Caso prático dos impactos da sujidade em módulos fotovoltaicos

Qual o real impacto de se realizar ou não a limpeza preventiva nos painéis solares?
Qual o real impacto de se realizar ou não a limpeza preventiva nos painéis solares?
Figura 1 - Sujeira concentrada no painel. Imagem: Amara NZero/Divulgação

Muito se fala sobre a necessidade de limpeza periódica dos módulos fotovoltaicos como medida de manutenção preventiva, cujo objetivo é não reduzir a eficiência na captação da energia solar de uma usina fotovoltaica, mas ao mesmo tempo há muita dúvida sobre a periodicidade desta limpeza.

Em meados de 2017, 2018, ainda se falava muito no mercado que a própria chuva seria suficiente para a limpeza dos módulos fotovoltaicos – hoje se tem convicção que ajuda, mas não é suficiente para a grande maioria dos casos.

Mas o que dizem os fabricantes? Qual é o real impacto de se realizar ou não essa limpeza preventiva nos módulos fotovoltaicos? É um pouco do que discutiremos neste artigo, trazendo um caso prático sobre o impacto da sujidade nos módulos fotovoltaicos em um sistema em operação.

Quando tratamos do tema de limpeza dos módulos fotovoltaicos, o objetivo principal, obviamente, é o máximo aproveitamento na captação da irradiância solar pelo sistema de energia fotovoltaica instalado no local. Porém, essa manutenção também é necessária para que não tenhamos problemas relativos à garantia dos equipamentos e danos nos módulos fotovoltaicos.

Os chamados hotspots (pontos quentes) são ocasionados principalmente por microfissuras preexistentes e também por sujeiras concentradas em algum ponto do módulo, podendo danificar o equipamento em casos mais graves.

Casos de avarias causadas por hotspots com essa causa não são cobertos pela garantia dos fabricantes, ocasionando em um grande prejuízo para o cliente final, simplesmente pelo fato de não ter havido manutenção preventiva adequada, ou seja, houve a perda de geração e a perda do material. Isso sem falar no risco de situações extremas, onde esse hotspot pode inclusive ser o ponto inicial de  incêndio em um sistema fotovoltaico. No artigo disponível no nosso blog tratamos com mais detalhes deste efeito – https://amaranzero.es/academia/blog/enemigos-de-la-fotovoltaica-el-hotspot

Mas e com relação à limpeza, qual é a periodicidade que os fabricantes recomendam e qual é o tipo de limpeza que deve ser aplicada? Segue, abaixo, um print do manual de instalação de um fabricante de módulo fotovoltaico para exemplificação:

Figura 2 – Trecho do manual de usuário do fabricante Trina Solar a respeito da limpeza dos módulos fotovoltaicos

O sistema que apresentaremos como exemplo possui um inversor de 3 kWp e 10 módulos de 370 W, instalados em julho de 2021 no estado do Paraná. Desde então, o mesmo não havia passado por nenhuma manutenção preventiva de limpeza, após 2 anos e meio de operação.

De antemão, já podemos dizer que isto não é o adequado e que com certeza acabou impactando na eficiência do sistema fotovoltaico, sem falar no eventual risco corrido de ter ocorrido algum ponto quente que viesse a danificar o módulo.

Para se ter uma referência do impacto da sujidade no equipamento, pegaremos três referências de tempo no histórico de monitoramento do sistema:

  • Primeiros meses de operação, em agosto de 2021;
  • Dias antes da limpeza;
  • Dias após a limpeza, realizada dia 10/01/2024.

Isso para que tenhamos uma referência de quanto o sistema produzia inicialmente e quanto de fato a limpeza pode ter contribuído, já que comparar a potência dos módulos com 2 anos e meio de funcionamento com os primeiros momentos de operação em 2021 não seria 100% correto, devido a degradação natural que todos os módulos FV sofrem ao longo de sua vida útil.

