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Análise de desempenho dos módulos fotovoltaicos Deepblue da JA Solar

A capacidade de geração de energia do módulo DeepBlue 3.0 foi superior a de um painel de alta corrente

Autor: 4 de novembro de 2021Artigos técnicos
Análise de desempenho dos módulos fotovoltaicos Deepblue da JA Solar

As informações abaixo foram divulgadas (em inglês) originalmente no site PV Tech. Reprodução no Brasil autorizada pela JA Solar.

Para estudar e verificar o desempenho da geração de energia e da temperatura operacional de diferentes tipos de módulos, a JA Solar e a TÜV NORD realizaram um teste de rendimento de energia de um ano (fevereiro de 2021 a fevereiro de 2022) em uma usina experimental localizada em Yinchuan, na China.

Agora que os dados semestrais estão disponíveis, apresentam-se a seguir os dados relevantes deste estudo.

Informações do projeto

O projeto está localizado em Yinchuan, onde se encontra um clima continental temperado com um ambiente árido, com horários de pico anuais médios de 1650 kWh / m2 (nível horizontal), duração média anual de luz solar de 2800 a 3000 horas e uma temperatura média anual de 8,5 ℃. Yinchuan é uma das regiões da China com a maior irradiação solar e um espectro solar muito próximo do padrão AM1.5. O projeto de teste é mostrado na Figura 1.

Figura 1: Projeto-piloto executado pela JA Solar e pela TÜV NORD.

Figura 1: Projeto-piloto executado pela JA Solar e pela TÜV NORD.

A planta-piloto está equipada com um conjunto de módulos monofaciais DeepBlue 3.0 (wafer de silício de 182 mm) e um conjunto de módulos monofaciais de alta corrente (Isc > 18 A), com uma potência instalada de aproximadamente 7 kW (medido pelo laboratório de teste de campo) para cada conjunto e um inversor de 20 kW para ambos os conjuntos (consistindo em entrada MPPT bidirecional, uma direção para cada conjunto, com corrente máxima de entrada de 25 A). 

Uma estrutura de suporte fixa com um ângulo de inclinação fixo de 40° é adotada para a instalação, cerca de 1 metro acima do solo. 

Além do sistema de monitoramento ambiental, o projeto está equipado com medidor de irradiância, medidor de corrente contínua de alta precisão e sensor de temperatura.

Para eliminar o efeito dos inversores no desempenho de geração de energia dos diferentes módulos, apenas os dados do medidor CC são usados ​​para a análise.

Comparação de desempenho de geração de energia

O desempenho do rendimento energético dos módulos JA Solar 182 e dos módulos de alta corrente entre fevereiro de 2021 e agosto de 2021 é mostrado na Figura 2. 

O rendimento energético médio diário desses dois tipos de módulo é 4,88 kWh / kW e 4,79 kWh / kW respectivamente, com os módulos de 182 mm ultrapassando os módulos de alta corrente em cerca de 1,9%. 

Também podemos ver que quando a intensidade de irradiação aumenta (tempo ensolarado, especialmente de maio a julho), o rendimento energético dos módulos de 182 mm é 2,5% maior ou mais do que aqueles com alta corrente. 

A capacidade de geração de energia dos módulos fotovoltaicos varia com o coeficiente de temperatura de degradação de energia, temperatura de trabalho e desempenho de geração de energia em um nível de baixa irradiância. 

Embora ambos os tipos de módulos sejam baseados em células solares mono-PERC tipo P cortadas ao meio (halfcell), cada um deles tem uma corrente operacional diferente de acordo com a diferença nos tamanhos de wafer. 

O módulo de alta corrente emprega um design 12BB, enquanto o módulo JA Solar de 182 mm usa um design 11BB otimizado. 

Teoricamente, como a perda de resistência interna dos módulos de 182 mm é relativamente menor, as diferenças no desempenho de geração de energia dos dois tipos de módulo são causadas pela diferença na perda de resistência interna e sua diferença resultante na temperatura operacional.

Figura 2: Dados comparados entre o módulo 182 mm da JA Solar e o módulo de alta corrente.

Figura 2: Dados comparados entre o módulo 182 mm da JA Solar e o módulo de alta corrente.

A fim de verificar e analisar as diferenças de temperatura de operação do módulo causadas por diferentes correntes de operação, extraímos os dados de temperatura de operação e a intensidade de radiação correspondente dos dois tipos de módulo em climas ensolarados e de alta irradiância. 

De acordo com os dados mostrados na Figura 3, é claro que a temperatura operacional média do módulo de 182 mm  é 1,7 ℃ mais baixa do que a do módulo de alta corrente, com a diferença de temperatura máxima sendo de 4 ℃ a 5 ℃. 

Quando a intensidade da radiação diminui, tanto a corrente de operação quanto a temperatura dos módulos são reduzidas de acordo, resultando em uma diferença menor na temperatura de operação dos módulos com diferentes níveis de corrente. 

Portanto, a diferença na temperatura de operação deriva principalmente da intensidade da radiação. Isso demonstra que a vantagem dos módulos de 182 m na geração de energia de maio a julho se deve ao aumento da diferença de temperatura de operação entre os dois tipos de módulos. 

De acordo com a análise teórica, a corrente operacional excessiva de um módulo causará um aumento significativo na perda de calor na superfície de contato do metal da célula, zona de solda e barramento, e o aumento na perda de calor levará a um aumento na temperatura de operação, o que também foi verificado por análises anteriores com base em dados de temperatura operacional de módulos completos e meio.

Canal Solar

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Equipe de Engenharia do Canal Solar

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