ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE ESTRUTURAS DE FIXAÇÃO DO TIPO TRACKER E MONOPOSTE ENVOLVENDO DUAS USINAS SOLARES
- Estrutura de Suporte de Módulos Fotovoltaicos
As estruturas de fixação para módulos fotovoltaicos atuam como um suporte para os módulos e todos os seus componentes, além de mantê-los interligados e agrupados. No entanto, a segurança do sistema fotovoltaico é garantida através da instalação correta de tais estruturas, pois evitam qualquer tipo de efeito mecânico provenientes de ações de ventos ou tempestades. Destaca-se como outro ponto importante nas estruturas de fixação, é o aumento da performance e desempenho do sistema, onde está ligado diretamente a inclinação dos módulos fotovoltaicos, pois, elas proporcionam fácil regulação na inclinação dos módulos, o que consequentemente está ligado a captação da radiação solar que incide neles.
- 2.Estrutura de Fixação do Tipo Tracker
O tracker também denominado de seguidor solar/rastreador solar, é um tipo de estrutura de fixação dos módulos fotovoltaicos, onde neste dispositivo está presente um mecanismo que altera a posição dos módulos fotovoltaicos durante o dia, seguindo o caminho do sol para aumentar a produção de energia solar do sistema fotovoltaico.
- 2.1.Princípio de Funcionamento
Para que tal equipamento funcione adequadamente e tenha uma boa eficiência, é preciso adaptar o projeto de acordo com a localização onde ele será instalado, estudando dados específicos, como a latitude, que estão ligados ao posicionamento do sol a cada dia e estação do ano, de modo que os melhores ângulos para os módulos possam ser calculados.
Os módulos fotovoltaicos possuem um melhor aproveitamento por meio da captação da irradiação direta, logo, o uso do rastreador solar tem um papel significativo na otimização da captação dessa irradiação. Na Figura 1, observa-se uma ilustração desse equipamento em conjunto com sua funcionalidade.
Figura 1. Ilustração do rastreador solar assim como a sua funcionalidade.
1.3 Estrutura de Fixação Convencional – Monoposte
As estruturas do tipo monoposte formam espécies de mesas que podem ser de 4 a 36 módulos (ou outro layout desejado), baseadas em quatro apoios (conforme observado na Figura 2), no qual os módulos fotovoltaicos são instalados em posição retrato (em geral) sendo a inclinação ajustável conforme necessidade da localidade, podendo variar entre 5 e 30º. Os principais componentes dessa estrutura são os pilares, "tesouras", mão-francesa, perfis/terças e seus fixadores.
Figura 2. Modelo de mesa de módulos fotovoltaicos do tipo monoposte.
Nesse tipo de estrutura os módulos ficam mais próximos do solo, ou seja, com altura entre 0,5 e 1,5 metros, parâmetro muito importante quando se faz necessária a instalação de módulos bifaciais, pois é possível verificar uma maior incidência da radiação difusa nos módulos, proporcionadas a partir da elevação da altura.
2. Análise do Estudo de Caso
Nesta seção será abordado um estudo comparativo entre duas usinas, sendo uma com estrutura convencional e a outra com tracker. Tendo como principal objetivo, observar o comportamento de geração e desempenho do sistema com as duas estruturas.
Para a estrutura convencional utilizou-se uma inclinação de 15º, já para o tracker, além da orientação fixa para o norte, tem-se a sua orientação “variável” (leste-oeste), com um ângulo de rotação de 45º. Outro ponto importante a ser destacado é o uso dos mesmos inversores em ambas as usinas, ou seja, Sungrow SG60KTL-M, assim como os módulos fotovoltaicos 335Wp. Na Figura 3, observa-se uma visão geral da instalação, ilustrando as duas usinas.
Figura 3. Visão das usinas instaladas.
2.1. Apresentação dos Resultados
Os dados aqui apresentados foram retirados da plataforma de monitoramento da Sungrow, iSolarCloud. Vale ressaltar que cada usina será analisada de forma separada, apresentado os dados de geração de três meses escolhidos, isto é, junho, julho e agosto de 2021, para ambos os casos. Foi escolhido esse período afim de manter uma conformidade nas comparações, porque ambas as usinas ficaram inativas durante o primeiro semestre do ano de 2022, por operações internas por parte da empresa responsável pelo sistema.
2.1.1. Usina FV 1 – Estrutura fixa
Tal usina é composta por 20 inversores Sungrow SG60KTL-M, estrutura convencional e uma potência pico de 2 MWp. Os dados podem ser visualizados na Tabela 1, sendo tais valores, o somatório do valor da geração diária de cada mês, retirados da plataforma de monitoramento Sungrow (iSolarCloud).
Tabela 1: Dados de geração da usina 1.
Portanto, analisando os três meses destacados, obtêm-se uma geração total de 827,87 MWh, sendo tal valor utilizado como base comparativa para os resultados que serão obtidos posteriormente para a Usina 2.
2.1.2. Usina FV 2 – Seguidor Solar
Por fim, o mesmo procedimento aplicado anteriormente será replicado nesta subseção, com relação a Usina FV 2, sendo aqui, utilizando a estrutura de fixação – tracker, 20 inversores Sungrow SG60KTL-M e um potência também de 2 MWp.
Tabela 2: Dados de geração da usina Rovema 2.
Logo, observa-se que durante os três meses escolhidos, a usina teve uma geração mensal de 1046,07 MWh. Então, calculando a diferença percentual de geração entre as usinas, tem-se:
Então, denota-se uma diferença de geração entre as duas usinas foi de 218,2 MWh, o que em termos percentuais representa 26,34%, ou seja, essa diferença de geração entre as duas usinas representam o ganho que o sistema com tracker proporciona, tendo de fato um valor significativo para sistemas de grande porte.
- Conclusão
Neste estudo sobre estruturas de fixação do tipo convencional e tracker foram abordados os conceitos de cada uma delas, enfatizando um estudo prático referente a duas usinas, sendo cada uma utilizando as duas estruturas, mesmos módulos, mesma quantidade de inversores e submetidos as mesmas condições locais (temperatura, taxa de irradiância e velocidade do vento). Logo, ao realizar este estudo o intuito principal foi verificar na prática a principal diferença entre as tecnologias apresentadas, principalmente o comportamento da geração de cada uma delas.
Portanto, os dados apresentados mostram o potencial de ganho que o tracker pode proporcionar, isto é, 26,34%, o que fica evidenciado e comprovado com a teoria, pois seu ganho pode chegar entre 25 a 40% (dependendo das condições de instalação, incluindo os fatores climáticos da localidade). Por fim, tal estrutura de fixação apresenta ser um diferencial significativo em sistemas fotovoltaicos, especificamente por conta do seu ganho proporcionado, sejam eles em sistemas com módulos monofaciais, quanto com módulos bifaciais. Porém, vale salientar que o custo de aquisição dessas estruturas é mais elevado comparado a sistemas fixos e que nem sempre o seguidor solar será a melhor opção, sendo necessário uma avaliação criteriosa de caso a caso, pois envolve não só custos de aquisição maiores, mas também um prazo de recebimento maior, custos com O&M (Operação e Manutenção) maiores, assim como pessoas qualificadas para operação dos mesmos, se necessário.
