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A tecnologia de contacto traseiro permite que os módulos solares combinem o controlo dos reflexos com uma elevada eficiência, densidade de potência e desempenho energético a longo prazo.
Para uma empresa que planeia instalar um sistema de energia solar num local sensível aos reflexos, a redução do encandeamento é apenas uma parte da decisão de investimento. O sistema continua a ter de produzir eletricidade suficiente a partir da área disponível para tornar o projeto economicamente viável.
Esta situação representa um desafio de engenharia. Os vidros antirreflexo alteram a forma como a luz incidente interage com a superfície do módulo, evitando reflexos concentrados. Ao mesmo tempo, qualquer sistema fotovoltaico depende da captação da maior quantidade possível de luz solar utilizável pelas células solares e da sua conversão eficiente em eletricidade.
Para os promotores e EPC, a questão não é apenas saber se um módulo consegue controlar os reflexos, mas também se o consegue fazer mantendo a potência, a eficiência e a produção de energia a longo prazo exigidas pelo projeto.
O LONGi Hi-MO X10 Guardian Anti-Glare combina uma superfície de vidro texturizado antirreflexo com a tecnologia proprietária de células HPBC 2.0 (Hybrid Passivated Back Contact). O módulo Anti-Glare de 72 células mede 2.382 × 1.134 mm e atinge uma potência de até 665 W, com uma eficiência de módulo de 24,6%.
Estes valores determinam a potência fotovoltaica nominal que pode ser instalada na área útil do projeto e, por conseguinte, afetam diretamente o potencial de produção do sistema. O módulo é também bifacial, com um fator de bifacialidade especificado de 70 ± 5%, permitindo que a irradiância na parte posterior contribua para uma produção adicional, quando as condições do local e da instalação o permitem. Em conjunto, a densidade de potência e o potencial de produção bifacial fornecem dados mensuráveis para estimar a quantidade de eletricidade que um sistema pode produzir a partir da área disponível.
O desempenho ao longo do tempo é igualmente relevante para o cálculo do investimento. A versão padrão Anti-Glare de 72 células apresenta uma degradação de potência inferior a 1% no primeiro ano e de 0,35% por ano entre o segundo e o trigésimo ano, garantindo pelo menos 88,85% da potência inicial após 30 anos. O seu coeficiente de temperatura de Pmax de −0,260%/°C constitui outro dado concreto para modelar o desempenho à medida que a temperatura do módulo aumenta. Estes parâmetros podem ser incorporados diretamente nas simulações de rendimento do projeto e nas previsões de produção ao longo da vida útil, proporcionando uma base quantitativa para avaliar a viabilidade económica de um sistema antirreflexo.
A arquitetura de contacto traseiro elimina a metalização frontal da superfície exposta à luz
As células solares convencionais de silício cristalino necessitam de contactos metálicos para recolher e transportar a corrente elétrica gerada no interior da célula. Nas arquiteturas convencionais, parte dessa metalização encontra-se na superfície frontal.
Isto cria uma limitação física direta: a área ocupada pelo metal não pode, simultaneamente, absorver a luz solar incidente.
A arquitetura de contacto traseiro altera esta geometria. A tecnologia HPBC 2.0 posiciona os contactos elétricos positivos e negativos na parte posterior da célula, deixando a superfície frontal livre das linhas metálicas convencionais.
Desta forma, a célula dispõe de uma maior superfície desobstruída para absorver a luz incidente.
Este aspeto é particularmente importante num módulo antirreflexo. O vidro frontal já desempenha uma função óptica adicional ao dispersar a luz refletida. O melhor aproveitamento da luz ao nível da célula ajuda a manter uma elevada eficiência de conversão, apesar desta superfície especializada do módulo.
