O Brasil é famoso por suas temperaturas elevadas, e o calor intenso não apenas nos leva a procurar conforto em ar-condicionados, mas também exerce uma influência considerável sobre o setor de energia solar fotovoltaica. Neste artigo, vamos analisar de que maneira a temperatura afeta tanto o consumo de eletricidade quanto a eficácia dos sistemas fotovoltaicos.
Índice
Crescimento na demanda de energia elétrica
Com o aumento da temperatura, o uso de energia elétrica cresce, já que passamos a usar mais ar-condicionado e refrigeradores para nos manter frescos. O Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) registrou um aumento considerável na demanda por eletricidade, prevendo um crescimento de 5,8% em setembro em relação ao mesmo mês do ano passado. As altas temperaturas são uma das principais causas desse aumento.
O calor intenso não só eleva o consumo de energia elétrica, mas também faz com que os consumidores busquem alternativas para reduzir suas contas de luz. Isso tem impulsionado as vendas no setor de energia solar, especialmente nas áreas residencial e comercial. No segundo trimestre de 2023, os consumos nesses setores cresceram 6,6% e 4,2%, respectivamente, conforme dados da Empresa de Pesquisa Energética (EPE).
Além disso, as temperaturas elevadas favorecem a geração de energia elétrica a partir de fontes fotovoltaicas, pois uma maior irradiação solar melhora a eficiência dos sistemas. Contudo, é importante ressaltar que temperaturas excessivamente altas podem prejudicar a eficiência dos módulos fotovoltaicos devido ao superaquecimento.
Ondas de calor estão cada vez mais frequentes
De acordo com especialistas, uma onda de calor se caracteriza por temperaturas que estão acima da média durante um período superior a cinco dias. A atual onda de calor, considerada uma das mais severas do ano, apresenta temperaturas 5°C acima do normal.
Esse fenômeno é recorrente anualmente na fase de transição entre a primavera e o verão. Conforme informado pelo Centro Nacional de Desastres Naturais (Cemaden), nesse período, a Terra já recebe mais luz solar devido à aproximação do verão.
As altas temperaturas são resultado de uma temporada seca, que reduz a formação de nuvens capazes de bloquear a intensidade do calor. Além disso, estamos observando ondas de calor mais intensas e ocorrendo com maior frequência. Segundo o Climatempo, o aumento global da temperatura contribui para um maior número de dias com temperaturas superiores à média, característica das ondas de calor, e isso está ligado às mudanças climáticas.
O aquecimento global afeta diversos aspectos e provoca desordens em eventos climáticos. Estamos presenciando fenômenos mais extremos e frequentes.
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Como a temperatura afeta a placa solar?
Para compreender como a temperatura afeta os módulos, é fundamental entender que a potência dos módulos fotovoltaicos está ligada à irradiância, à temperatura da célula e ao coeficiente de massa do ar. Esses elementos, como você pode imaginar, mudam ao longo do dia e variam conforme a localização geográfica.
Por essa razão, foi necessário padronizar esses parâmetros para que os fabricantes tivessem uma base única de comparação durante os testes dos módulos fotovoltaicos. Assim surgiu o conceito de Condições de Teste Padrão (STC, na sigla em inglês).
Nas STC, os painéis solares são avaliados em laboratório com uma intensidade de radiação solar de 1000 W/m², temperatura da célula fixada em 25 °C e uma massa de ar equivalente a AM 1.5.
Portanto, quando dizemos que um módulo fotovoltaico tem uma potência de 540 W, isso significa que ele alcançará essa capacidade apenas sob essas condições específicas. Na prática, ao longo do dia, um painel com essa potência terá sua produção variando constantemente e as condições térmicas das células solares têm um papel crucial nisso.
Isso ocorre porque a alteração da temperatura provoca mudanças nos parâmetros elétricos do módulo fotovoltaico. Quando a temperatura da célula aumenta, a tensão dessa célula diminui consideravelmente. Em contrapartida, há um pequeno aumento na corrente (quase insignificante). Contudo, esse incremento na corrente não é suficiente para compensar a perda provocada pela redução da tensão, resultando assim em uma queda significativa na potência do painel.
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Pesquisas estão em andamento para encontrar a tecnologia mais eficaz para resfriar módulos
Em 2020, uma equipe de pesquisa internacional avaliou todas as tecnologias de resfriamento disponíveis para módulos fotovoltaicos. Com base nessa avaliação, foram apontadas as melhores opções atuais e também tendências futuras.
Os resultados mostraram que a técnica de resfriamento mais eficiente, embora cara e pouco prática, é o resfriamento ativo com água. Por outro lado, os sistemas de resfriamento passivo são mais simples de implementar, mas têm limitações maiores.
Os cientistas afirmam que atualmente é complicado encontrar um método de resfriamento que seja econômico e fácil de usar. Isso se deve à falta de dados sobre sua eficácia econômica. As técnicas ativas utilizam água, outros líquidos ou ar e se distinguem das passivas por dependerem de fontes de energia, o que as torna mais onerosas em comparação às suas contrapartes.
Desenvolvedores de soluções eficientes em resfriamento enfrentam desafios como altos custos iniciais em relação ao desempenho superior, falta de testes padronizados e despesas com a manutenção dos dispositivos. Outro obstáculo é a necessidade de reduzir os riscos de pontos quentes, que podem elevar a temperatura dos módulos.
Se um sistema for projetado sem considerar as influências ambientais, pode haver o risco de gerar um custo operacional maior do que os benefícios obtidos com a produção de energia. Tecnologias que utilizam água e ar já estão bem desenvolvidas e amplamente documentadas. No entanto, os sistemas que dependem da refrigeração e tubos de calor ainda enfrentam dificuldades. Problemas técnicos e custos elevados continuam sendo barreiras para sua implementação em larga escala.
Conclusão
Apenas uma observação: não se preocupe com os 60°C de temperatura de operação das células fotovoltaicas, pois esse valor é bastante comum no Brasil. Isso ocorre porque, normalmente, as células funcionam a cerca de 25°C acima da temperatura ambiente.
Com isso em mente, você deve estar se perguntando como reduzir o impacto da temperatura nos módulos fotovoltaicos. Uma das maneiras mais simples e eficazes é assegurar uma instalação correta, com espaço adequado entre os módulos e o telhado.
Para quem não sabe, os fabricantes recomendam que as placas solares sejam instaladas a pelo menos 10 cm da superfície da telha para permitir uma boa circulação de ar, o que ajuda a resfriar o sistema e melhora tanto a geração de energia quanto a durabilidade dos painéis.
Frequentemente, ao montar um sistema fotovoltaico, a atenção se concentra apenas na escolha dos módulos e inversores. Contudo, é igualmente crucial considerar a estrutura de fixação. Fica a dica!
Outro aspecto importante é manter os painéis sempre limpos. A sujeira pode elevar a temperatura de operação das células, resultando em menor produção de energia e reduzindo a vida útil dos componentes.
