O diodo é um componente eletrônico cujo funcionamento se assemelha ao de uma válvula – o dispositivo permite a passagem da corrente elétrica em apenas um sentido e bloqueia a passagem no sentido contrário.

Para falar mais sobre o assunto, a equipe do Canal Solar, convidou Ary Miranda, Chief Engineer da AE Solar Brasil, para um webnario que explica em detalhes como funciona o Diodo de “bypass” em nível celular e quais os impactos do sombreamento parcial na geração dos painéis fotovoltaicos.

O diodo é um componente com 2 terminais, onde o próprio símbolo esquemático indica qual é a polaridade. Se você observar o símbolo do diodo de perto, será possível visualizar um triângulo que forma uma pequena seta, indicando em que sentido a corrente elétrica é permitida. Nos diodos a corrente flui do anodo para o catodo, assim como mostra a imagem a seguir:

Os terminais do diodo são o ânodo e o cátodo

O processo de conversão requer um material que absorva a energia solar (Fotão) e depois eleve um eletro a um estado mais elevado de energia e de seguida flua esse eletro energizado para um circuito externo. O silício é um dos materiais que se utiliza neste processo.

As sombras podem aparecer por diferentes causas: nuvens, construções próximas, caixas d’água, antenas, torres ou qualquer objeto próximo à instalação. 

O pior caso é o que chamamos de sombreamento parcial. Em outras palavras, é quando as sombras incidem somente em uma parte dos módulos de uma instalação. Esse tipo de sombra é causado por objetos próximos, que produzem sombras localizadas, que avançam parcialmente sobre a área superficial dos módulos fotovoltaicos.

A sombra parcial, diferentemente da sombra total, modifica o comportamento elétrico do sistema fotovoltaico e pode levá-lo a um ponto de operação de baixa potência, reduzindo bastante a geração de energia. 

Efeito do sombreamento em módulos solares fotovoltaicos

Módulos fotovoltaicos são compostos basicamente de células ligadas em série. Esses módulos também são conectados em série para a formação de strings. Logo, temos em uma string centenas de células conectadas em série. Isso faz com que, independentemente da situação de sombreamento, a corrente que flui pelas células seja a mesma em todos os momentos. Entretanto, quando apenas uma parte das células da string é sombreada, o nível da corrente de curto-circuito dessas células sombreadas cai. Qualquer corrente que passe por uma célula a um nível acima de sua corrente de curto-circuito causa o sobreaquecimento da célula. Esse sobreaquecimento localizado (hotspot) pode danificar a célula permanentemente.

Diodos na caixa de junção

O sombreamento de uma célula solar  restringe o fluxo de elétrons que circulam pelo módulo solar fotovoltaico, assim, a corrente em todo o módulo solar é reduzida, o que significa diminuir a irradiação solar, consequentemente a geração produzida.

Quando um módulo solar fotovoltaico é sombreado, a área sombreada age como um resistor, fazendo com que a potência gerada seja dissipada na forma de calor, os chamados  hot-spots (pontos quentes), que ao longo prazo podem danificar os painéis solares.

Módulos Fotovoltaicos Convencionais
Módulos Fotovoltaicos AE SMART Hot-Spot Free

Estudos realizados pelo instituto alemão de tecnologia Fraunhofer CSP, de acordo com a IEC61215, mostrou que essa tecnologia é capaz de reduzir os riscos de segurança causados pela alta temperatura, eliminando o superaquecimento e atendendo aos requisitos de operação do módulo à temperatura a 85°C.

Outro resultado importante mostra que o módulo resistente ao sombreamento pode gerar 30% mais potência quando comparado com um módulo tradicional de 60 células e até 80% mais potência se comparado com um módulo tradicional de 72 células.

Com isso, a tecnologia Hot-Spot Free é capaz de reduzir drasticamente a temperatura nas células de ponto quente para abaixo de 85°C dos atuais 160°C num módulo comum, eliminando assim os riscos potenciais de segurança, como incêndio e degradação de material, bem como garantindo vida útil mais longa e retornos mais elevados e satisfatórios.

Além disso, essa tecnologia previne quedas bruscas na saída do módulo causadas por pontos quentes ou sombreamento do módulo e, com otimizador inteligente, reduz a incompatibilidade de corrente e tensão para aumentar significativamente o retorno geral para instalações de telhado e solo.

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