Os sistemas fotovoltaicos estão a tornar-se uma fonte cada vez mais popular de energia renovável, e por uma boa razão. São eficientes, económicos e amigos do ambiente. Contudo, como todas as tecnologias, são afectadas pelo ambiente e um dos principais factores que afectam o seu desempenho é a temperatura.
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Porque é que a temperatura tem um impacto na fotovoltaica
O princípio dos sistemas fotovoltaicos é o de utilizar o efeito fotovoltaico produzido pela luz que atinge um semicondutor para converter a energia luminosa directamente em electricidade. De um modo geral, boas condições de luz no Verão produzem mais electricidade. No entanto, o calor extremo é uma história diferente.
Devido às características de temperatura do próprio módulo, um aumento da temperatura resultará numa perda de potência de saída. No Verão, quando a temperatura atinge os 35-40°C, a parte traseira do módulo pode atingir 50-70°C e a temperatura da junção de trabalho das células do módulo pode mesmo ultrapassar os 80°C. Quando a temperatura nominal de funcionamento é excedida, a eficiência da conversão fotovoltaica diminui proporcionalmente, afectando assim a eficiência da produção de energia.
Tomemos como exemplo o coeficiente de temperatura da potência do módulo PV 0,4%/°C, a potência de pico do módulo a 25°C é de 300W, depois a perda de potência de pico a 80°C = 0,4%/°C * (80-25)°C = 22%, a potência de pico de saída = 300W * (1-22%) = 234W. Assim, pode-se ver que o aumento da temperatura levará a uma grave perda de potência de saída do módulo, sob as outras condições permanecem inalteradas , o que significa que será gerada menos 22% de energia.
Para além da perda de eficiência, a temperatura também afecta a estabilidade a longo prazo da célula fotovoltaica. As altas temperaturas podem acelerar a degradação dos materiais utilizados nas células, o que pode levar a uma vida mais curta do sistema.
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Que aspectos da PV são afectados pela temperatura
1. provoca uma redução na potência de saída do módulo FV
Os módulos FV têm geralmente três coeficientes de temperatura: tensão de circuito aberto, potência de pico e corrente de curto-circuito. Quando a temperatura aumenta, a potência de saída do módulo fotovoltaico diminui. O coeficiente de temperatura de pico dos módulos FV situa-se aproximadamente entre -0,38 a 0,44%/°C, ou seja, a temperatura aumenta e a potência de saída dos módulos FV diminui. Teoricamente, para cada grau de aumento de temperatura, a potência de saída da central fotovoltaica diminui cerca de 0,44%.
Em estudos práticos, foi demonstrado que as células solares de silício cristalino produzem cerca de 20% mais energia a uma temperatura de cerca de 20 graus do que a 70 graus. Por outras palavras, se o local onde a central fotovoltaica está instalada tiver condições médias de luz, mas a temperatura média anual for relativamente baixa, a sua potência é muito mais elevada do que em áreas onde a luz é demasiado forte e a temperatura é demasiado elevada.
2. afecta a vida útil do inversor e de outras peças.
Nos sistemas FV, os módulos FV têm medo do calor e o inversor também. O inversor é composto por muitos componentes electrónicos, e os componentes principais geram calor quando funcionam. O aumento da temperatura tem um grande impacto no desempenho dos componentes do inversor, e a temperatura ambiente da caixa do conversor e do inversor sob alta temperatura mais o calor emitido pelo funcionamento do equipamento é muito superior à temperatura exterior, e sem um bom ambiente de dissipação de calor, irá acelerar a decomposição e o envelhecimento dos componentes electrónicos do equipamento sob uma operação de carga quase total.
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3. a formação do efeito hot spot afecta a vida dos componentes
Temperaturas locais excessivas podem produzir pontos quentes, que afectam a vida do módulo fotovoltaico. O efeito hot-spot irá, até certo ponto, danificar as células solares, com alguma da energia gerada pelas células solares iluminadas, sendo provável que sejam consumidas pelas células sombreadas, e o efeito hot spot nas centrais fotovoltaicas levará directamente a uma redução de 30% da vida útil dos módulos fotovoltaicos, o que poderá causar a falha dos módulos a longo prazo.
Durante a estação de altas temperaturas, os módulos fotovoltaicos são sombreados por excrementos de pássaros, ervas daninhas, folhas, etc. e são propensos ao efeito hot spot, quando a temperatura local dos módulos fotovoltaicos pode atingir mais de 100°C. O efeito hot spot reduzirá o desempenho do módulo fotovoltaico, resultando numa perda de potência de saída para todo o conjunto de módulos fotovoltaicos.
Conclusão
A temperatura tem um impacto significativo no desempenho e estabilidade dos sistemas fotovoltaicos. A temperatura óptima do módulo para a produção de energia é de 24-25 graus C. Embora a radiação solar esteja no seu melhor em Julho e Agosto, a produção de energia não está no seu melhor. Os meses de maior produção de energia para as centrais fotovoltaicas domésticas são Abril e Maio.
É importante gerir este efeito para maximizar a produção de energia e assegurar a fiabilidade a longo prazo do seu sistema fotovoltaico. Ao compreender a relação entre a temperatura e o desempenho fotovoltaico, podem ser tomadas várias medidas para manter os sistemas fotovoltaicos para optimizar a sua eficiência e eficácia, tornando-os uma fonte de energia renovável mais atractiva.
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