Um novo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), localizada na Austrália, e divulgado nesta quinta-feira (2), revelou que sistemas de energia solar fotovoltaica equipados com rastreadores solares apresentam um nível de degradação provocado pela radiação ultravioleta (UV) significativamente maior do que as matrizes de inclinação fixa. O alerta tem impacto direto no Brasil, cujo mercado de geração centralizada utiliza amplamente rastreadores (trackers) em grandes usinas para acompanhar o sol, especialmente em regiões de alta irradiação como o Nordeste e Sudeste. De acordo com informações da PV Magazine, a pesquisa levou ao desenvolvimento de um modelo global de alta precisão para medir a irradiância UV em superfícies inclinadas, com o objetivo de capturar o impacto do design da estrutura, do clima e das condições atmosféricas locais.
A radiação ultravioleta é historicamente reconhecida pela ciência como um dos principais vetores de desgaste dos módulos fotovoltaicos. Contudo, os especialistas apontam que esse fator crítico continua sendo amplamente subestimado nos padrões atuais de testes da indústria, especialmente quando se trata de projetos de sistemas modernos instalados em regiões com altos índices de incidência solar. A constatação levanta alertas importantes sobre a durabilidade real dos equipamentos em comparação com os ensaios realizados exclusivamente em laboratório.
Por que os atuais padrões de teste são considerados insuficientes?
Os cientistas destacaram que a irradiância UV global varia drasticamente dependendo da geografia. As taxas podem ir de menos de 30 W/m² em regiões de alta latitude até mais de 80 W/m² em desertos e áreas de clima seco. Em determinadas localidades, a dose de radiação especificada pelo atual padrão industrial de testes IEC 61215, que é de apenas 15 kWh/m², acaba sendo atingida em menos de dois meses de operação. Em contrapartida, a exposição real que um módulo enfrenta durante toda a sua vida útil é ordens de grandeza superior a essa métrica.
Nosso novo modelo demonstra que tecnologias de módulos idênticos se degradam de maneira diferente dependendo do local de implantação, destacando a necessidade de uma avaliação de confiabilidade específica para o clima.
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A afirmação foi feita por Bram Hoex, autor correspondente do estudo. Ele acrescentou que essa abordagem inédita oferece um caminho seguro para ir além dos testes genéricos acelerados, avançando concretamente em direção a modelos de degradação e protocolos de qualificação que sejam de fato relevantes do ponto de vista regional para as usinas solares.
Os limites de teste atuais são simplesmente baixos demais para replicar as condições de campo a longo prazo.
Os autores do artigo científico reforçaram essa posição, observando que mesmo os protocolos aprimorados não conseguem simular adequadamente um ciclo completo de 25 a 30 anos de operação contínua das placas fotovoltaicas.
Como o design do sistema afeta a degradação dos painéis solares?
Uma das descobertas mais contundentes da investigação acadêmica está diretamente relacionada ao projeto de engenharia das usinas. Ao comparar as instalações tradicionais de inclinação fixa com os modernos sistemas de rastreamento de eixo único, os especialistas constataram que os rastreadores recebem uma carga consideravelmente maior de radiação ao longo do tempo. Isso ocorre porque o equipamento ajusta continuamente sua orientação em direção ao sol ao longo de todo o dia, maximizando a captação de energia elétrica, mas expondo a superfície à degradação severa.
Em regiões geográficas com alta irradiância, como os desertos, os sistemas móveis chegam a ser expostos a até 1,5 vezes mais radiação ultravioleta do que os conjuntos estáticos. Essa dinâmica física resulta em taxas de desgaste anual impulsionada por UV de até 0,35% ao ano para os modelos com rastreador, em comparação com cerca de 0,25% ao ano para as instalações com inclinação travada. Ao longo da vida útil de um projeto típico, essa diferença acumulada pode representar vários pontos percentuais de perda extra de potência, impactando a viabilidade financeira do parque gerador.
Quais fatores ambientais aceleram o desgaste dos módulos fotovoltaicos?
O levantamento australiano demonstrou de forma contundente que painéis exatamente iguais podem se degradar em ritmos completamente distintos dependendo de onde foram alocados geograficamente. Os principais elementos que impulsionam essa variabilidade de estresse nos materiais incluem:
- Níveis locais e sazonais de irradiância ultravioleta;
- Variações extremas de temperatura e índices de umidade do ar;
- Condições atmosféricas gerais, incluindo os níveis locais de ozônio;
- Presença de aerossóis na atmosfera e a densidade da cobertura de nuvens.
Entre os ambientes considerados mais implacáveis para a tecnologia estão as regiões tropicais e desérticas. Nesses locais, a alta carga de radiação solar se combina de forma agressiva com o intenso estresse térmico e ambiental, acelerando de forma substancial a deterioração física e química das células solares e dos compostos do módulo.
O modelo de precisão inédito para calcular o impacto da luz invisível foi detalhado no artigo científico intitulado “Fechando a Lacuna da Fotodegradação Induzida por UV Através da Modelagem em Escala Global de Sistemas Fotovoltaicos de Inclinação Fixa e Rastreamento”. O documento foi publicado integralmente no conceituado periódico internacional IEEE Journal of Photovoltaics, servindo como base técnica para o setor de energias renováveis.
A exposição aos raios UV varia significativamente com a localização e a configuração do sistema, com os sistemas de rastreamento experimentando taxas de degradação até cerca de duas vezes maiores em regiões de alta irradiância.
