ESTUDO DO EFEITO DE ACÚMULO DE SUJEIRA NA GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA
Por: GabriellySS • 4/10/2022 • Projeto de pesquisa • 1.488 Palavras (6 Páginas) • 108 Visualizações
ESTUDO DO EFEITO DE ACÚMULO DE SUJEIRA NA GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA
Gabrielly Silva Sousa
Resumo: A eficiência energética dos sistemas fotovoltaicos é influenciada por fatores externos, que reduzem o fluxo de radiação solar incidente nas células dos painéis solares, dentre os quais se deve considerar seu nível de sujidade. Este trabalho tem como objetivo investigar o efeito da sujeira sobre a produção de energia dos painéis fotovoltaicos, considerando os dejetos de pássaros e a poeira acumulada uniformemente sobre a superfície das placas.
Palavras-chave: Geração fotovoltaica; Painel fotovoltaico; Eficiência energética.
INTRODUÇÃO
A energia solar fotovoltaica vem se tornando uma das principais fontes de energia elétrica utilizadas no Brasil (Silva et al., 2021). Segundo o relatório da REN21, as instalações anuais de energia solar fotovoltaica no Brasil em 2021 foram 31 GW, 68,6% acima do que em 2019.
Para maximizar a produção de energia fotovoltaica, deve-se evitar os fatores de perdas que reduzem a eficiência energética dos sistemas fotovoltaicos. Dentre eles, pode-se destacar o acúmulo de sujeira nos painéis, que contribui para reduzir a radiação solar incidente através da obstrução da luz (Araújo et al., 2020). A poeira é a forma mais comum de sujeira que pode influenciar no desempenho dos painéis fotovoltaicos (Júnior et al., 2018). Há diversos tipos de poeiras com diferentes granulometrias (Maghami et al., 2016). O acúmulo de poeira depende das condições ambientais do local, do posicionamento das placas e da incidência de ventos e chuvas (Sarver et al., 2013).
O presente trabalho tem como objetivo avaliar a perda de eficiência energética dos painéis fotovoltaicos, devido ao acúmulo de sujeira. Foram consideradas duas formas distintas de sujidade. No primeiro caso, se considerou o acúmulo de poeira de baixa granulometria, depositado uniformemente sobre os painéis solares, como normalmente ocorre nas condições ambientais, principalmente no período de seca, em que há uma maior concentração de partículas dispersas no ar. No segundo caso, se considerou o acúmulo de fezes de pássaros sobre os painéis fotovoltaicos, que causam obstrução total da incidência dos raios solares na área recoberta pelo dejeto.
MATERIAL E MÉTODOS
Para realização deste estudo, foram usados dois painéis solares policristalino de 60W. Um dos painéis foi mantido limpo, para permitir avaliar a perda de eficiência no painel submetido a sujidade, considerando o mesmo posicionamento em relação ao Sol e o mesmo nível de radiação solar incidente.
No primeiro experimento, foi utilizado uma fina película de plástico filme de PVC para recobrir os dois painéis fotovoltaicos, sendo que um foi mantido limpo e o outro foi submetido a um certo acúmulo de poeira de baixa granulometria ao longo do tempo.
A radiação solar incidente sobre as placas foi medida utilizando o medidor SM-206. As informações sobre a máxima potência produzida por cada painel, foram obtidas através de um módulo de aquisição e controle, mostrado na figura 1. Este módulo foi desenvolvido no laboratório de Automação e Controle do IF Goiano - Campus Rio Verde, e permite variar a tensão nos terminais dos painéis solares e obter as curvas P-V de dois módulos fotovoltaicos, em um intervalo de tempo de 20 segundos.
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Figura 1. Módulo de aquisição e controle.
Após a aquisição dos dados, foram removidas as películas de plástico filme, que envolviam as superfícies das placas, para medição da massa de
poeira acumulada, através de uma balança de precisão, de forma a obter a concentração de poeira por unidade de área, em gramas/metros2.
O segundo experimento foi usado para investigar o efeito do acúmulo das fezes de pássaros sobre os painéis fotovoltaicos. Para emular as fezes de pássaros foi empregado um polímero natural, feito de maisena e outros ingredientes. A área ocupada por cada polímero foi medida através do software ImageMeter, conforme mostrado na figura 2.
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Figura 2. Medição da área dos dejetos através do software ImageMeter.
Durante este experimento, a cada dois polímeros, aleatoriamente posicionados sobre a placa, foi realizada uma aquisição, utilizando-se o módulo da figura 1, para medir a máxima potência em ambas as placas e determinar a perda da eficiência devido ao acúmulo das fezes de pássaros.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os experimentos foram realizados dentro do IF Goiano – Campus Rio Verde. Os módulos fotovoltaicos foram posicionados na direção norte, com uma inclinação de 35 graus. Os experimentos foram realizados a partir das 16 horas, devido às condições do tempo, que não estavam favoráveis em outros horários.
Na figura 3 é mostrado os painéis fotovoltaicos durante a realização dos experimentos, em que se verificou a influência da poeira e das fezes de pássaros.
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Figura 3. (a) Placa fotovoltaica com deposição de poeira; (b) Placa solar com dejetos.
No primeiro experimento, usado para investigar o efeito de acúmulo de poeira sobre o painel fotovoltaico, foram obtidas as curvas de potência dos dois painéis, de forma concomitante, conforme mostrado na figura 4.
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Figura 4. Curva de potência dos painéis fotovoltaicos.
Neste experimento, foram realizadas três etapas de medição com intervalo de 15 minutos. Na tabela 1 são apresentados os dados sobre a radiação solar incidente e a máxima potência registrada em ambas as placas fotovoltaicas.
Tabela 1. Dados sobre a máxima potência e radiação solar incidente.
Medida | Placa Limpa | Placa suja |
1 | Radiação =460 W/m2 Pmax = 18,00W | Radiação =460 W/m2 Pmax = 14,24W |
2 | Radiação =450 W/m2 Pmax = 17,38W | Radiação =450 W/m2 Pmax = 14,65W |
3 | Radiação =430 W/m2 Pmax = 17,17W | Radiação =430 W/m2 Pmax = 14,17W |
A densidade de poeira acumulada na placa foi determinada por meio de uma balança de precisão considerando a área ocupada pelas células fotovoltaicas. Seu valor foi de 1,95 g/m2
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