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Efeito de sombreamento: como mitigar + produtos de painel com menos impactos

Além das configurações dos equipamentos, a eficiência e a produção de energia dos painéis solares dependem em grande parte das condições de irradiação solar. Em circunstâncias de sombreamento, você pode pensar que apenas as áreas ou painéis sombreados serão afetados.

Infelizmente, em muitos casos, o sombreamento pode influenciar significativamente o desempenho de todo o sistema.

Este artigo irá discorrer sobre o efeito de sombreamento em painéis solares, com sugestões de formas de mitigação. Você também pode esperar ver produtos de painel com menos impactos de sombreamento.

Explorando o efeito de sombreamento em painéis solares

Qual é o efeito de sombreamento nos painéis solares? O que causa isso?

O efeito de sombreamento em painéis solares refere-se à diminuição de sua eficiência e produção quando algo impede que a luz solar atinja o células solares.

Literalmente, por que não usamos o cenário em que algo impede a luz solar de chegar painéis solares? O objetivo é auxiliar na melhor compreensão dos princípios por trás do efeito.

A célula solar é a unidade básica de um painel solar. Um painel normalmente consiste em dezenas de células conectadas entre si usando séries ou uma combinação de conexões em série e paralelas. No entanto, a conexão em série é o meio essencial pelo qual as células solares são conectadas.

Em física, idealmente, a corrente através de cada dispositivo conectado em um circuito em série é a mesma. Se um dispositivo estiver em estado anormal, 'incompatibilidade' ocorrerá, e a corrente geral do circuito será limitado pelo dispositivo com a saída de corrente mais baixa.

Conseqüentemente, mesmo apenas uma célula sombreada pode resultar em um impacto negativo no desempenho de todo o painel solar e, posteriormente, no sistema.

A seguir estão listadas vários fatores que pode causar este efeito de sombreamento:

  • Obstruções próximas: Árvores, edifícios ou outras estruturas que projetam sombras durante o dia.
  • Sujeira e detritos: O acúmulo de sujeira, folhas ou neve pode cobrir partes do painel ou conjunto.
  • Excrementos de pássaros: Podem criar pequenas áreas sombreadas nos painéis.
  • Ângulo e Orientação: O ângulo ou orientação configurados incorretamente dos painéis também podem levar à redução da exposição à luz solar direta durante partes do dia.

Impactos do sombreamento (além do desempenho do painel)

Alguns estudos revelam que o sombreamento de apenas uma célula solar num painel pode reduzir a produção de energia de todo o painel em 50-80%, sendo um número considerável.

No nível do painel, o sombreamento induz não apenas a diminuição do desempenho, mas também o efeito de hotspot que pode potencialmente representar resultados graves. 

Como um fator principal na produção do efeito hotspot, o sombreamento faz com que as células sombreadas absorvam menos luz solar e gerem menos energia em comparação com as células não sombreadas. Este “desequilíbrio” na produção de energia pode fazer com que as células sombreadas aqueçam à medida que dissipam o excesso de energia na forma de calor. Se as células sombreadas passarem por exposição prolongada a pontos críticos, é mais provável que sofram degradação acelerada, reduzindo sua vida útil.

Além disso, o aquecimento localizado causado por pontos quentes também pode danificar os materiais do painel solar, como o encapsulante e a folha traseira. Com o tempo, estes danos podem comprometer a integridade estrutural do painel e reduzir a sua vida útil geral.

Em casos extremos, os pontos críticos podem atingir o ponto de inflamabilidade dos materiais do painel e provocar um incêndio, o que representa um perigo tanto para os bens como para os utilizadores.

Maneiras de reduzir o sombreamento e mitigar os efeitos do sombreamento

A redução do sombreamento representa o objetivo de minimizar os impactos negativos do sombreamento da fonte. Embora mitigar os efeitos de sombreamento signifique reduzir os impactos com base nas condições de sombreamento existentes com medidas técnicas.

