Num mundo onde os efeitos das mudanças climáticas estão cada vez mais intensos e frequentes, a produção de energia através de sistemas fotovoltaicos tem se tornado cada vez mais uma excelente forma de geração de energia limpa e renovável.
Eles convertem a luz solar em eletricidade, que pode ser usada para fornecer a energia necessária para uso de residências, empresas e outras instalações, e contribuem também com as estratégias para redução das emissões de gases de efeito estufa que influenciam nas mudanças no clima em nível global. Os avanços da tecnologia tornaram sistemas solares fotovoltaicos mais baratos, o que facilitou seu acesso a mais pessoas e popularizou seu uso.
No entanto, para garantir que esses sistemas funcionem corretamente, é importante entender quais são os problemas mais comuns que podem afetar seu desempenho e consequentemente, o dinheiro investido.
Como funciona um sistema solar fotovoltaico
Os sistemas solares fotovoltaicos são compostos por vários componentes, incluindo painéis solares, cabos, inversores e baterias. A luz solar chega aos painéis solares ela é transformada em corrente elétrica pelos materiais semicondutores, normalmente silício. Os cabos conectam os painéis solares ao inversor, que converte a corrente contínua (DC) gerada pelos painéis em corrente alternada (AC) que chega até residências, indústrias e outras instalações. Em alguns sistemas, onde existem baterias, elas armazenam a energia gerada pelos painéis solares para uso quando não há geração.
Cada vez mais comuns pela sua redução de custos nos últimos anos, os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em telhados, terrenos e até mesmo em carros e corpos d’água. Os sistemas são compostos um conjunto de painéis solares conectados em série ou em paralelo para aumentar a potência total do sistema e atender a demanda de produção de energia do local. A potência dos sistemas fotovoltaicos é medida em watts-pico (Wp), que é a potência máxima que um sistema pode produzir sob condições ideias específicas, testadas sob condições padrão de teste (STC – Standard Testing Conditions, irradiância de 1000 W/m² e temperatura da célula do painel de 25°C). Além da irradiância e temperatura, a orientação e inclinação dos painéis solares também influencia na produção de energia do sistema.
Problemas que afetam o desempenho dos sistemas fotovoltaicos
Existem vários problemas que podem afetar o desempenho dos sistemas fotovoltaicos. Aqui são alguns dos problemas comuns que podem afetar o desempenho dos sistemas fotovoltaicos.
Problemas com os cabos e conectores
Os cabos conectam os painéis solares e transportam a energia gerada pelos painéis solares até ao inversor. Problemas com os cabos possibilitam a entrada de umidade nos componentes e podem ser causados por corrosão (falha do isolamento), dano mecânico, mau contato, conexões frouxas ou desgaste natural. Cabos danificados ou corroídos podem reduzir a eficiência do sistema e, em alguns casos, podem causar curto-circuito entre os contatos metálicos e provocar risco de incêndio. Além disso, o uso de cabos inapropriados (diferentes tipos de conectores) para o sistema pode interferir na produção de eletricidade. A manutenção regular dos cabos e a sua substituição, se necessário, são essenciais para garantir o desempenho do sistema e a segurança de forma geral.
Problemas com o inversor
O inversor é um componente vital em um sistema fotovoltaico pois garante que a energia gerada pelos módulos seja disponibilizada aos consumidores no mesmo padrão que a energia da rede comum (frequência, fase e tensão). A energia chega dos módulos para o inversor em corrente contínua e variável e sai do inversor para a rede (pública ou do prédio) em corrente alternada. O inversor também impede que falte energia quando a rede for desligada. Problemas com o inversor podem incluir falhas no circuito elétrico, superaquecimento ou até mesmo falha mecânica. Se o inversor falhar, todo o sistema pode ficar inoperante. É importante realizar manutenções regulares e, se necessário e seguindo as recomendações do fabricante, realizar a substituição do inversor para assegurar o bom desempenho do sistema.
Problemas com as baterias
As baterias são usadas em sistemas fotovoltaicos para armazenar a energia extra produzida pelos painéis solares que não é consumida. Problemas com as baterias podem incluir falha na carga e superaquecimento da peça. As baterias também necessitam de vistorias regulares para garantir o bom funcionamento e para prolongar sua vida útil do equipamento.
