Perda de energia devido à temperatura nos painéis fotovoltaicos

A perda de energia dos painéis solares devido à temperatura é um dos grandes inimigos das instalações fotovoltaicas. Até quase 15% da energia gerada pelo módulo fotovoltaico pode ser perdida só com a temperatura.

Ao planejar uma instalação fotovoltaica, devemos considerar o consumo previsto para determinar quantos painéis fotovoltaicos serão necessários para atender todas as demandas energéticas.

Durante esses estudos, normalmente incluímos uma margem de segurança para compensar possíveis aumentos no consumo ou reduções na produção causadas por fatores externos.

As pessoas comumente realizam esses cálculos com base nos parâmetros que o fabricante fornece, os quais se encontram disponíveis tanto nas especificações técnicas quanto na parte traseira dos painéis solares.

Embora, o primeiro que costumamos olhar é a potência máxima do painel, também será importante olhar para outros parâmetros, como por exemplo, a eficiência.

A eficiência geralmente se expressa em porcentagem e representa a relação entre a energia elétrica fornecida pelo painel e a potência da radiação que a influência.

Parâmetros em perfeitas condições padrão.

Após realizar diferentes testes no equipamento em condições normais, extraímos os parâmetros dos módulos solares.

Essas condições incluem uma irradiação solar incidente de 1000 W/m², uma temperatura ambiente de 25 graus Celsius, e uma massa de ar de 1,5 (AM1.5) do espectro. Isso implica que quando as condições diferem das marcadas nos testes, a eficiência, tensão e potência final do módulo fotovoltaico variam.

Um dos fatores que mais influência diretamente essa eficiência é a temperatura ambiente. Seja pelo excesso, como pode acontecer nos meses de verão (principalmente devida a eventos climáticos como o El Niño), quando as horas de sol são maiores e também a temperatura, fatores que aquecerão os painéis bem acima dos 25 graus padrão.

Por padrão, nos meses de inverno, onde em áreas mais altas ou no norte, as temperaturas podem cair muito e o ar frio pode fazer com que os painéis esfriem bem abaixo do padrão de 25 graus.

Daí a importância do valor, e as diferenças entre os painéis, da perda de potência por coeficiente de temperatura, o que ganha grande relevância na revisão dos dados técnicos do módulo.

Coeficiente de perda de energia por temperatura.

O coeficiente de perda de energia por temperatura será aquele que nos diz quanta energia vamos perder à medida que a temperatura aumenta.

Normalmente será expresso em percentual por grau, por exemplo -0,34%/ °C. O que indica é que para cada grau que aumenta ou diminui a partir dos 25 °C em que o painel solar foi testado, 0,34% da potência do painel será perdida.

Os painéis mais eficientes e resistentes geralmente estão em torno de -0,26%/ °C no coeficiente, enquanto os menos resistentes estão em torno de -0,38%/ °C. Essas diferenças podem marcar até quase 1W de energia perdida para cada grau de diferença nos painéis mais poderosos e 0,5W nos médios.

Exemplificando

Como exemplo, assumindo que temos uma instalação de cinco painéis de 640W, com um coeficiente de perda de potência de temperatura de -0,38%/ °C, a uma temperatura média de +/- 10 °C, algo que acontece durante quase todo o verão, as perdas da instalação serão de 121,6W.

Se extrapolarmos para instalações industriais, onde pode haver 30 módulos instalados, falamos no caso de painéis de 729,6W de perdas.

No caso de temperaturas mais altas, algo que pode facilmente acontecer no verão, já que é a temperatura do painel, se a temperatura ambiente for +/- 10 °C, o módulo que fica com longas horas ao sol atingirá temperaturas muito altas.

Com uma temperatura do painel de +/- º35 °C, 85,12W por módulo seria perdido, com cinco painéis perderíamos 425,6W e com trinta painéis de 2.553,6W.

A diferença entre o coeficiente de perda de energia por temperatura se torna ainda mais evidente em instalações maiores.

Por exemplo, em uma instalação residencial de 5kW com variação de temperatura de +/- 10 °C, a diferença entre o painel menos resistente às mudanças de temperatura e o com mais será de quase 80W, o primeiro perderia 190W, enquanto o segundo perderia 111,72W.

Instalações maiores

Isso em uma instalação industrial de 50kW, a diferença é ainda maior, sendo este quase 500W, com 1.520W em comparação com 1.040W. Em uma instalação comercial de 2mW, a instalação com maior coeficiente as perdas de energia seriam de 76.000W e com um coeficiente menor as perdas seriam de 52.000W, uma diferença de 24.000W.

Assim como há o coeficiente de temperatura para energia, também podemos encontrá-lo para intensidade e tensão. Com o primeiro, o aumento da temperatura não produzirá uma grande variação, sendo o aumento da intensidade mínima, enquanto no caso da tensão se houver uma diminuição do mesmo, o que acaba produzindo a diminuição da energia do painel solar.

Conclusão

Ao escolher o módulo fotovoltaico para nossa instalação, e dimensioná-lo, devemos considerar as condições climáticas habituais, e o extremo, onde os painéis estarão localizados para calcular e sobredimensionar, se necessário, a instalação, e assim ter certeza de que a produção de energia será sempre ótima.

Há também outra possibilidade, que vem sendo explorada atualmente, que é o resfriamento e consequente uso dessa “perda” pra aquecimento da água. Veja nessa matéria como unir o melhor dos dois mundos.

Em resumo, a instalação de energia solar traz diversos benefícios, mas é importante levar em conta os desafios e considerações levantadas nesse texto, antes de tomar uma decisão. Com o planejamento adequado e a escolha de uma empresa confiável, é possível aproveitar todas as vantagens da energia solar.