Numa cobertura comercial, a eficiência não é apenas um valor abstrato de laboratório. Um módulo com uma eficiência de 24,6% converte em eletricidade uma maior quantidade da energia solar incidente na mesma área do que um módulo com uma eficiência inferior, nas mesmas condições de ensaio padrão. Isto traduz-se diretamente numa maior densidade de potência.
Uma maior densidade de potência é importante quando a área útil da cobertura é limitada
Os projetos solares comerciais raramente dispõem de espaço ilimitado. As dimensões das coberturas, os corredores de segurança contra incêndios, os equipamentos de ventilação, as claraboias, as limitações estruturais e os afastamentos obrigatórios reduzem a área que pode efetivamente receber módulos. Por este motivo, a eficiência do módulo torna-se um parâmetro económico.
Considere-se dois módulos com as mesmas dimensões físicas, mas com eficiências diferentes. O módulo mais eficiente permite instalar uma maior potência solar na mesma área útil da cobertura. Inversamente, para alcançar uma determinada potência de projeto, será necessária uma menor área de módulos.
O benefício económico pode, portanto, ser quantificado. Um EPC pode calcular a área útil da cobertura, determinar o número de módulos que podem ser integrados na configuração do sistema e multiplicar esse valor pela potência nominal de cada módulo. Desta forma, obtém-se a potência instalada em corrente contínua que pode ser alcançada na área disponível.
A comparação relevante para um projeto antirreflexo não se limita ao preço de um módulo face a outro. Deve considerar-se a potência instalada e a produção de energia prevista que as diferentes tecnologias de módulos podem proporcionar no mesmo local com limitações de espaço.
Este aspeto é particularmente importante em coberturas comerciais sensíveis aos reflexos, uma vez que o requisito antirreflexo já limita a gama de módulos disponíveis para o projeto. Uma elevada eficiência evita que este requisito técnico se transforme numa segunda limitação desnecessária à potência fotovoltaica que pode ser instalada.
A tecnologia HPBC 2.0 da LONGi melhora o transporte elétrico e o aproveitamento da luz
A eliminação dos contactos frontais é apenas uma parte da arquitetura HPBC 2.0.
O design Zero-Busbar da LONGi também altera a forma como a corrente é recolhida no interior do módulo. As fitas condutoras ligam-se diretamente aos dedos metálicos da célula, em vez de utilizarem barramentos convencionais. Isto reduz a distância de transmissão elétrica em 6,5% e proporciona aproximadamente 5 W adicionais de potência num módulo com 2.382 × 1.134 mm.
A tecnologia HPBC 2.0 utiliza também Passivação Híbrida Bipolar, com uma tensão de circuito aberto de 745 mV. Isto representa um aumento de 15 mV associado a esta camada da arquitetura da célula, contribuindo igualmente para uma maior eficiência de conversão.
Ao nível da absorção da luz, a plataforma HPBC 2.0 da LONGi utiliza uma estrutura antirreflexo multicamada que aumenta a corrente de curto-circuito em 2,25%. Simultaneamente, as melhorias introduzidas na microtextura da célula reduzem em 12% a reflexão da radiação de comprimento de onda curto.
Estes mecanismos são relevantes porque a eficiência do módulo resulta da combinação de várias perdas. A redução das perdas ópticas e das perdas no transporte elétrico, juntamente com o aumento da tensão, contribui para uma maior produção de energia elétrica útil a partir da mesma superfície do módulo.
Para o proprietário do projeto, o valor destas melhorias reflete-se, em última análise, na potência do módulo, na capacidade do sistema e na produção de energia, e não apenas nos parâmetros individuais da célula.
A produção de energia depende de mais do que da potência nominal
A potência nominal indica a um EPC quanto produz um módulo em Condições Padrão de Ensaio. No entanto, uma central solar opera fora dessas condições durante praticamente toda a sua vida útil.
Por conseguinte, a temperatura, a irradiância, o sombreamento e a degradação também são fatores relevantes para a viabilidade económica do projeto.