Medidas para reduzir o sombreamento

  • Avaliação e planejamento abrangente do local: Para projetos solares novos e atualizados, a realização de análises completas de sombreamento durante a fase de levantamento do local é crucial para ajudar na instalação de painéis solares em posições com sombreamento mínimo durante o dia.
  • Manutenção regular: Aparar árvores próximas pode reduzir o sombreamento e melhorar a eficiência do sistema. Você também deve usar ferramentas e robôs de limpeza de painéis solares para limpar regularmente qualquer cobertura dos painéis, incluindo sujeira, detritos e excrementos.

Tecnologias para mitigar efeitos de sombreamento

  • Painéis com diodos bypass: Muitos painéis solares modernos adicionaram diodos de bypass para mitigar os efeitos de sombreamento. Conforme mostrado na Figura 1 abaixo, esses painéis agrupam células em vários grupos, cada um equipado com um diodo de bypass. Esses diodos fornecem um caminho alternativo para a corrente contornar as células sombreadas, evitando que a saída de todo o painel caia drasticamente.
  • Inversores com funcionalidade em nível de painel: Embora os inversores string sejam a opção certa para muitos projetos, devido à sua relação custo-benefício, não conseguem gerir o desempenho de cada painel individualmente. Inversores e microinversores de string otimizados são tipos de MLPEs que fornecem monitoramento e otimização de energia em nível de painel. O primeiro ajusta a tensão e a corrente em cada painel para maximizar a saída, apesar das variações no desempenho devido ao sombreamento. Este último converte DC em AC em cada painel, isolando o(s) painel(s) de baixo desempenho do restante.
  • Configurações de painel otimizadas: Após uma avaliação minuciosa, os painéis podem ser conectados em paralelo para garantir que a saída dos painéis não sombreados não seja afetada pelos sombreados.
Painel solar com diodos de bypass
Figura #1: Painel com design de diodo bypass | Fonte: Mohamed Amer Chaaban / Universidade Estadual da Pensilvânia

Produtos de painel que têm menos impacto de sombreamento

Se seus projetos estiverem localizados em um local que pode ter uma grande quantidade de sombreamento que não pode ser bem gerenciado, leve em consideração esses produtos de painel avançados.

Painéis solares meio cortados

Devido ao seu design com células solares cortadas ao meio, os painéis solares com meio corte apresentam maior tolerância ao sombreamento parcial, o que se traduz em maior eficiência e menos perdas de energia em comparação com os painéis padrão de “tamanho normal”.

Esta maior tolerância ao sombreamento é atribuída ao maior número de substrings nos painéis meio-cortados, permitindo-lhes mitigar os impactos do sombreamento de forma mais eficaz.

Painéis solares bifaciais

Os painéis solares bifaciais captam a luz solar das superfícies frontal e traseira. Embora suas superfícies frontais possam ser sombreadas como painéis tradicionais, suas superfícies traseiras ainda podem absorver a luz refletida do telhado, do solo ou de estruturas próximas.

Este mecanismo pode compensar parcialmente a perda de luz solar direta devido ao sombreamento na parte frontal.

Painéis Solares Selecionados

Como as células solares menores são sobrepostas e interconectadas como se fossem telhas, os painéis solares em telhas também reduzem as perdas de sombreamento e melhoram a eficiência geral.

Esses painéis de telhas integrados com tecnologia matricial demonstram até mesmo um desempenho mais robusto do que aqueles projetados com a abordagem de string padrão. Além disso, se você ou seus clientes se sentirem enojados com o tradicional preto escuro ou azul com linhas de grade visíveis, experimente painéis de telhas. Eles também são conhecidos por sua estética atraente, com aparência uniforme e superfície mais lisa.

Palavras finais

Efeito de sombreamento poderia estar fadado a acontecer em painéis solares devido às restrições impostas pelos princípios dos circuitos elétricos. Seja franco e tenha confiança para transferir esse fato para seus clientes.

Além de realizar algumas medidas gerenciáveis ​​para reduzir a ocorrência de sombreamento, algumas tecnologias avançadas e produtos de painéis trazem menos impactos por sombreamento e podem proporcionar melhor eficiência e rendimento para você.

Sem dúvida, você deve pesar o custo, o tempo de retorno e o resultado esperado de energia.

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