Efeitos de sombreamento em energia fotovoltaica

Impacto do sombreamento em sistemas fotovoltaicos

Apesar da eficiência e do custo relativamente baixo que Fotovoltaica (PV) sistemas são conhecidos por fornecer, eles são vulneráveis ​​a uma série de fatores que podem prejudicá-los. Esse parâmetro crítico é o sombreamento, que impacta a eficiência da geração de energia por módulos fotovoltaicos de forma direta. Eles incluem situações em que árvores, estruturas ou mesmo nuvens podem, por exemplo, lançar sombra na área da superfície que contém o painel solar, negando assim ao painel solar acesso direto à luz solar. Isso leva à diminuição da condição de bolha seca e, portanto, menos calor está sendo recebido da luz solar e, portanto, menos produção elétrica.

Embora os resultados apresentem sombras como geração de energia em desvanecimento, seus efeitos são mais profundos do que simplesmente isso. O dano acima afeta a saída geral dos sistemas FV de uma forma mais generalizada. Por exemplo, apenas uma célula sombreada em um módulo invariavelmente levará a perdas de energia porque as células na maioria dos painéis são conectadas em série. Isso pode levar à formação de hotspot onde a célula sombreada dissipa energia ao invés de produzir e isso ao longo do tempo pode destruir o módulo em questão. Assim, o conhecimento e o controle dos impactos de sombreamento são vitais para melhorar a eficiência dos sistemas FV.

Causas e tipos de sombreamento

Existem diversos fatores ambientais e artificiais que causam sombreamento. Fontes comuns incluem:

Árvores e vegetação: O aumento do crescimento das árvores pode ter um impacto considerável no sombreamento dos painéis fotovoltaicos, principalmente no final da manhã e no início da noite.

Edifícios: Outros fatores, como edifícios ao redor, especialmente em áreas urbanas, em algum momento do dia ou do ano, bloquearão os raios solares.

Cobertura de nuvens: Basicamente, devido ao movimento relativo das nuvens, uma parte do parque solar ficará na sombra enquanto a outra parte receberá luz intermitentemente.

O sombreamento pode ser classificado em vários tipos, cada um com características distintas:

Static Shadowing: Ocorrendo a partir de objetos fixos, como estruturas eretas e árvores. Felizmente, esse tipo é um pouco controlável e pode ser determinado com antecedência durante o processo de design.

Sombreamento dinâmico: Consequências produzidas por ocasiões temporárias, por exemplo, nuvens em movimento ou galhos de árvores balançando. Isso é menos previsível e, portanto, as soluções precisam ser ajustadas de uma forma ou de outra para se adequarem às novas condições.

Auto-sombreamento: Frequentemente se desenvolve na área dos próprios painéis com espaçamento baixo entre painéis e inclinação inadequada. A eliminação do auto-sombreamento é um aspecto do design do layout que deve ser bem feito.

Soluções e medidas de otimização da SUNGO

Sombras têm um efeito prejudicial na saída de sistemas fotovoltaicos (PV) por meio da obstrução da luz solar, o que induz perda de energia e danos às células solares. Uma camada adicional de obstrução em um tipo de célula pode reduzir a produção de todo o painel devido ao alinhamento da série da célula. Para reduzir esses efeitos, é necessário realizar visitas ao local em várias fases do processo de design. Como determinar trajetórias solares sazonais e bloqueios potenciais por meio do uso de pathfinders solares para reduzir a eficiência da sombra antes da instalação.

Novas tecnologias são inegavelmente influentes na melhoria do desempenho em áreas sombreadas. Diodos de bypass permitem que a corrente conduza ao redor de sua obstrução, que neste caso, são as células sombreadas, enquanto microinversores permitem que cada painel opere independentemente para que em áreas onde há painéis sombreados, a saída total do sistema não seja comprometida. Outras estratégias incluem limpeza e manutenção de rotina, como cortes que melhoram a eficiência geral do sistema. Além disso, tecnologias como projetos de meia célula e célula shingled tornam mais fácil para os PVs capturarem mais luz, enquanto os sistemas de rastreamento solar aumentam o rendimento de energia, movendo-se com o sol ao longo do dia. Mais importante, ao empregar design apropriado e mecanismos inovadores para gerenciar e reduzir as dificuldades de sombreamento, há desempenho e durabilidade aprimorados dos sistemas PV para aproveitar ao máximo os benefícios da energia solar.

Aplicação do otimizador iOPT 800W da SUNGO

Existem dispositivos como o iOPT 800W Optimizer da SUNGO que ajudam muito a diminuir o efeito de sombreamento das Strings. Dentro do otimizadores de energia, há cinco operações principais que são as seguintes; há uma tentativa de fazer com que cada módulo em um sistema PV trabalhe em seu MPP. Quando o sombreamento ocorre, a saída é equalizada pelo controle interativo de cada painel no dispositivo para minimizar a perda de energia.

E é aqui que o iOPT 800W Optimizer, por exemplo, tem certos benefícios. Ele opera controlando a voltagem e as correntes, fornecendo assim potência ideal mesmo em condições de sombra. O trabalho de pesquisa demonstrou que quando tais otimizadores de energia são aplicados, é bem possível aumentar a eficiência e a confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos, em particular em operações parcialmente sombreadas.

Análise de caso: tratamento e melhoria de problemas de shadowing

Alguns exemplos são fornecidos abaixo mostrando como o sombreamento é efetivamente resolvido se o problema for detectado a tempo. Por exemplo, uma usina fotovoltaica de energia em escala de utilidade pública teve seu desempenho reduzido por árvores novas sombreando alguns dos painéis. Consegui aumentar o desempenho do sistema usando o iOPT 800W da SUNGO otimizadores de energia e alterando a configuração do painel.

Outro caso foi um sistema PV urbano que foi afetado por problemas de sombreamento devido a prédios próximos. O uso adequado de dispositivos de sombreamento e manutenção frequente reduziram muito os impactos de sombra e melhoraram consideravelmente a capacidade de geração de energia.

Esses casos explicam claramente por que as preocupações com sombras devem ser abordadas assim que forem identificadas. Se as causas forem identificadas e tratadas imediatamente, os proprietários do sistema PV podem garantir que a potência máxima esteja sendo produzida e que a vida útil do sistema esteja sendo utilizada ao máximo.

No geral, portanto, o sombreamento apresenta uma ameaça real à eficácia dos sistemas fotovoltaicos. No entanto, se esses problemas forem abordados com soluções adequadas, como melhorar os layouts, usar dispositivos de sombreamento e altas tecnologias, incluindo o iOPT 800W Optimizer da SUNGO, os problemas acima podem realmente ser resolvidos. Para o desempenho ideal dos sistemas fotovoltaicos e, mais importante, para que os sistemas tenham um impacto positivo no ambiente e retornem um valor ideal aos investidores, manutenção constante e medidas preventivas oportunas devem ser observadas.