Figura 3 – Geração diária em dez 2021, pouco tempo após o sistema instalado
Figura 4 – Geração diária em dez 2023, dois anos após a imagem acima, de 2021

Na figura 3 (dez-21), o sistema corriqueiramente ultrapassa os 20 kWh, chegando a 23, 24 kWh gerados no dia. Já na figura 4 (dez-23), poucos dias antes da limpeza realizada, vemos que dificilmente chegou-se sequer a 20 kWh na geração do dia, Mas além do impacto direto na geração diária de energia como vimos acima, podemos ver o impacto também na curva de potência do sistema fotovoltaico instalado, exemplificado nas ilustrações abaixo:

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Na primeira, temos a curva de potência do sistema em um dia nos primeiros meses da usina, onde pode-se observar que o sistema atingia seu limite de potência por volta das 09h30 e ficava nisso até por volta das 14h, o chamado clipping – quando o inversor limita a potência do sistema ao atingir sua potência nominal (neste caso, 3 kW).

Figura 5 – Curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2022

Já na segunda, vemos um dia de geração com pouquíssimo impacto de sombras ou oscilações, no dia anterior à limpeza e vemos que em nenhum momento houve o clipping, já que a potência de módulos sequer chegou aos 3 kW do inversor em algum momento durante o dia. Isto demonstra uma limitação na potência dos módulos, neste caso impactado principalmente pela sujidade sobre os mesmos.

Figura 6 – curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2024, antes da manutenção

Por fim, na curva abaixo, vemos um dia limpo de janeiro com o sistema poucos dias após a limpeza dos módulos, voltando a ocorrer o clipping de potência devido a limitação da máxima potência de saída do inversor, o que dá indícios de que a sujeira sobre os módulos fotovoltaicos estava limitando bastante a produção diária do sistema fotovoltaico no local.

Figura 7 – Curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2024, após a manutenção

Observando o mês de janeiro de 2024 (quando houve a limpeza) de forma completa, passados alguns dias de tempo nublado/chuvoso, vemos que já tivemos algo em torno de 10% de acréscimo na geração diária do sistema, como pode ser observado abaixo pela plataforma de monitoramento do fabricante de inversores:

Figura 8 – Gráfico de geração kWh/dia ao longo do mês de janeiro 2024
Figura 9 – Sistema após limpeza dos módulos FV

Último ponto e não menos importante, é fundamental que sejam contratadas empresas especializadas neste tipo de serviço ou que o integrador, que busca ampliar seu portfólio de atuação e queira gerar valor ao seu cliente, capacite-se para ofertar este tipo de serviço.

Pode parecer básico, mas ainda hoje vemos muitas situações de empresas prestando serviços de limpeza que, entre outras coisas: pisam nos módulos fotovoltaicos, não tomam cuidado com o horário de realizar este serviço (podendo gerar choque térmico com a diferença de temperatura da água) e que usam produtos abrasivos e não recomendados pelos fabricantes em seus manuais de operação e manutenção.

Ou seja, no intuito de melhorar a produção do cliente, acaba-se trazendo prejuízos ao cliente, que poderá deixar de usufruir da garantia padrão do fabricante do módulo fotovoltaico. Isso atrelado a importância de se utilizar todos os equipamentos de segurança individual e coletiva que um trabalho em altura(sobre um telhado,por exemplo) e com eletricidade  exigem.

Para concluir o artigo, uma informação extremamente relevante: considerando um sistema que foi dimensionado para gerar em torno de 450 kWh/médio por mês, 10% de impacto significa 540 kWh a menos gerados durante um ano. Ou seja, o impacto da sujeira representou o mesmo que o sistema ficar desligado por mais de mês inteiro durante o ano. E caso não fosse feita a limpeza, o normal é este percentual de perda aumentar com o acumulo da sujidade no módulo FV.

Referências:

Manual de usuário – Trina solar. Disponível em https://www.trinasolar.com/pt/resources/downloads

https://canalsolar.com.br/como-deve-ser-realizada-a-limpeza-dos-paineis-solares/


As opiniões e informações expressas são de exclusiva responsabilidade do autor e não obrigatoriamente representam a posição oficial do Canal Solar.

Imagem de Thiago Mingareli Cavalini
Thiago Mingareli Cavalini
Engenheiro eletricista graduado pela UNIOESTE( Universidade Estadual  do Oeste do Paraná) e pós graduado em Engenharia de Segurança do  Trabalho. Experiencia com projetos de BT e MT desde 2016 no setor  fotovoltaico nas fases de projeto e execução de sistemas de micro e minigeração distribuída. Desde 2018 atua como consultor de sistemas  fotovoltaicos, especificamente no suporte técnico pré e pós vendas.

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