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Um dia claro, ensolarado e sem nuvens pode parecer o cenário ideal para células solares. Mas muito sol e muito calor podem reduzir a eficiência da energia fotovoltaica.
À medida que a temperatura operacional aumenta em 1 grau Celsius, as células solares tradicionais à base de silício perdem cerca de 0,5% de eficiência. Em uma usina fotovoltaica típica, onde os módulos operam a cerca de 25 graus Celsius acima da temperatura ambiente, as perdas de energia podem chegar a 12%.
Isso requer medidas eficazes de resfriamento para fazendas solares. No Jornal de Energia Renovável e Sustentávelda AIP Publishing, pesquisadores da Portland State University, da University of Utah e do National Renewable Energy Laboratory exploraram como explorar a geometria das fazendas solares para aprimorar os mecanismos naturais de resfriamento.
Alguns métodos modernos de resfriamento forçam o vento ou a água a interagir com as superfícies dos painéis solares, enquanto outros empregam materiais específicos com menor sensibilidade térmica. No entanto, essas técnicas requerem recursos significativos para operar. Por outro lado, uma fazenda solar com painéis espaçados de maneira ideal, voltados para a direção correta, pode se resfriar por convecção usando o vento circundante.
A equipe aprimorou modelos que calculam quanta energia uma determinada usina solar produzirá com base em fatores como material, condições ambientais e temperatura do painel. Eles se concentraram especificamente na geometria das fazendas solares, ou quanto “gappy-ness” estava presente entre os painéis.
“Nossa hipótese era que a estimativa mais precisa da convecção da usina solar e, finalmente, da eficiência da produção, deve considerar a fazenda como um todo e todas as possíveis mudanças de configuração”, disse a autora Sarah Smith, da Portland State University.
Pelo projeto, é raro que quaisquer duas usinas solares tenham a mesma configuração. Cada um é projetado exclusivamente para otimizar a irradiação solar e se adequar ao ambiente ao seu redor. Por exemplo, a inclinação dos painéis solares muda com a latitude e sua altura varia com a vegetação. O espaçamento das linhas geralmente depende da quantidade de terra disponível.
“Isso significa que o fluxo de vento de remoção de calor também se moverá de maneira diferente em cada usina solar com base em seu arranjo, alterando a eficiência com que o calor é removido das superfícies do módulo”, disse Smith.
Os pesquisadores realizaram experimentos em túneis de vento e simulações de alta resolução e coletaram dados do mundo real para corroborar seu modelo. Eles investigaram aquecimento e resfriamento fotovoltaico com variações na altura do módulo, espaçamento entre fileiras, ângulo e vento. Aumentar a altura das células solares e aumentar o espaçamento entre as fileiras de painéis aumentou a potência de 2% a 3%.
“Essa correlação entre geometria e eficiência é um grande passo para prever o resfriamento convectivo para fazendas solares com base em seus arranjos inerentemente únicos”, disse Smith. “Ele abre caminho para geração de energia mais precisa e modelos de previsão de custos na indústria.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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