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18/04/2020 às 04h05
A importância da temperatura para os sistemas fotovoltaicos

importância da temperatura para os sistemas fotovoltaicos

O Brasil possui uma das matrizes elétricas mais renováveis do mundo, devido à grande disponibilidade de recursos naturais. Graças a sua ideal geolocalização, o território brasileiro possui grande potencial para utilização de energia solar, por meio dos sistemas fotovoltaicos.

A geração fotovoltaica está baseada na utilização de módulos fotovoltaicos, formados por células fotovoltaicas, fabricadas com a utilização de materiais semicondutores, como o silício, capaz de converter a energia solar – fótons –, em eletricidade.

As células fotovoltaicas são sensíveis à sua temperatura de operação, o que influencia a eficiência da conversão de energia, pois afeta as propriedades elétricas dos semicondutores além de outros componentes das células. Essa temperatura de operação é função da temperatura ambiente, da radiação solar incidente, da velocidade e direção dos ventos, da composição físico-química das células e da capacidade da sua estrutura metálica de sustentação dissipar calor. A eficiência energética diminui com o aumento da temperatura, sendo mais significativa esta redução em locais onde a temperatura ambiente já é elevada.

energia fotovoltaica

Imagem 1. A energia fotovoltaica é renovável e contribui com o meio ambiente

A potência máxima em Watts (Pmax) que um painel solar pode fornecer é definida pela potência medida em condições de laboratório pré-determinadas, conhecidas como Condições Padrão de Teste, Standard Testing Conditions (STC). O objetivo das STC é uniformizar as medições dos painéis solares permitindo a comparação entre painéis solares fabricados em diferentes locais no mundo. Em laboratórios adequados uma placa solar é submetida a ensaios onde a temperatura ambiente é de 25 °C, sendo essa a temperatura STC.

Como vimos que a eficiência de um painel solar diminui com o aumento da sua temperatura, será necessário corrigir o valor de sua Pmax em relação a temperatura do local onde ele estiver instalado, levando-se em consideração ainda o aquecimento dessas placas diretamente expostas à luz do sol durante várias horas, o que pode significar que a sua temperatura será ainda maior do que a do ambiente. Desta forma será muito importante considerar o valor do coeficiente de temperatura de Pmax, que nos informa a perda de potência associada a cada °C de elevação de temperatura a partir de 25°C (temperatura do painel em condições padrão de ensaio (STC)).

painel fotovoltaico

Imagem 2. A temperatura no painel fotovoltaico pode ser muito superior à temperatura ambiente

A temperatura impacta todos os componentes de uma instalação elétrica, sendo importante em alguns casos refrigerá-los. O fato das células solares utilizarem elementos semicondutores, associado à sua exposição ao tempo, torna a sua temperatura de operação um fator crítico para a eficiência da conversão da luz solar em eletricidade.  Além da influência do local onde se encontram instaladas, as condições de outros componentes dos sistemas fotovoltaicos, como cabos, conectores e inversores, também podem ocasionar aumentos de temperatura, o que deve ser evitado.

A temperatura de operação das células fotovoltaicas influencia a eficiência da conversão de energia uma vez que afeta as propriedades elétricas dos semicondutores e outros componentes das células. Essa eficiência diminui com o aumento da temperatura, sendo mais significativo em locais onde a temperatura ambiente já é elevada, sendo influenciada também por outros fatores como a irradiância e o vento. Além de reduzir a eficiência da conversão de energia, a elevação da temperatura diminui a vida útil das células fotovoltaicas.

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