Operação dos Módulos Fotovoltaicos em Diferentes Condições Climáticas

A energia solar é aproveitada do sol por células fotovoltaicas que convertem a luz solar em eletricidade. O processo de conversão dos raios solares em eletricidade é denominado efeito fotoelétrico. Ele se apresenta como uma fonte sustentável de energia que pode reduzir as emissões de carbono e enfrentar as mudanças climáticas. Com o recente aumento das condições climáticas extremas, uma preocupação comum para novos compradores de sistemas solares é qual será o efeito do clima sobre esses painéis. Na maior parte, há pouco com o que se preocupar, no entanto, às vezes, condições climáticas diferentes podem afetar o desempenho dos painéis. Antes de entrarmos nos detalhes de como as diferentes condições climáticas afetam o desempenho dos painéis, precisamos entender os principais tipos de células fotovoltaicas e quais são as principais diferenças entre elas e como isso influencia a saída de energia.

PAINÉIS MONOCRISTALINOS VS POLICRISTALINOS

O mercado fotovoltaico é atualmente dominado por células fotovoltaicas monocristalinas e policristalinas dispostas em um módulo como painéis solares monocristalinos ou policristalinos. Este artigo se concentrará brevemente na comparação de painéis de silício monocristalino e multicristalino em diferentes condições climáticas. Antes disso, é importante saber a diferença entre células solares monocristalinas e policristalinas. Os painéis solares monocristalinos e policristalinos desempenham essencialmente a mesma função, ou seja, captam a luz solar e a transformam em eletricidade. A principal diferença é o tipo de estrutura de silício que eles usam. A Figura 1 representa a diferença de estrutura em silício monocristalino e policristalino. As células solares monocristalinas são feitas de um único cristal de silício. Como um único cristal contínuo, os elétrons dentro da célula podem se mover facilmente, gerando mais corrente e proporcionando maior eficiência da célula. No caso de células solares policristalinas, elas são fabricadas com estrutura de silício irregular como monocristalina, então os elétrons não podem se mover facilmente, o que leva a uma redução da eficiência da célula. As células monocristalinas tendem a ser pretas, enquanto as células policristalinas tendem a ser azuis no mercado.

Os painéis solares monocristalinos são relativamente um produto premium em comparação com suas contrapartes policristalinas, pois são caros de fazer, por esse motivo, os painéis monocristalinos de mesma potência são um pouco mais caros do que os painéis policristalinos. A Figura 2 representa uma comparação de células e painéis solares policristalinos e monocristalinos, respectivamente.

TEMPO QUENTE E FRIO

Um equívoco comum que as pessoas presumem é que os painéis solares tendem a funcionar bem sob altas temperaturas. Mesmo que a quantidade de luz solar incidindo sobre o painel solar seja diretamente proporcional à potência de saída do painel. Em outras palavras, o aumento da temperatura dos painéis solares pode ter um efeito decrescente na eficiência. A temperatura do painel solar geralmente varia de 15 a 35 C, durante o qual eles produzem energia máxima. Essa perda é quantificada na folha de dados do fabricante como coeficiente de temperatura versus potência. Portanto, se a temperatura de um painel for avaliada em -0,50% por ° C, a potência de saída desse painel diminuirá pela metade de um por cento para cada grau de aumento da temperatura em cerca de 25 ° C. Durante um dia ensolarado, as condições meteorológicas, Os painéis solares monocristalinos têm melhor desempenho do que os painéis policristalinos, pois os painéis monocristalinos têm um coeficiente de temperatura melhor (mais baixo) em comparação com os painéis policristalinos. Isso ocorre porque a perda de portadores livres (elétrons e lacunas) é dominante em células policristalinas em temperaturas moderadas e altas, e não é comum em células monocristalinas. Condições de clima quente sempre significarão menos produção. Quanto a climas frios, as temperaturas frias não devem afetar negativamente o desempenho dos painéis, desde que os painéis não estejam cobertos de neve.  