Sombreamento
Sombreamento é um dos principais problemas que afetam o desempenho dos sistemas fotovoltaicos. Quando uma parte de um painel solar é sombreada, ele cria pontos quentes (hotspot) que pode causar um efeito cascata que reduz a produção de energia de todo o sistema. Isso ocorre porque cada célula solar em um painel é conectada em série, onde a corrente elétrica flui através de todas as células. Quando uma célula é sombreada, a corrente elétrica é bloqueada ali, reduzindo a produção de energia de todo o painel. O sombreamento pode ser causado por árvores, prédios ou outras estruturas que estão próximas aos painéis solares e que a influência pode não ter sida incluída no projeto do sistema.
Acúmulo de sujeira
O acúmulo de sujeira também pode afetar o desempenho do sistema já que reduz a quantidade de luz solar que atinge os painéis solares. Isso pode acontecer quando a poeira, a sujeira e outras partículas se acumulam nos painéis solares e causam um tipo de sombreamento. Locais que sofrem influência de mais sujeira e poeira, como sistemas próximos de rodovias, indústrias que geram resíduos e instaladas próximas do chão com terra podem ter mais impactos negativos em seus desempenhos. A limpeza regular dos painéis solares é muito importante para garantia do bom desempenho do sistema.
Condições climáticas extremas
Condições climáticas extremas, como chuvas intensas, ventos fortes e tempestades de granizo, podem afetar o desempenho dos sistemas fotovoltaicos de várias maneiras. Chuvas intensas podem afetar a eficiência dos painéis solares, reduzindo a quantidade de luz solar que atinge as células solares. Os ventos fortes e tempestades de granizo podem causar danos físicos a diversas partes do sistema e estragar os equipamentos. É importante que os sistemas fotovoltaicos sejam projetados e instalados levando em consideração as condições climáticas da região para garantir o melhor desempenho possível. A realização de manutenção preventiva após algum desses eventos é importante para assegurar que não houve grandes avarias no sistema.
Problemas com os módulos
Os módulos fotovoltaicos são os componentes mais importantes em um sistema fotovoltaico e, portanto, os problemas relacionados a eles podem ter um grande impacto no desempenho do sistema. Um dos principais problemas que afetam os módulos é a perda de eficiência ao longo do tempo, que pode ocorrer devido à degradação natural ou não das células solares. Módulos com fissuras e rachaduras nas células causam pontos quentes (hotspot), que reduzem a eficiência do módulo e aceleram seu processo de degradação.
Outros problemas incluem a delaminação, presença de trilha de caracol (snail trail) e defeitos de fabricação podem afetar a passagem de energia entre as células. Esses problemas modificam de forma imprevisível a curva característica IxV (de corrente e tensão) dos módulos e sistemas fotovoltaicos. Esse processo de degradação pode ainda ser acelerado por fatores como exposição prolongada a altas temperaturas, umidade e outras condições climáticas adversas. Além disso, problemas mecânicos, como o desalinhamento dos módulos por má instalação e a perda de conexões elétricas, também podem afetar muito o desempenho do sistema fotovoltaico.
Prática para evitar maiores problemas e garantir a geração de energia do seu sistema fotovoltaico:
- Investir em projetos com empresas referências, seguindo as melhores práticas e as recomendações dos fabricantes
- Realizar manutenção preventiva regulares
- Realizar manutenção pós evento climático extremo
- Realizar troca de equipamentos quando necessário, seguindo recomendações dos fabricantes
- Realizar limpeza periódica
- Investir em módulos fotovoltaicos e equipamentos de alta qualidade
- Monitorar remotamente o desempenho das usinas
Referências
1 – https://fotovoltaica.ufsc.br/sistemas/fotov/
3 – https://canalsolar.com.br/principais-problemas-encontrados-em-modulos-fotovoltaicos/
4 – de Oliveira, A. B. 2018. Abordagem de aspectos normativos da ABNT NBR 16274:2014 para
contribuição na melhoria de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica durante as etapas de projeto e execução. Trabalho de Conclusão de Curso.
