Abril 05, 2020

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Entenda os módulos solares bifaciais

Introdução

Você sabe o que são módulos solares bifaciais? Como o próprio nome já diz: são módulos que têm duas faces. Mas o que isso significa? Qual é a diferença entre os módulos bifaciais e convencionais?

Com o objetivo de aumentar a geração de energia nas usinas fotovoltaicas, recentemente diversos fabricantes mundiais passaram a oferecer módulos solares que podem receber luz dos dois lados. Isso parece estranho, uma vez que a luz solar sempre incide pela parte superior do módulo. Entretanto, é fato que existe uma certa quantidade de luz difusa e refletida do solo que pode ser aproveitada pela parte traseira do módulo, desde que ele esteja preparado para gerar energia com sua parte traseira. 

Os módulos bifaciais podem oferecer aumento de eficiência de até 30% sobre os módulos convencionais. Entretanto esse aumento depende do modo de instalação (altura do solo, ângulo de inclinação) e também do tipo de solo. Um solo pouco reflexivo vai proporcionar pouco rendimento adicional. Um solo que reflete muita luz poderá oferecer um aumento expressivo na geração de usinas solares com módulos bifaciais. 

Módulos bifaciais servem apenas para usinas solares. Em instalações roof top (em telhados),  a parte traseira do módulo fica colada ou muito próxima do telhado, recebendo pouca ou nenhuma luz. Nesse caso o desempenho de um módulo bifacial seria comparável ao de um módulo convencional.

Figura 1: Módulo fotovoltaico cristalino bifacial: frente  e verso.

Células solares bifaciais

Para a fabricação de módulos solares bifaciais é necessário que as células solares sejam bifaciais. Vamos entender isso. 

As células solares convencionais recebem luz apenas em sua parte superior, na qual o silício fica exposto. Na parte traseira as células convencionais são metalizadas, ou seja, são recobertas com uma camada metálica (de pasta de prata) em toda a sua extensão, o que melhora as características elétricas (reduz as resistências ôhmicas da célula) mas impede a entrada de luz pela parte traseira. Isso não é bom nem ruim. Simplesmente as células solares sempre foram assim.

Figura 2: Célula monocristalina convencional: frente e verso.

Na busca pelo aumento da eficiência dos sistemas fotovoltaicos (esforço muito louvável) os fabricantes de células desenvolveram dispositivos que podem receber luz dos dois lados. A figura abaixo compara as estruturas das células fotovoltaicas convencionais e bifaciais. 

Figura 3: Comparação entre as estruturas físicas das células convencionais e bifaciais.

 

Figura 4: Célula fotovoltaica monocristalina bifacial: frente e verso

Construção dos módulos bifaciais

Se você já entendeu o que é uma célula cristalina bifacial, deve estar imaginando que a construção do módulo solar deve ser um pouco diferente. Os módulos convencionais possuem uma folha traseira (backsheet) composta de um plástico branco e opaco. Dessa forma a parte traseira não recebe luz. Diferentemente, os módulos bifaciais devem ser construídos com uma lâmina traseira de vidro no lugar do backsheet. Além do tipo de célula empregado, essa é a única diferença construtiva entre um módulo convencional e um módulo bifacial. 

Figura 5: Construção de um módulo solar bifacial.

Características dos módulos bifaciais

Os módulos bifaciais possuem características elétricas e dimensões físicas muito parecidas (ou mesmo idênticas) às dos módulos convencionais. A tensão de circuito aberto (VOC), que depende da quantidade de células, é semelhante nos dois tipos de módulos. O mesmo se pode dizer das demais características como corrente de curto-circuito (ISC), potência máxima (PMPP) e outras. O que muda então?

Os módulos solares têm sua potência de pico e suas demais características especificadas para uma condição padrão de teste (STC - Standard Test Condition) que corresponde a uma intensidade de luz de 1000 W/m2 e uma temperatura de teste de 25 oC. Nos módulos bifaciais, além das condições padronizadas em STC, que são obtidas através de um teste de flash, o fabricante informa quais poderão ser (aproximadamente) as características do mesmo módulo em diferentes condições de reflexão luminosa. 

A seguir vemos algumas características dos módulos bifaciais da família CS3U-370|375|380|385MB-AG da Canadian Solar, que são fabricados no Brasil. 

Na tabela encontramos as características tradicionais dos módulos, especificadas nas condições STC. A novidade é a presença de valores de potência, tensão e corrente que correspondem à captação de irradiação solar que pode ser até 30% superior nos módulos bifaciais quando comparados aos módulos tradicionais. Entretanto, como informa o fabricante, o desempenho superior depende do tipo de montagem (tipo de estrutura, altura, ângulo etc) e do coeficiente de reflexão do solo (albedo).

Conclusão

Os módulos bifaciais são uma boa aposta para usinas solares, pois captam luz em suas duas faces, e seu desempenho já vem sendo comprovado. O custo de um módulo bifacial não é muito superior ao de um módulo convencional e o desempenho adicional pode proporcionar desempenho e retorno econômico superiores nas usinas solares. Para sistemas fotovoltaicos em telhados os módulos convencionais ainda são a melhor opção.


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Last modified on Segunda, 15 Julho 2019 05:51
Marcelo Gradella Villalva

Especialista em sistemas fotovoltaicos. Doutor (PhD), Mestre e Graduado em Engenharia Elétrica. Docente e pesquisador da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC) da UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas. Diretor do LESF - Laboratório de Energia e Sistemas Fotovoltaicos da UNICAMP (http://www.lesf.com.br). Autor de mais de 200 artigos técnicos de alcance internacional nas áreas de eletrônica de potência e sistemas fotovoltaicos. É autor do livro "Energia Solar Fotovoltaica - Conceitos e Aplicações". Pioneiro em treinamentos em sistemas fotovoltaicos no Brasil. É coordenador do programa de Extensão em Energia Solar Fotovoltaica da UNICAMP (http://cursosolar.com.br), onde apresenta cursos de Introdução à Energia Solar Fotovoltaica, Projeto e Dimensionamento de Sistemas com PVSyst e Instalação e Integração de Sistemas Conectados à Rede Elétrica.

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