Uma equipe internacional de pesquisa investigou a formação de sujidade cimentada em painéis fotovoltaicos que operam sob as condições hiperáridas da região com os níveis mais altos de radiação solar do mundo, o Deserto do Atacama, no norte do Chile , e descobriu que as perdas anuais de energia, se não forem tratadas, podem chegar a 9,8%.
A novidade do trabalho de pesquisa consistiu em mudar o foco da análise do impacto da poeira não cimentada no desempenho dos painéis fotovoltaicos para a sujidade cimentada, que os cientistas descreveram como um fator de crescente relevância em ambientes hiperáridos.
A diferença entre os dois tipos de sujidade reside na maior ou menor aderência à superfície do módulo. A sujidade cimentada adere devido à humidade, matéria orgânica ou reações químicas, sendo difícil de remover com uma simples chuva ou limpeza leve, enquanto a sujidade não cimentada é geralmente causada por pó, areia ou detritos leves e pode ser facilmente removida pela chuva ou por uma limpeza suave.
“A novidade deste estudo reside na sua abordagem integrada: combina o monitoramento de longo prazo em campo no Deserto do Atacama, um dos ambientes de exposição fotovoltaica mais extremos do mundo, com experimentos acelerados em laboratório que replicam os processos de cimentação em condições controladas”, explicou a equipe de pesquisa.
Os testes ao ar livre foram conduzidos na Plataforma Solar do Deserto do Atacama (PSDA), administrada pelo Centro de Desenvolvimento Energético de Antofagasta (CDEA) da Universidade de Antofagasta (UA), enquanto os testes de sujidade em ambiente interno foram realizados em um laboratório do Instituto Nacional de Energia Solar da França (INES) – uma divisão da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA).
Imagem: Universidade de Antofagasta, Energia Renovável, CC BY 4.0
Para os testes ao ar livre, os cientistas utilizaram cupons de vidro fotovoltaico orientados para o norte, medindo 4 cm × 6 cm, montados em triplicata em módulos fotovoltaicos ativos com um ângulo de inclinação de 20°. Diferentes amostras foram removidas e analisadas após 2 dias, 1 semana, 1, 2 e 3 meses, sendo as características de sujidade avaliadas por meio de análises morfológicas, elementares e estruturais.
O desempenho fotovoltaico foi medido com duas fotocélulas de referência de silício calibradas (Si-V-10TC-T) instaladas com o mesmo ângulo de inclinação e orientação dos módulos de referência. Uma das células de referência foi limpa diariamente, enquanto a outra permaneceu sem limpeza.
Eles também realizaram uma análise técnico-econômica para estimar as perdas relacionadas à sujidade e a relação custo-benefício da limpeza, considerando a operação de uma usina fotovoltaica de 1 MW utilizando tecnologia de silício cristalino monofacial.
Para os testes em ambiente interno, os pesquisadores utilizaram uma câmara ambiental personalizada para controlar a temperatura e a umidade relativa, além de registradores de dados para o monitoramento do sistema fotovoltaico. A sujidade artificial foi gerada por meio de um dispensador de poeira, com as amostras de vidro fotovoltaico e os minimódulos sendo montados em uma placa inclinável que era aquecida e resfriada para reproduzir gradientes realistas.
A análise externa mostrou que, sob um modelo de acumulação linear, a sujidade pode reduzir a produção de energia em até 9,8% ou US$ 93.800 por MW por ano na central elétrica simulada.
Os testes em ambiente interno demonstraram que a limpeza a seco é eficaz na restauração do desempenho original do módulo fotovoltaico, embora não remova completamente as partículas cimentadas, deixando resíduos que atuam como núcleos de cristalização.
“Esses traços residuais promovem novos ciclos de cimentação em condições ambientais favoráveis, aumentando a adesão do material em eventos subsequentes”, explicaram os cientistas. “Esse efeito cumulativo complica as futuras tarefas de manutenção e reforça a necessidade de selecionar estratégias de limpeza que restaurem o desempenho óptico e minimizem a nucleação e a evolução do depósito ao longo do tempo.”
Eles também enfatizaram que a lavagem a úmido deveria ser preferível, apesar dos custos operacionais mais elevados e da baixa disponibilidade de água na região.
As conclusões da pesquisa estão disponíveis no estudo “Sujeira no Deserto do Atacama: Impactos no desempenho solar e avaliação de técnicas de limpeza”, publicado na revista Renewable Energy . O grupo de pesquisa incluiu cientistas da Corporación Atamostec , do Chile, da Universidade de Granada, na Espanha, e da Université Grenoble Alpes, na França.
“Essas descobertas vão além do contexto do Atacama, oferecendo uma metodologia transferível para estudar e mitigar a sujidade causada pela cimentação em outras regiões áridas e semiáridas”, concluíram.
O Atacama se tornou o maior polo de energia solar do Chile e da América Latina, com dezenas de usinas solares de grande escala entrando em operação na última década. A região possui condições excepcionais para a produção de energia solar e, efetivamente, a capacidade instalada de energia solar nessa área representa mais de 90% da capacidade instalada total do Chile.
Este conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja cooperar conosco e gostaria de reutilizar parte de nosso conteúdo, por favor entre em contato com: editors@pv-magazine.com.
Ao enviar este formulário, você concorda com a pv magazine usar seus dados para o propósito de publicar seu comentário.
Seus dados pessoais serão apenas exibidos ou transmitidos para terceiros com o propósito de filtrar spam, ou se for necessário para manutenção técnica do website. Qualquer outra transferência a terceiros não acontecerá, a menos que seja justificado com base em regulamentações aplicáveis de proteção de dados ou se a pv magazine for legalmente obrigada a fazê-lo.
Você pode revogar esse consentimento a qualquer momento com efeito para o futuro, em cujo caso seus dados serão apagados imediatamente. Ainda, seus dados podem ser apagados se a pv magazine processou seu pedido ou se o propósito de guardar seus dados for cumprido.
Mais informações em privacidade de dados podem ser encontradas em nossa Política de Proteção de Dados.