrosão e componentes estáveis aos raios UV. Ele diz que a implementação de cronogramas regulares de limpeza, principalmente durante os períodos secos e para áreas com sujeira endurecida induzida por chuvas frequentes ou contaminação biológica, reduz as perdas de sujeira e prolonga a vida útil.
Em condições quentes e secas, a IEA-PVPS diz que os principais estressores para sistemas fotovoltaicos são sujeiras, altas temperaturas e ciclos térmicos. Enquanto isso, névoa salgada, intensa irradiação UV e ventos fortes também podem afetar alguns locais.
Módulos de coeficiente de baixa temperatura com encapsulantes alternativos e materiais resistentes a UV e ao calor são recomendados para aumentar a durabilidade dos sistemas em climas quentes e secos. A IEA-PVPS acrescenta que as soluções de resfriamento, como placas de propagação de calor, aletas refrigeradas a ar e materiais de mudança de fase, permanecem em grande parte não comercializadas. “O desempenho contínuo e o monitoramento ambiental por meio de uma combinação de métodos manuais e automatizados são cruciais para lidar com as ineficiências relacionadas ao envelhecimento”, acrescenta o relatório.
A análise do IEA-PVPS diz que as temperaturas mais baixas associadas a climas frios e com neve podem melhorar a eficiência de um módulo e retardar as reações de degradação do material químico. No entanto, essas temperaturas também podem expor módulos e componentes do sistema a degradação física e termomecânica adicional, levando a falhas no sistema. A neve também pode levar a uma sobrecarga dos módulos.
O relatório recomenda sistemas de alta inclinação com distância ao solo suficiente, bem como cercas, para evitar montes de neve, para minimizar as perdas em condições de neve. Ele acrescenta que os módulos podem ser otimizados para condições de neve por meio de vidro mais espesso, uso de células tolerantes a microfissuras, encapsulantes e armações especiais.
Embora a pesquisa sobre propriedades encapsulantes, resistência aos raios UV e métodos inovadores de limpeza de neve tenha mostrado resultados promissores até o momento, o relatório aponta que a experiência de campo com módulos fotovoltaicos otimizados para o clima e estruturas de montagem “ainda é muito limitada”.
O relatório conclui que, independentemente da localização, a mitigação de estressores específicos do clima começa com a seleção do local e continua durante toda a vida útil dos sistemas. Ressalta ainda que a identificação dos estressores e seu impacto deve ser realizada o mais precocemente possível.
A IEA-PVPS diz que outras restrições que impedem a adoção de módulos fotovoltaicos específicos para o clima atualmente incluem preço, disponibilidade e contratos de trabalho existentes.
A IEA PVPS apresentou recentemente o SolarStations.org, um catálogo global de estações de monitoramento de irradiância solar projetado para pesquisadores, desenvolvedores e formuladores de políticas.
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