Muito se fala sobre painéis bifaciais e como os mesmos podem produzir até 30% mais energia que os módulos monofaciais. A tecnologia bifacial é fascinante e com muito potencial, mas pouco se fala das condições de projeto necessárias para que o ganho bifacial de fato seja aproveitado e convertido em mais geração.
Geralmente, quando se fala de painéis bifaciais, fala-se muito do albedo e da necessidade de garantir um solo que possa refletir a irradiância proveniente do sol. Este é com certeza um parâmetro importantíssimo nos projetos com painéis bifaciais, mas para que de fato ocorra aproveitamento do Ganho, é preciso garantir ainda que a irradiância refletida pelo solo incidindo na parte de trás do painel seja o mais uniforme possível.
Caso a irradiância que atinja o painel não seja uniforme, tal como a parte frontal que é limitada pelo desempenho das piores células, haverá limitação de corrente já que as células recebendo menor quantidade de irradiação limitarão as células recebendo uma quantidade maior de irradiação. Garantir que a parte de trás do painel esteja recebendo irradiação suficiente e de maneira uniforme pode ser desafiador e tornar o projeto mais complexo.
Trago alguns pontos que precisam ser considerados em projetos fotovoltaicos em geral, mas que devem ser avaliados em sistemas com painéis bifaciais com maior atenção. Busco compartilhar alguns aspectos importantes sabendo que este texto de maneira alguma esgota a complexidade e a discussão sobre esse tema.
1) Ground Cover Ratio (GCR)
Este parâmetro é a razão entre a área de módulo e a área total disponível para o projeto, ou seja, quanto mais módulo se coloca em uma mesma área, maior o GCR. Com os custos de sistemas fotovoltaicos decaindo, tem se tornado uma tendência trabalhar com GCRs cada vez mais altos.
Mas para painéis bifaciais, isso pode significar não aproveitar realmente o potencial do Ganho pois isso significa que menos irradiação chegará até o solo e, portanto, menos irradiação será refletida para a parte de trás dos módulos.
Por conta deste fato, GCRs altos geralmente não são recomendados em projetos de solo com painéis bifaciais e precisam ser cuidadosamente levados em consideração nesses projetos;
2) Pitch
O pitch é a distância entre as fileiras de módulos e possui uma relação direta com o GCR, já que GCRs altos implicam em maior densidade de módulo e, portanto, menor distância entre as fileiras e vice-versa. Pelas mesmas razões de que altos GCRs devem ser evitados, valores de pitch baixos também devem ser cuidadosamente analisados para não diminuir consideravelmente a quantidade de irradiação refletida;
3) Relação DC/AC
Como os módulos não produzem sua máxima potência em todos os momentos do dia e a potência em STC dificilmente é atingida em condições reais de funcionamento, colocar mais potência de painel que a potência de inversor é uma prática comum e até recomendada para aumentar a geração de energia.
Entretanto, em dias com alta irradiação, a potência produzida pelo conjunto de módulos costuma superar a potência de saída do inversor em alguns momentos do dia e ocorrem as chamadas perdas por clipping. O clipping é quando o inversor limita a geração dos módulos próximo ao horário de maior irradiância.
O horário com maior irradiância incidente é também o horário com maior irradiância refletida e caso o projeto não seja dimensionado corretamente, a geração extra produzida pelo Ganho Bifacial poderá não ser aproveitada pois será limitada pelo inversor. Exatamente por isso, recomenda-se que o overload não seja tão alto em projetos com esta tecnologia.
4) Altura do painel em relação ao solo
Quando inclinado, a parte de baixo do painel, a mais próxima em relação ao solo, deve estar a uma altura suficiente acima do solo (algumas fontes falam em 0,5 metro, enquanto outras, em 1 metro, mas para se ter uma boa noção da altura ideal, somente através de simulações com softwares fotovoltaicos) para garantir uniformidade na irradiação que chega na parte de trás.
Quanto maior a elevação em relação ao solo, maior a uniformidade da irradiação que chega na parte traseira do painel e também maior a quantidade de irradiação que chega até o solo e é refletida para a traseira do painel.
5) Estruturas próprias para módulos bifaciais
As estruturas para painéis bifaciais também devem possuir um design especial. Assim como não é recomendado que haja qualquer tipo de sombreamento na parte frontal, a parte traseira também não deve receber sombreamento.
As estruturas de solo comuns para painéis monofaciais contam com perfis que atravessam a traseira do painel perpendicularmente e se utilizadas com módulos bifaciais, bloqueiam a irradiância de algumas células e contribuem para a limitação de corrente da parte de trás.
Exatamente por isso, em estruturas solo próprias para painéis bifaciais, os perfis não bloqueiam a parte traseira e possuem espessura menor, pensada para não causar nenhum tipo de sombreamento;
6) Maior densidade de MPPTs por kWp
Como a irradiância traseira não é uniforme e varia com a posição do painel na fileira, supondo irradiação frontal uniforme em toda a string, o módulo com menor ganho limita todos os outros módulos. Para diminuir o alcance dessa limitação, recomenda-se a utilização de uma quantidade maior de MPPTs, visando impedir que mismatches entre as strings limitem significativamente a geração.
Os pontos aqui citados demonstram a complexidade de projetos com painéis bifaciais e a necessidade de considerar uma grande quantidade de variáveis no momento de projetar seu sistema fotovoltaico com esta tecnologia.
Aspectos de projeto considerados importantes como altura em relação ao solo, densidade de MPPTs por kWp, estruturas apropriadas, relação DC/AC, GCR e pitch são ainda mais sensíveis em projetos com tecnologia bifacial pois influenciam diretamente na quantidade de irradiação refletida, bem como na sua uniformidade, influenciando diretamente o Ganho Bifacial e a quantidade de energia gerada, consequentemente.
Lembrando que após a avaliação cuidadosa destes aspectos técnicos, é preciso avaliar a viabilidade do projeto, seu LCOE, entre outros pontos e etapas importantes.
Respostas de 4
Excelente artigo Lia……parabéns por compartilhar informações que em muitas vezes podemos não se atentar com tanta frequência.
Boa tarde!
Parabéns pelo artigo. Tenho algumas questões para esclarecer, se for possível.
1- A questão do sombreamento na parte traseira. Observei, que o painel tem a caixa de conexões, praticamente cobrindo uma célula.
2 – A questão do mismatch. não poderia ser resolvida com Otimizadores de Potência?
3 – A parte traseira dos módulos, são ligadas em MPPT’s exclusivos, ou seja separados da parte frontal?
Obrigado.
Cara colega, interessante sua abordagem no uso deste tipo de placa. No entanto faltou sugerir a medição de irradiação para se ter o ponto ideal e também a altura. Sabe-se porem que aplicabilidade destes módulos aumentam o custo do sistema podem desencorajar possíveis interessados. Outro ponto que achei interessante e realmente fiquei surpreso foi pelo fato de incentivo do uso de sobrecarga mesmo que controlada. Para mim, sobrecarga é alguma coisa acima da carga normal e por lógica deve ser prevista para uso por tempo limitado e não como característica de uso normal. Pela pesquisa que fiz, os fabricantes de inversores definem que uso de sobrecarga que esta disponível mas seu uso aumenta consideravelmente as perdas diminuindo sua vida útil. Aliás escrito em manuais inglês, até a garantia pode ser negada se constatado o uso contínuo.
Agradeço a você por divulgar conhecimento e aguardo sua próxima publicação
Bom artigo ! Acrescento a observância dos materiais dispostos no solo, vide tabela de refletividade, qt mais refletivos mais preocupação com a geração excedente devemos ter.