Estudo experimental de módulos fotovoltaicos refrigerados em ambiente aquático

Abstract

A crescente demanda por energia elétrica no Brasil e no mundo exige que a sociedade procure alternativas energéticas limpas e renováveis e a energia solar se encaixa perfeita- mente nesses quesitos. O número de usinas solares em operação vem crescendo cada vez mais ao longo dos anos e, visando o aproveitamento de área de lagos e reservatórios, surgiu o conceito de usinas solares flutuantes. Essa alternativa de instalação, além de não ocu- par grandes áreas terrestres que podem ser destinadas para outras atividades econômicas, promete um ganho de eficiência na produção de energia devido à redução da temperatura de operação dos módulos fotovoltaicos (FV). O presente trabalho estuda quatro métodos distintos de arrefecimento de módulos fotovoltaicos. Considerando o primeiro método de arrefecimento como a simples proximidade com um espelho d’água, os outros três métodos são: utilização de um trocador de calor do tipo chapa-tubo, feito de cobre e construído ao longo do projeto, um sistema de escoamento de água na superfície superior do módulo e, por último, um sistema de aspersão na superfície inferior do módulo. Esses métodos se mos- tram viáveis pelo fato dos módulos já estarem sobre um reservatório de água. O trocador construído atingiu uma efetividade de transferência de calor de 80,04 %. Concluiu-se que o trocador de calor instalado no backsheet do módulo fotovoltaico possui o melhor desempe- nho de geração entre todos os métodos. Em relação ao módulo terrestre, ele apresentou um ganho de tensão de 24,00 % e 8.70 % de potência . O sistema de aspersores apresentou um ganho de tensão de 13,00 % e 4,50 % de potência. Já o sistema com lâmina d’água sobre a superfície do módulo apresentou 4,70 % de ganho de tensão, mas uma perda de 9,00 % em potência. Por fim, o módulo flutuante sem sistema de arrefecimento forçado apresentou um ganho de 18,20 % de tensão, mas uma perda de 12,50 % de potência. Essas perdas de potência se dão pela diminuição da geração de corrente por consequência da redução de irra- diância em alguns momentos do dia. Com mais dias de aferição e, consequentemente, uma maior gama de irradiâncias, é possível que essa média de perda se converte-se em ganho. É importante salientar que os resultados obtidos pelo presente projeto são fruto de uma análise preliminar, com uma janela de coleta de dados muito pequena, de modo que se faz necessário um estudo mais abrangente, de pelo menos 12 meses, para que se possa chegar a conclusões definitivas sobre qual é o melhor método de arrefecimento e qual o real ganho de eficiência obtido pelos métodos estudados.