O módulo LONGi Anti-Glare da série Hi-MO X10 Guardian apresenta um coeficiente de temperatura de Pmax de −0,260%/°C. Isto significa que a sua potência diminui 0,26% por cada grau Celsius de aumento da temperatura da célula acima dos 25°C de referência das Condições Padrão de Ensaio. Um coeficiente menos negativo representa uma menor perda de potência à medida que o módulo aquece.
Esta diferença também pode ser quantificada. Em comparação com um módulo que apresente um coeficiente de temperatura de −0,29%/°C, a diferença é de 0,03 pontos percentuais por cada grau acima da temperatura de referência. Com uma temperatura da célula de 65°C, ou seja, 40°C acima das Condições Padrão de Ensaio, isto corresponde a aproximadamente menos 1,2 pontos percentuais de perda de potência relacionada com a temperatura.
Isto não significa que uma central solar produza automaticamente mais 1,2% de eletricidade por ano. O benefício anual real depende do clima do local, das temperaturas de funcionamento dos módulos, do perfil de irradiância e da configuração do sistema. Estas variáveis podem ser introduzidas em programas padrão de simulação do rendimento fotovoltaico para calcular o efeito específico de cada instalação.
Esta distinção é importante: a vantagem técnica é mensurável, mas o seu valor financeiro deve ser calculado individualmente para cada projeto.
Uma menor degradação protege a produção ao longo da vida útil do sistema
O mesmo princípio aplica-se ao desempenho ao longo do tempo. A viabilidade económica dos projetos solares é normalmente calculada ao longo de décadas e não apenas durante o primeiro ano de funcionamento dos módulos. Por conseguinte, a taxa de redução do desempenho dos módulos afeta a quantidade de eletricidade disponível para evitar a compra de energia à rede ou gerar receitas nas fases mais avançadas da vida útil do projeto.
Para a gama Hi-MO X10, que utiliza a plataforma HPBC 2.0, a LONGi especifica uma degradação de 1% no primeiro ano, seguida de uma degradação linear anual de 0,35%.
Este efeito pode ser incorporado diretamente no modelo financeiro do projeto. Em vez de se assumir que a produção do primeiro ano permanece inalterada durante 20 ou 30 anos, o EPC aplica a taxa de degradação garantida a cada ano subsequente.
Uma taxa de degradação inferior significa que o módulo conserva uma maior percentagem da sua potência original ao longo do tempo, produzindo mais eletricidade durante a sua vida útil e, consequentemente, gerando mais valor para o proprietário do projeto.
Num projeto de autoconsumo, este valor pode ser calculado com base nos custos evitados de aquisição de eletricidade à rede. No caso da eletricidade injetada na rede, pode utilizar-se a tarifa de venda ou o preço de mercado aplicável. Desta forma, estabelece-se uma relação transparente entre uma especificação técnica e um resultado económico.
O sombreamento parcial também tem um custo mensurável
As coberturas comerciais apresentam outro desafio real: os módulos nem sempre recebem luz solar de forma uniforme.
Os sistemas de climatização, os parapeitos, os edifícios vizinhos, as antenas e outras estruturas presentes nas coberturas podem provocar sombreamento parcial. A sujidade ou outras obstruções localizadas podem produzir um efeito elétrico semelhante.
A plataforma HPBC 2.0 da LONGi inclui uma estrutura de otimização do sombreamento que proporciona percursos alternativos para a corrente quando uma parte da célula se encontra obstruída. Os testes da LONGi indicam uma redução superior a 70% nas perdas de potência, em comparação com módulos TOPCon submetidos às condições de sombreamento parcial definidas. A mesma arquitetura reduz em 28% a temperatura dos pontos quentes nas condições de ensaio definidas pela LONGi.
