Um grupo de cientistas do Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Cingapura mostrou que a combinação de painéis bifaciais e rastreadores de eixo único é a melhor maneira de alcançar o menor custo nivelado de energia em projetos de energia solar baseados na tecnologia do silício cristalino.
No estudo Global Techno-Economic Performance of Bifacial and Tracking Photovoltaic Systems, publicado em Joule, acadêmicos disseram que seus testes mostraram que a combinação mencionada acima pode garantir desempenho até 35% maior que os sistemas convencionais.
Parâmetros
O grupo analisou a lucratividade de usinas solares monofaciais e bifaciais instaladas em todo o mundo, com sistemas de monitoramento de inclinação fixos, de um e dois eixos. Ele disse que a irradiância horizontal global média diária para vários locais do mundo foi obtida do Clouds e do Sistema de Energia da Terra Radiante da NASA (CERES).
A equipe de pesquisa calculou a irradiância normal direta (DNI) e a irradiância horizontal difusa (DHI) usando a abordagem de Orgill-Hollands, que estima a fração difusa usando o índice de clareza como única variável. Os valores médios diários de temperatura ambiente e albedo também foram incluídos como parâmetros.
Medidas
Os pesquisadores assumiram que as fileiras dos módulos na usina solar são espaçadas adequadamente para que as perdas causadas pelo sombreamento sejam apenas marginais. Sua análise não considerou o sombreamento causado pelos sistemas de montagem na parte traseira dos painéis.
«A influência que o espaçamento entre linhas exerce sobre outros fatores de custo, como trabalho de preparação do local, fiação, cercas etc., também foi negligenciada neste trabalho», explicaram os pesquisadores. “Não consideramos políticas governamentais; isso pode ter uma grande influência no LCOE e, portanto, determinar se é rentável instalar um sistema fotovoltaico em um determinado local”.
As perdas de solo e os custos de transporte também foram excluídos como parâmetros para a análise.
Para projetos construídos com módulos de inclinação fixa, os acadêmicos consideram uma altura de 0,6m entre a borda mais baixa dos painéis e o solo, enquanto para projetos instalados com rastreadores essa altura é assumida como 1m. Os módulos para medição de campo foram fornecidos pelo fabricante chinês Longi e foi feita uma comparação entre instalações com módulos monocristalinos de face única da PERC com potência frontal de 310 W e painéis bifaciais do mesmo tipo com potência frontal de 305 W. A eficiência dos inversores e outras perdas na instalação fotovoltaica foram consideradas de 96% e 3%, respectivamente.
Primazia do eixo único
«Todas as combinações de rastreamento e sistemas bifaciais melhoram o desempenho, e são possíveis melhorias de mais de 50% em latitudes muito altas», escreveu o grupo. “Em geral, com a mesma estrutura de montagem, a configuração bifacial excede a configuração monofacial. As configurações do rastreador superam significativamente as configurações de inclinação fixa, com instalações de rastreador de dois eixos com desempenho marginalmente superior a um eixo. ”
Os cientistas disseram que as instalações de rastreadores de eixo único têm 10% a mais de custos do sistema do que os sistemas convencionais de inclinação fixa monofacial, enquanto as instalações de rastreadores de dois eixos podem ser de 30 a 60% a mais caras. «Esses custos consideravelmente mais altos para sistemas de rastreamento de dois eixos se devem principalmente ao alto custo de sua estrutura de montagem», eles explicaram.
As vantagens de custo e desempenho de sistemas bifaciais suportadas pelo uso de rastreadores de eixo único aumentam quando os locais do projeto estão em altas latitudes.
«Em geral, as propriedades de rastreamento dos sistemas monofacial-1T levam a uma redução considerável no LCOE em comparação com os sistemas de inclinação fixa bifaciais (que atingem valores de até 21%)», concluíram os cientistas. «No entanto, apenas para locais próximos aos polos, as propriedades dos módulos bifaciais para capturar a luz de ambos os lados se tornam mais influentes e resultam em valores mais baixos de LCOE».
O LCOE para projetos de rastreadores bifaciais de eixo único é o mais baixo para 93,1% da área terrestre analisada, enquanto as usinas de rastreadores monofaciais de eixo único atingem o segundo menor LCOE, com 87,9% da área analisada.
«Portanto, na atual situação do mercado, os sistemas de eixo único são rentáveis e preferíveis», concluíram os acadêmicos.
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