Cientistas da Suécia desenvolveram um novo modelo para ângulos ideais de instalação fotovoltaica em regiões frias de alta latitude. O modelo utiliza big data meteorológico e também leva em conta o efeito da mudança de transmitância causada pela neve, que é calculada levando em consideração a profundidade da neve, bem como sua taxa de derretimento.
“A perda induzida pela neve pode ser uma pequena proporção para latitudes baixas e médias”, disseram os pesquisadores. "No entanto, para as áreas de alta latitude onde as estações de inverno são geralmente longas, os efeitos da neve desempenham um papel importante, de modo que a exclusão dos efeitos da neve influenciaria significativamente a confiabilidade dos resultados."
O novo método combina um modelo de ângulo de instalação fotovoltaico ideal para maximizar a geração de energia fotovoltaica com um modelo simplificado de rendimento fotovoltaico de neve (SPYM). O modelo de ângulo fotovoltaico é executado com ângulos que variam de 0 graus a 90 graus com intervalos de 0,1-graus, encontrando a posição ideal com base na irradiação solar global total no sistema fotovoltaico, que é dado pela soma da irradiação direta, difusa e de reflexão.
A irradiação ajustada é obtida a partir do modelo SPYM, que se baseia na profundidade da neve, temperatura do ar e irradiação. Embora a temperatura possa prever se a neve no painel está derretendo ou cobrindo o módulo, a profundidade da neve determina sua transmitância.
“O cálculo deste fator de perda de neve refere-se ao modelo de transmitância de Perovich”, disseram os acadêmicos. "A transmitância cai drasticamente de 1 para 0.1 quando a profundidade da neve aumenta de 0 para 2 cm. Então, a diminuição se torna mais suave e o valor atinge 0.{{9} }1 quando a profundidade da neve aumenta para 12 cm. Quando a profundidade da neve é mais espessa que 12 cm, o valor é assumido como 0."
Redução da geração fotovoltaica devido à neve
Imagem: Energia Aplicada, KTH Royal Institute of Technology, CC BY 4.0 DEED
Após o desenvolvimento do modelo, os cientistas usaram dados meteorológicos históricos do Solcast para 2012-2021 para a cidade sueca de Hammarby Sjöstad como entrada. Cálculos ideais foram feitos para um ano, cinco anos e dez anos. No seu estudo de caso, assumiram módulos fotovoltaicos com eficiência de 19,2% e uma potência de 430 MW.
Em seguida, compararam e usaram seu novo modelo para três cenários. O primeiro caso foi um caso base sem condições de neve, considerando apenas dados históricos de irradiação e temperatura. No segundo cenário, os efeitos da neve foram calculados com a suposição de que ela derrete após 12 horas. O último cenário assumiu agentes de remoção, que reduziram o tempo de remoção de neve para uma hora. Todos os resultados foram comparados com o ângulo de isolamento comercial de 15 graus e o ângulo geométrico da Suécia, 40,7 graus.
“O sistema fotovoltaico com ângulo ideal anual supera aquele com ângulo comercial, resultando em um aumento aproximado de 4,8% na geração de energia”, afirmou o grupo de pesquisa. "O ângulo ideal de instalação fotovoltaica diminui quando se consideram as condições de neve, com a diferença dependendo das condições climáticas locais a cada ano, chegando a até 7,8 graus."
Além disso, o grupo científico descobriu que as condições de neve reduziram as condições de geração de energia em 14,7%. Eles também descobriram que a aplicação de agentes de remoção pode melhorar o desempenho do PV em 0,1%–2,3%.
Suas descobertas foram apresentadas em "Um novo modelo ideal de ângulo de instalação fotovoltaica em regiões frias de alta latitude com base em big data meteorológico histórico," publicado emEnergia Aplicada.A pesquisa foi conduzida por acadêmicos do KTH Royal Institute of Technology da Suécia e do Instituto Meteorológico e Hidrológico Sueco.