O primeiro valor tem uma implicação direta na produção: verifica-se uma menor perda de potência durante os períodos de sombreamento parcial nas referidas condições de ensaio. O segundo está sobretudo relacionado com a fiabilidade e a segurança do módulo. O aquecimento localizado excessivo pode acelerar o envelhecimento dos materiais e aumentar a tensão térmica sobre a célula e os restantes componentes afetados.
Nenhum destes valores deve ser convertido diretamente numa percentagem genérica de retorno anual do investimento. A sua relevância económica depende da frequência e da intensidade do sombreamento a que a instalação está sujeita.
Mais uma vez, este efeito pode ser modelado. Um estudo do local e uma análise de sombreamento permitem determinar onde e quando este ocorre, enquanto a simulação do sistema converte as perdas elétricas resultantes em valores de produção anual de energia.
O controlo dos reflexos e o desempenho energético podem ser avaliados separadamente
Em conjunto, estas características de desempenho abordam a vertente económica de um projeto solar localizado numa área sensível aos reflexos: quanta potência pode ser instalada, como se comportam os módulos em condições reais de funcionamento e que percentagem da sua potência conservam ao longo do tempo. No entanto, um elevado desempenho energético, por si só, não resolve a principal limitação destes locais. O módulo deve também demonstrar que a luz refletida é eficazmente controlada.
É neste contexto que uma avaliação antirreflexo independente assume igual importância. Enquanto as especificações elétricas constituem a base para avaliar o desempenho energético, os ensaios ópticos fornecem dados mensuráveis sobre o comportamento do módulo quando exposto à luz solar.
Os ensaios ópticos independentes permitem determinar se o módulo apresenta o desempenho de baixa reflexão exigido. A modelação energética permite estimar a produção do sistema fotovoltaico e o valor económico da energia produzida.
No caso do Hi-MO X10 Guardian Anti-Glare Pro, ensaios laboratoriais independentes mediram uma refletância total de aproximadamente 0,9%, comparativamente a cerca de 2,9% numa estrutura de módulo convencional avaliada nas mesmas condições. Como referência mais abrangente, estudos fotovoltaicos recentes indicam perdas por reflexão de aproximadamente 4% na superfície do vidro frontal dos módulos fotovoltaicos. Embora os resultados de diferentes estudos não sejam diretamente comparáveis, uma vez que os métodos e as condições de medição variam, permitem compreender a escala de reflexão normalmente associada aos vidros fotovoltaicos convencionais.
Os resultados específicos relativos ao encandeamento fornecem dados adicionais. A TÜV Rheinland registou uma Probabilidade de Encandeamento Diurno (Daylight Glare Probability) de 0,29, abaixo do limiar de 0,35 correspondente a um encandeamento impercetível, o que permitiu obter uma classificação AAA. Ensaios distintos realizados pela CPVT identificaram uma redução de até 78% no brilho refletido, em comparação com configurações de módulos convencionais e nas condições de ensaio definidas. Em conjunto, estas medições quantificam tanto a reduzida reflexão global do módulo como a diminuição do encandeamento potencialmente perturbador.
A potência nominal e a eficiência do módulo constituem a base para avaliar o desempenho energético, enquanto os ensaios ópticos independentes fornecem dados sobre o seu comportamento relativamente à reflexão. Em conjunto, estes resultados demonstram que o controlo dos reflexos e o desempenho fotovoltaico podem ser avaliados através dos seus próprios parâmetros mensuráveis.
Para as empresas e os EPC, isto elimina a necessidade de considerar o controlo dos reflexos como um compromisso implícito ao nível do desempenho energético. Em alternativa, ambas as vertentes do projeto podem ser avaliadas através de dados documentados: medições ópticas para os reflexos e especificações do módulo, juntamente com uma modelação específica do local, para determinar a produção de energia e a viabilidade económica do projeto.
Desta forma, um aparente dilema tecnológico transforma-se numa decisão baseada em dados mensuráveis do projeto.
Saiba mais sobre a série LONGi Hi-MO X10 Guardian Anti-Glare.
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