Modelagem e Simulação de Usina Solar com Módulos Bifaciais
Mostramos sobre estudo de caso de usina solar bifacial modelada em dois softwares: PVSyst e Bifacial PUB (da Purdue University).
Existe uma forte tendência para a expansão do uso de módulos bifaciais nos projetos fotovoltaicos. Essa família de módulos é o popssível futuro na construção de usinas solares nos próximos anos. A principal vantagem do módulo bifacial é permitir a captação de luz pela parte traseira, algo que não é possível nos módulos convencionais.
A captação traseira é especialmente interessante nas usinas de solo, nas quais é possível o aproveitamento da luz refletida pela superfície — um fator relevante para projetos de energia solar para indústrias e empresas
Uma das principais dúvidas do mercado é sobre como prever o desempenho dos módulos bifaciais nos projetos de usinas solares.
Em suas folhas de dados, alguns fabricantes geralmente mostram, além das características em STC (condição padrão de teste), as características elétricas ampliadas dos módulos bifaciais, indicando seu comportamento quando recebem, tipicamente, um adicional de 30% de irradiação solar. Isso ocasiona diretamente o aumento da potência de saída e das correntes de curto-circuito e de máxima potência.
O desempenho de um módulo solar bifacial em operação está condicionado a diversos fatores, e sua determinação depende de medições feitas em campo ou simulações realizadas a partir de ferramentas de modelagem.
A modelagem de sistemas bifaciais é complexa e inclui fatores como o albedo, a distância do solo, o tipo de solo, a existência de objetos próximos, o uso de sistemas fixos ou com rastreadores e as características das células e dos módulos fotovoltaicos.
O albedo (ou coeficiente de reflexão) é a razão entre a luz refletida pela superfície e a luz incidente sobre ela. É medido em uma escala que vai de zero, para nenhuma reflexão por uma superfície perfeitamente negra, até 100%, para uma reflexão perfeita por uma superfície completamente branca.
Estudo de caso com modelagem em software
Como dito anteriormente, uma dúvida frequente no mercado é sobre a maneira de calcular ou prever o desempenho dos sistemas fotovoltaicos bifaciais na fase de projeto.
Programas de computador para a simulação de sistemas fotovoltaicos podem ser empregados para prever e estimar o desempenho de usinas solares com módulos bifaciais.
Uma usina solar de 53,88 MWp foi modelada pela equipe de engenharia da AE Solar no software PVSyst com as seguintes características:
- 97.950 painéis AE 545 W (53,38 MWp) mono e bifaciais
- Simulação com e sem tracker monoaxial
- Altura do solo: 1 m
- Bifacialidade: 70%
- Albedo: 20%
- Sem tracker: ângulo de inclinação de 30°
A modelagem em software teve como objetivo o conhecimento do ganho da bifacialidade, ou seja, o ganho energético da usina com módulos bifaciais em relação ao que seria obtido com a mesma usina se fosse construída com módulos convencionais.
Os resultados obtidos com o PVSyst indicaram uma geração de 82.485 MWh/ano com módulos convencionais e 86.318 MWh/ano com módulos bifaciais, representando uma geração adicional de 4,65%.
Para efeito de comparação, realizou-se também a modelagem da usina solar no simulador Bifacial PUB (Purdue University, Indiana).
Nas mesmas condições da simulação anterior, o Bifacial PUB forneceu um resultado superior, com ganho anual médio de 8,42% com módulos bifaciais.
O software também demonstrou que o ganho de bifacialidade aumenta com o ângulo de inclinação dos painéis solares e com a altura dos módulos em relação ao solo, além de apresentar relação quase linear com o albedo do terreno.
Um comentário importante é que o albedo é uma variável envolta de incerteza nos projetos. Neste estudo, foi estimado em 20%, porém a melhor opção seria sua mensuração direta no local de implantação da usina.
As simulações indicam que a combinação de rastreadores solares e módulos bifaciais pode elevar significativamente o ganho de geração, especialmente em projetos de grande porte voltados à geração de energia solar para empresas
Neste artigo apresentamos um estudo de caso de uma usina solar bifacial modelada nos softwares PVSyst e Bifacial PUB, com base em um projeto realizado com módulos bifaciais da AE Solar no Brasil.
A validação das ferramentas de simulação ainda requer estudos adicionais nas condições climáticas brasileiras, com uso de dados experimentais obtidos ao longo de períodos prolongados.
Quer implementar essa tecnologia e garantir o máximo retorno no seu projeto? Conheça a Energia Solar para Empresas!
