Nova pesquisa revela: Reduzir o número de módulos solares por string minimiza os riscos de pontos de acesso

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Surabaya, na Indonésia, investigou um estudo abrangente sobre as falhas operacionais iniciais de uma usina de energia solar fotovoltaica (PV) de 24,9 MW situada na Ilha de Sumatra, no oeste da Indonésia.

A pesquisa começou em agosto de 2022, coincidindo com o comissionamento da usina, e chegou à sua conclusão em agosto de 2024.

Elieser Tarigan, o autor principal, esclareceu: "O período operacional relativamente curto garante que os defeitos detectados se originem principalmente de fatores prevalentes na fase operacional inicial, e não de desgaste a longo prazo. Nossa pesquisa se concentra na classificação e quantificação dos diversos tipos de defeitos que observamos, como efeitos de pontos quentes, fraturas de vidro, mau funcionamento da caixa de junção e vidro embaçado ou descolorido, com o objetivo de entender como isso afeta o desempenho do sistema."

No total, a instalação solar em Sumatra abrange 64.140 painéis fotovoltaicos, cada um com capacidade de 390 W. Todos esses painéis são instalados em uma configuração montada no solo, onde os módulos são conectados em série para formar sequências. Cada sequência consiste em 30 módulos conectados sequencialmente.

O pesquisador explicou: "Durante as observações no local, monitoramos de perto a tensão e a corrente de operação e as comparamos com as especificações técnicas dos módulos para detectar quaisquer irregularidades potenciais. Nosso foco foi identificar anomalias na potência de saída de sequências específicas de módulos. Uma sequência foi sinalizada como anormal quando a potência de saída mostrada pelo inversor foi significativamente menor do que os valores teóricos calculados para aquela sequência nas condições ambientais prevalecentes. Essas anomalias foram então investigadas mais detalhadamente para determinar se havia algum defeito nos módulos."

Posteriormente, a investigação de módulos individuais envolveu inspeções visuais acompanhadas de medições diretas. A análise mais aprofundada incorporou medições detalhadas e técnicas de imagem térmica. Os dados coletados a partir das inspeções visuais e medições foram meticulosamente analisados ​​para determinar a prevalência e a extensão do impacto de cada tipo de defeito.

Os cientistas explicaram: "Os resultados observacionais demonstram que, durante o período operacional inicial de dois anos, de um total de 64.400 módulos fotovoltaicos instalados, cerca de 678 módulos apresentaram irregularidades operacionais desencadeadas pelos diversos defeitos mencionados anteriormente. A taxa de falhas observada, de aproximadamente 1,05%, ressalta a importância crucial do monitoramento e da manutenção em estágio inicial para proteger a confiabilidade e a viabilidade a longo prazo dos sistemas fotovoltaicos."

Com base nos resultados, a maioria dos problemas estava associada à formação de hotspots. Especificamente, foram detectadas 350 falhas em caixas de junção, ocorreram 282 casos de rachaduras em vidros, 42 casos de dilatação em caixas de junção e sete casos de vidro embaçado ou descolorido. Além disso, também foram identificados casos de sombreamento causado por objetos ao redor, como árvores, postes e edifícios, bem como autosombreamento entre painéis fotovoltaicos.

O Professor Tarigan resumiu: "Nossa análise revelou que os módulos de meio corte superam os módulos de célula inteira no alívio dos efeitos de hotspot. Isso se deve à menor corrente por célula e à configuração aprimorada do diodo de bypass, que levam à redução da dissipação de calor e das perdas de energia. Além disso, a redução do número de módulos em uma string reduz efetivamente a tensão e a corrente da string, minimizando assim a gravidade dos hotspots."