Christian Stefano Schuster, pesquisador da Universidade de Nova York, propõe uma nova técnica para calcular a inclinação angular ideal dos painéis fotovoltaicos para uma superfície plana em um local específico.
Conforme descrito no artigo » The quest for the optimal angular-tilt of terrestrial solar panels or their angle-resolved annual insolation», publicado no site ScienceDirect, a nova abordagem é baseada em vários conjuntos de dados de satélite de acesso livre, que Schuster afirma que eles podem abranger os níveis de insolação total de todo o céu com um espectro solar global que muda ao longo de muitos anos.
«Embora os perfis anuais de insolação resolvidos ao longo do tempo possam variar consideravelmente um do outro, o perfil do ângulo solar resolvido se mostra robusto às condições climáticas e é até independentemente do local para os painéis inclinados em latitude», disse ele.
Avaliação do espectro solar correto
Schuster enfatizou que, para obter a inclinação angular correta, os instaladores devem considerar não apenas a altitude geográfica, latitude e longitude de um local, mas também a rotação da Terra, a obliquidade, a excentricidade orbital e a translação do sol.
Ele também disse que temperaturas extremas, níveis mais altos de poluição do ar, intensificação da crise da água e dinâmica desastrosa dos rios também podem ter consequências para o espectro solar e o albedo zonal. «No final, o espectro solar real continua sendo o principal parâmetro a ser conhecido, porque todos os outros parâmetros dependem direta ou indiretamente dele», especificou o pesquisador.
Ele disse também que o modelo proposto é capaz de produzir perfis de irradiação realistas, mas não compatíveis com os dados de observação do mundo real. «Por exemplo, simulações individuais em locais próximos não se correlacionariam», disse ele.
No entanto, o novo método permite analisar com precisão o nível de insolação com base na inclinação angular, bem como na dependência do ângulo solar.
Comparação de espectros solares
Schuster usou seu método para comparar espectros solares médios de longo prazo em diferentes locais climáticos, como Trondheim (Noruega), Paris (França), Cairo (Egito) e Nairobi (Quênia), que foram escolhidos como representativos de diferentes características climáticas. “Enquanto o espectro de Nairobi experimenta qualitativamente a maior perda de energia no infravermelho próximo, os espectros de Trondheim e Paris são os que mais sofrem na faixa visível; por outro lado, o espectro do Cairo se parece mais com o padrão AM 1.5G, porque aparentemente difere dele apenas por um fator de escala de 0,6 ”, observa o documento.
O espectro solar do padrão AM 1.5G foi projetado pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA. É um dos dois padrões existentes definidos para uso no solo e foi projetado para módulos de estrutura metálica plana e possui uma potência integrada de 1000 W / m2.
Fatores ambientais
O autor do artigo afirmou que a inclinação angular ideal de um painel solar no solo pode ser verificada aumentando seu nível de insolação anual e que os dados de recursos solares também são um fator decisivo. Citou também gelo, neve, ciclos diários de calor e frio ou sujeira causados por poeira endurecida, areia, sujeira, pólen, folhas e quedas de pássaros como fatores ambientais que têm um grande impacto na produção de energia útil de um sistema de energia solar ao longo de sua vida útil.
“Se os fatores ambientais e as limitações da instalação impedirem uma definição ou aplicação clara da inclinação angular ideal, o nível anual de insolação poderá ser melhor explorado pela abordagem inversa: para uma determinada inclinação angular, as propriedades de reflexão do painel são otimizadas para o seu perfil anual de insolação com resolução angular, pois depende muito de fatores astronômicos ”, afirmou o pesquisador.
Schuster acredita que os resultados de seu estudo podem ajudar a desenvolver métodos inovadores de otimização de desempenho para a instalação de sistemas fotovoltaicos.
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