Estudos da IEA (Agência Internacional de Energia), apontam que, depois da irradiação solar, a sujeira é o fator que mais impacta a eficiência dos painéis solares, com perdas estimadas entre 3% e 5% ao ano. Além disso, os resíduos acumulados aumentam a temperatura dos módulos, o que pode comprometer sua durabilidade e elevar os custos operacionais.
Para enfrentar o desafio das perdas de eficiência em sistemas fotovoltaicos causadas pelo acúmulo de sujeira, pesquisadores do Future Grid, núcleo que integra o Centro de Competência Embrapii em Smart Grid e Eletromobilidade do Lactec, sob coordenação de Rodrigo Riella, desenvolveram o Solo (Sistema de Detecção de Perdas por Sujidade).
O projeto, liderado por Natália Menezes, responsável pelo estudo, e Eduardo Massashi Yamao, coordenador técnico do projeto e especialista em IA do Lactec, utiliza IA (inteligência artificial) para monitorar em tempo real o desempenho de sistemas fotovoltaicos, identificando automaticamente quando a queda na geração de energia é causada pelo acúmulo de sujeira.
Inteligência artificial para monitoramento preciso
A inovação do Solo conta com a presença de algoritmos de machine learning treinados a partir de dados obtidos em um setup experimental altamente instrumentado.
O sistema desenvolvido no projeto leva em conta as variações sazonais e os impactos que eventos climáticos, como estiagens prolongadas ou queimadas, podem ter sobre a eficiência dos painéis solares.
Embora esse recurso ainda esteja em fase de validação, os pesquisadores utilizam uma metodologia de poluição artificial para simular diferentes níveis de sujeira sobre os módulos fotovoltaicos.
Com isso, é possível mapear o desempenho dos painéis em diversos cenários e construir curvas de eficiência que representam, de forma precisa, o comportamento dos sistemas ao longo do ano, contemplando desde períodos de alta irradiação até condições mais críticas de acúmulo de resíduos.
Atualmente, o Solo emite alertas automáticos em formato binário, indicando a necessidade de limpeza dos módulos. A expectativa é que, até o final do projeto, o sistema seja capaz de classificar os níveis de sujidade, permitindo uma gestão mais precisa e eficiente.
Um sistema acessível e escalável
A base de funcionamento do Solo está na coleta e análise de uma ampla gama de dados operacionais e ambientais. Diversos instrumentos, como estação solarimétrica padrão EPE, piranômetro, anemômetro, sensores de temperatura e umidade, além de câmeras, alimentam os algoritmos de aprendizado de máquina com informações detalhadas sobre as condições reais de operação.
Esses dados são cruzados com os parâmetros elétricos dos sistemas, incluindo a curva de produção de energia, permitindo que o software identifique com precisão os níveis de sujidade que afetam o desempenho dos painéis.
A aquisição desses dados e a integração dos sensores utilizados no sistema são coordenadas por Patryk Henrique da Fonseca, que atua diretamente na estruturação e monitoramento dos dispositivos que compõem o setup experimental do projeto.
Projetado para ser uma solução flexível, o programa pode ser instalado tanto em sistemas residenciais quanto em grandes usinas solares. Seu funcionamento é baseado em um hardware externo, equipado com sensores que monitoram tensão, corrente e temperatura dos módulos fotovoltaicos, tudo isso sem depender de conexão direta com os inversores.
A proposta é que o sistema seja interoperável, ou seja, compatível com diferentes configurações de equipamentos, com possibilidade de, no futuro, ser embarcado diretamente em novos dispositivos do setor. Além de evitar limpezas desnecessárias ou tardias, o sistema contribui para o aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos de operação, maximizando a eficiência energética das instalações solares.
Isso se torna especialmente relevante em grandes empreendimentos, onde cada ponto percentual de perda pode representar prejuízos financeiros expressivos. Por enquanto, os testes do Solo estão sendo realizados em um ambiente experimental controlado, que simula o funcionamento de usinas solares.
Projeto avança em pesquisa para se tornar solução comercial
Atualmente, o SOLO se encontra em estágio intermediário de maturidade tecnológica. A pesquisa começou no nível 2 da escala TRL (Technology Readiness Level) e, nesta fase, busca alcançar o TRL 4, estágio em que a tecnologia já foi validada em ambiente de laboratório. Para que possa ser disponibilizado comercialmente, o projeto ainda deverá evoluir até o TRL 9, quando o produto já estiver pronto para o mercado.
O desenvolvimento é viabilizado por meio da Unidade Embrapii do Lactec, com apoio de projetos de PDI (Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação) da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) ou de outros programas de fomento
Segundo os responsáveis pela pesquisa, os resultados obtidos até agora indicam um forte potencial para que o SOLO se transforme em uma solução comercial, podendo ser oferecido como equipamento, funcionalidade incorporada ou serviço especializado. Por enquanto, o foco segue sendo o aprimoramento técnico do sistema.
A equipe também avalia a possibilidade de integrar o Solo a sistemas automatizados de limpeza, permitindo que os alertas gerem ordens diretas para robôs autônomos realizarem a lavagem dos painéis. Essa funcionalidade, no entanto, está prevista para fases futuras da linha de pesquisa.
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