Novo método de teste para superfícies fotovoltaicas curvas integradas a veículos (VIPV)

A Força-Tarefa 17 do Programa de Sistemas de Energia Fotovoltaica (IEA-PVPS) da Agência Internacional de Energia divulgou recentemente um relatório demonstrando uma nova configuração de teste para superfícies fotovoltaicas curvas integradas ao veículo (VIPV).

Este esforço de pesquisa abrange os resultados de um estudo de 8 dias realizado em agosto de 2023 em Le Bourget Dirac, França. Os resultados mostram que a curvatura das superfícies VIPV pode induzir heterogeneidades de irradiância de até 261 W/m² e heterogeneidades de temperatura de até 13 °C, respectivamente.

De acordo com os pesquisadores, os VIPVs com raio de curvatura de 3 metros perderam 17% de sua energia em tempo ensolarado e 6% em tempo chuvoso, em comparação com superfícies fotovoltaicas planas.

Durante o experimento, a equipe mediu células individuais a cada minuto. Também analisou como o telhado fotovoltaico curvo afetava o desempenho, a uniformidade da irradiação solar e a temperatura.

Os pesquisadores sugeriram que, para otimizar o rendimento energético, as equipes de produtos VIPV poderiam aumentar o número de canais de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) e considerar projetar a superfície fotovoltaica mais plana para otimizar naturalmente a coleta de energia.

No entanto, cada uma das recomendações de otimização enfrenta desafios. Bertrand Champion, coautor da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA), disse à PV Magazine: "Um teto muito plano vai contra a tendência da indústria automotiva. Além disso, mais canais MPPT aumentam os custos dos painéis e a complexidade do sistema."

Chambion disse que o relatório foi divulgado para conscientizar os fabricantes de equipamentos originais (OEMs), montadoras, partes interessadas e pesquisadores da indústria fotovoltaica sobre os fatores que afetam o desempenho do VIPV e possíveis soluções.

O equipamento de teste de monitoramento fotovoltaico externo descrito no relatório da Força-Tarefa 17 foi projetado especificamente para superfícies solares curvas em carros de passeio. A equipe o utilizou para monitorar a irradiação solar e a temperatura, além de coletar dados para medir os efeitos e as heterogeneidades do ângulo de incidência na superfície de um módulo VIPV.

Ao construir a configuração de teste, a equipe optou por projetar uma única matriz de células solares em vez de usar fotodiodos comerciais. Isso é mais simples, fácil de integrar e mais representativo da aplicação final", explica Champion. As medições resultantes podem ser usadas para validar o modelo.

O dispositivo utiliza células solares PERC de tamanho M6 e 9 barras gêmeas, dispostas em uma matriz 5×5, equipadas com termopares, sensores de irradiância e temperatura. Há também registradores de dados multicanal, multiplexadores, um modelo de teto VIPV e um sistema de gerenciamento de energia (EMS) dedicado para monitorar dados de irradiância e temperatura minuto a minuto.

Medições são realizadas em células individuais a cada minuto. O painel de teste experimentou três cenários climáticos em um local desobstruído: chuvoso, ensolarado e nublado. Ele foi orientado para o sul e montado de forma representativa da orientação aleatória do veículo durante a fase de estacionamento.

No futuro, os pesquisadores recomendam um projeto de um ano para coletar dados representativos, observando que os testes também devem ser conduzidos em outros locais.