NUVENS E NEVOEIRO

Em um dia nublado, as nuvens bloqueiam a luz do sol e evitam que atinjam os painéis solares, o que também inclui neblina, névoa e poluição atmosférica. Isso tenderá a diminuir a eficiência do painel, independentemente de serem painéis monocristalinos ou policristalinos.

TEMPESTADE DE POEIRA

Em áreas onde há grandes tempestades de poeira, por exemplo, como no Oriente Médio, a cobertura de vidro dos painéis solares tende a ser coberta por tempestades de poeira que causam uma redução gradual do coeficiente de transmissão. O coeficiente de transmissão é definido como a quantidade de luz que passa por uma superfície óptica; no nosso caso é o plano de vidro frontal dos painéis solares que, portanto, leva a uma redução da eficiência do painel. A melhor maneira de limpar painéis empoeirados é lavá-los. Métodos de autolimpeza também estão disponíveis durante a instalação desses painéis.

CHUVA E TEMPESTADES DE GRANIZO

O granizo ocorre com mais frequência em interiores continentais em latitudes médias e é menos comum nos trópicos. Ocorre em regiões como partes da América do Norte, centro e sudeste da Europa, etc. Portanto, em regiões como essas você não quer seus painéis solares recém-instalados ser arruinado por bolas de gelo irregulares caindo das nuvens, certo? Bem, felizmente a maioria dos fabricantes testa e certifica seus painéis solares para resistir a granizo de até uma polegada de diâmetro caindo a 50 milhas por hora. A chuva de granizo média cai de ¼ a ½ de polegada de espessura, viajando a apenas 20 milhas por hora, portanto, tenha certeza de que os painéis solares de hoje também são extremamente resistentes a chuvas fortes. O alumínio e o vidro que mantêm as células solares unidas são altamente impermeáveis.

FURACÕES E RELÂMPAGOS

Em locais onde ocorrem ventos extremos todos os anos por causa da temporada de furacões, não deve ser uma preocupação, pois os painéis solares são fabricados e projetados para suportar ventos de até 170 mph. No caso de vento extremo, o dano é mais provável de ocorrer quando grandes detritos se espatifam nos painéis solares. No caso dos raios, pode ser imprevisível mais de 32% dos danos aos painéis solares são causados ​​por raios, colocando as descargas atmosféricas como a primeira causa de deterioração. Fazendas solares conectadas a vigas correm mais perigo, pois grandes quantidades de descargas elétricas podem destruir o próprio local. Assim, proteção contra sobretensão e pára-raios são usados ​​para proteger as fazendas solares.

ESTAÇÃO CLIMÁTICA

Como sabemos, diferentes estações em diferentes locais da Terra têm diferentes climas que se correlacionam com o desempenho do FV. A simulação do projeto por um aplicativo relacionado pode fornecer uma estimativa aproximada da saída da matriz (figura 3).

Claro, o fator importante em mãos para garantir que diferentes condições climáticas não afetem os painéis é certificar-se de que os painéis estão instalados corretamente e da maneira certa, então procure uma empresa que os instale corretamente para que eles estejam prontos para enfrentar qualquer condição climática .

De qualquer forma, a simulação por diferentes módulos FV em uma mesma condição pode fornecer resultados diferentes e os painéis mais eficientes serão apagados por comparação.

CONCLUSÃO

Basicamente, do ponto de vista do artigo, existem dois tipos diferentes de informações em uma folha de dados, como coeficientes e física. Os coeficientes mostram o desempenho do painel em diferentes temperaturas e físicas podem representar suas habilidades em diferentes climas. Em seguida, os clientes devem estudar a ficha técnica do painel e considerar o clima do local de instalação ou as condições meteorológicas.

Autor correspondente – Vidhyashankar Venkatachalaperumal

Autor – Afshin Bakhtiari

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