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ENERGIA SOLAR: POR QUE PRODUZIR DE 10% A 20% A MAIS?

Todos os sistemas fotovoltaicos, independente do quão bem projetados eles foram, apresentam um perda da energia gerada pelos painéis solares. Ao projetar um sistema solar, muitas vezes é inteligente dimensionar os componentes de modo que os painéis forneçam de dez a vinte por cento a mais de potência do que a classificação do inversor. Neste artigo, explico como o superdimensionamento de seu painel fotovoltaico pode maximizar a eficiência geral do sistema.

Todos os painéis solares e todos os inversores têm uma classificação de potência. Por exemplo, um módulo fotovoltaico de 315W, produz 315W. Um microinversor de 290W pode fornecer no máximo 290W de potência se esta potência estiver disponível.

Quando o painel produz mais energia do que o inversor pode suportar, o excesso de potência é “cortado”. Qualquer coisa acima da classificação de 290W, no nosso exemplo, não pode ser processada pelo inversor, portanto, se o painel de 315 W estiver produzindo exatamente isso em sua saída nominal, 25 watts serão desperdiçados pelas limitações de entrada do inversor.

Isto posto, você pode deduzir que a potência do painel não deve exceder a potência do inversor, porque desperdiçar energia geralmente é uma má ideia, não é mesmo? Bem… isso não é bem verdade!

Ao projetar um sistema solar fotovoltaico, você obterá o melhor retorno do seu investimento se dimensionar seus painéis com dez ou até vinte por cento a mais de potência em relação ao seu inversor. Não é muito lógico este raciocínio, mas é assim mesmo. Vamos lhe mostrar porque é assim que deve ser.

Por que superdimensionar sua string fotovoltaica

Antes de mais nade, um esclarecimento: Esta ideia de superdimensionamento de painéis se aplica apenas a sistemas ligados a rede, ou seja, on-grid. Os sistemas fora da rede ou off-grid têm diferentes considerações de dimensionamento – o inversor é dimensionado para corresponder à sua carga máxima para operar seus aparelhos, em vez de um uso diário médio. Portanto, as considerações de dimensionamento são diferentes e esta ideia não deve ser aplicado a sistemas off-grid.

Todos os equipamentos de um sistema fotovoltaico, são testados em condições de laboratório, portanto, em situação diferente da situação de uso cotidiano. Em condições cotidianas, um painel raramente produz o valor nominal de laboratório. Existem duas razões principais para isso: 

1. Perda de eficiência: Fatores do mundo real como temperaturas, sombreamento e poluição afetam a quantidade de luz que atinge seu painel. Isso pode fazer com que o painel produza abaixo de sua classificação.
2. Curva de produção: O array não produz uma quantidade consistente e contínua de energia ao longo do dia. A produção é uma curva, com menos produção no início da manhã e no início da noite e pico de produção ao “meio-dia solar”. Durante os períodos fora de pico, o painel não produz tanto quanto sua classificação de potência.

Condições de teste padrão vs. condições do mundo real

Quando os fabricantes testam os painéis para lhes dar uma classificação, eles o fazem em “condições ideais”:

• Dentro de laboratório, a uma temperatura média e controlada (cerca de 25°C)
• Com uma determinada quantidade de irradiância solar (1000 watts por metro quadrado) 
• Com um ângulo de incidência ideal de 90° (luz brilhando diretamente no painel)

Essas condições de teste padrão medem o que o painel é capaz em um ambiente perfeito, mas o mundo real raramente oferece essas condições ideais.

Na realidade, há uma série de fatores que podem reduzir a eficiência do painel:

• Altas temperaturas
• Ângulo de inclinação da string
• Hora do dia / posição do sol no céu
• Cobertura de nuvens e poluição
• Sujeira ou sombreamento

Em condições do mundo real, um painel de 315W raramente produz 315Watts de potência instantânea.

Nossa regra geral é estimar uma perda de eficiência de 10% para levar em conta as condições operacionais do mundo real. O número verdadeiro muda com base em seu ambiente local, mas 10% nos dá uma boa estimativa de linha de base.

Horas de sol e janela de pico de luz solar

Para que um painel solar atinja o pico de saída, o sol deve ser inclinado de forma que fique diretamente perpendicular à superfície do painel, permitindo que ele absorva o máximo de luz possível.

Isso só acontece durante uma janela estreita ao meio do dia. Conforme o sol se move no céu, o ângulo muda e menos luz incide sobre os painéis. Isso faz com que os painéis produzam menos energia.

Usamos o termo horas de sol para descrever este conceito. “Horas de sol” refere-se à quantidade de tempo que o sol fica na posição correta no céu para que a matriz possa gerar energia. As horas de sol são medidas com base em uma irradiância de 1.000 watts por metro quadrado – a mesma classificação usada para testar painéis sob condições de teste padrão.

A maioria dos lugares no Brasil obtém em média 5 a 6 horas de sol por dia e toda a produção significativa dos painéis vem dentro dessa janela curta. O gráfico de produção é uma curva em que a produção aumenta à medida que o sol avança cruzando o céu. Atinge um pico quando está bem acima e, em seguida, cai novamente no final da tarde.

A linha horizontal do gráfico representa o limite de entrada do inversor (Potência Máxima do Inversor). Qualquer produção acima da linha (a área laranja clara) é cortada ou desperdiçada.

A área azul, abaixo da linha de Potência Máxima do Inversor, representa a produção potencial inexplorada. Ao amanhecer e ao entardecer, o inversor é capaz de mais rendimento, mas o painel não está fornecendo potência suficiente para fazer uso total do potencial do inversor.

Nosso objetivo com o design do sistema é equilibrar a Produção desperdiçada com a produção potencial inexplorada. No gráfico, observe como a área de produção desperdiçada e produção inexplorada são aproximadamente iguais. 

Superdimensionando o array, você fará melhor uso da capacidade do seu inversor, produzindo mais potência em geral. Você deseja encontrar o “ponto ideal” onde obter a maior produção geral possível por cada centavo gasto em seu sistema – mesmo que isso signifique cortar um pouco mais de energia durante a produção máxima.

Ao projetar seu sistema, uma boa regra é que seus painéis solares devem entregar de dez a vinte por cento a mais de potência ao seu inversor. Em climas quentes, isso pode ser estendido em até trinta por cento, devido às maiores perdas de eficiência por conta das altas temperaturas. Não esqueça: seus painéis solares produzem menos energia com o aumento da temperatura.