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Sombras. Como afetam, negativamente, seu sistema fotovoltaico.

Tutorial: Sex, 11 de Outubro de 2019, 12:00:00

 

 

A cada dia cresce ainda mais a quantidade de unidades consumidoras de energia solar fotovoltaica. São residências, agronegócios, comércio e indústrias que procuram no sol a solução para economia de energia e desenvolvimento sustentável através de energia limpa.

Entre muitos cuidados para garantir o pleno funcionamento da geração de energia, vamos falar do péssimo relacionamento entre o sistema fotovoltaico e sombras, que para a surpresa de muitas pessoas podem se tornar um grave problema.

Sombras são a maior inimiga de sistemas solares fotovoltaicos, vamos a seguir entender a razão.

 

 

Devo me preocupar com sombras no meu sistema?

 

Sim. Devem sim. A menor das sombras em cima de um sistema fotovoltaico pode causar perdas de até 75% na capacidade de geração de energia em um momento especifico do dia. Em casos mais extremos, uma sombra cobrindo uma grande área pode forçar o desligamento do sistema inteiro, afetando toda a produção de energia do dia.

 

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Para entender o porquê desta perda considerável na geração é necessário explicar alguns conceitos quanto ao funcionamento da tecnologia dos módulos, ou painéis, fotovoltaicos:

Primeiro é como os módulos fotovoltaicos funcionam: quando a irradiação solar, ou mais especificamente os fótons (partículas de luz solar), se chocam com os átomos das células solares, provocando o deslocamento de elétrons e consequentemente gerando corrente elétrica.

Esta corrente que passa pelo módulo é a mesma para todo o conjunto. O que significa que qualquer interferência do meio da corrente, como uma sombra de uma folha, interrompe a corrente naquele ponto, prejudicando a geração de corrente elétrica do módulo inteiro.

 

Simulação do funcionamento do módulo sobre incidência de sombra. FONTE: Rec Group; Gerado via GIPHY

 

O Segundo é em relação a forma que os módulos são instalados em um sistema e conectados a um inversor. Os módulos fotovoltaicos são divididos em grupos, que chamamos de "string", são ligados ao inversor. Normalmente um sistema fotovoltaico é formado por várias “strings” conectadas ao inversor, que converte a energia gerada pelos painéis em energia elétrica para ser usada pelo usuário.

Quanto maior é o tamanho da "string", melhor é a geração de energia do sistema fotovoltaico.
Na figura abaixo, um exemplo de uma string simplificada formada de 6 módulos conectados a um inversor.

 

Demonstração de String. 6 módulos conectados a um inversor funcionando em 100% de sua capacidade

Demostração de módulos em uma string. Em pleno funcionamento.

 

Quando um, ou mais, módulo solar fotovoltaico é afetado, parcialmente por uma sombra, a área sombreada interrompe toda a corrente que passa pela string. Isso faz que a eficiência do módulo afetado caia drasticamente, de 30% a 70%, e como consequência afeta o funcionamento de toda a "string" conectada a corrente do módulo com sombra.

Como uma "string" em uma instalação real pode conter dezenas de módulos, é fácil perceber como uma única sombra no sistema vai afetar a geração do sistema inteiro.

 

Devido a sombra em um módulo. 6 inversores agora trabalham com capacidade reduzida.

Na incidência de sombra, todos os módulos são afetados.

 

Bons inversores instalados e configurados corretamente são capazes de detectar quais “strings” estão sendo afetadas por sombreamento e os mesmos trabalham com a intenção de maximizar a geração de energia. A tecnologia é chamada de MPPT, Maximum Power Point Tracking ou Seguidor de Ponto de Potência Máxima, onde o inversor regula a tensão para maximizar a potência da geração automaticamente.

 

 

Cuidados com sombras:

 

Sombreamento no sistema fotovoltaico pode ser causada por diversas razões:

  • Sombras permanentes: Postes, antenas, árvores e estruturas próximas ao sistema.
  • Sombras temporárias: nuvens, clima e tempo, neve e sujeira.

 

No caso de sombras permanentes, o primeiro passo é o projeto correto do sistema. É importante sempre contratar uma empresa especializada na implementação de sistemas solares fotovoltaicos para que realize o projeto do sistema tomando todos os cuidados com sombras ao longo do dia causada por estruturas próximas ao sistema.

Estruturas como postes e antenas devem ser identificadas e movidas se necessário. Árvores, quando necessário, devem ser podadas para que não gerem sombras ou derrubem folhas e galhos no sistema.

No caso de sombras causadas por sujeira, é recomendável limpar os módulos em épocas com poucas chuvas. Uma limpeza mais detalhada pelo menos uma vez ao ano também é recomendado.

Não é possível controlar o clima e o tempo, dias nublados ou com muitas nuvens realmente vão afetar o desempenho do sistema. Para que isso não afete a economia na fatura de energia, a realização de um bom dimensionamento da instalação da usina fotovoltaica é crucial, para que a geração anual de energia leve em consideração a produção menor no inverno e épocas de chuva.

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