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Solar

Caso prático dos Impactos da sujidade em módulos fotovoltaicos

12/03/2024
Neste artigo, mergulharemos em um estudo de caso concreto que revela os efeitos tangíveis da sujidade em um sistema fotovoltaico instalado. Através de dados concretos e análises detalhadas, vamos desvendar o impacto direto da falta de manutenção preventiva nos módulos solares.
limpando módulo

Muito se fala sobre a necessidade de limpeza periódica dos módulos fotovoltaicos para uma otimização da geração de energia, mas ao mesmo tempo há muita dúvida sobre a periodicidade desta manutenção preventiva. Em meados de 2017, 2018, ainda se falava muito no mercado que a própria chuva seria suficiente para a limpeza – hoje se tem convicção que ajuda, mas não é suficiente pra grande maioria dos casos. Mas o que dizem os fabricantes? Qual o real impacto de se realizar ou não essa limpeza preventiva nos módulos fotovoltaicos? É um pouco do que discutiremos neste artigo, trazendo um caso pratico sobre o impacto da sujidade nos módulos em um sistema instalado.

Quando tratamos do tema de limpeza dos módulos, o objetivo principal obviamente é o máximo aproveitamento do sistema de energia fotovoltaica instalado no local. Porém, essa manutenção também é necessária para que não tenhamos problemas relativos à garantia dos equipamentos, danos nos módulos fotovoltaicos. Os chamados hotspots (pontos quentes) são ocasionados principalmente por microfissuras preexistentes e também por sujeiras concentradas em algum ponto do módulo, podendo danificar o equipamento em casos mais graves.

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Figura 1 - Sujeira concentrada ocasionada por pássaros

Casos de avarias causadas por hotspots com essa causa não são cobertos pela garantia dos fabricantes, ocasionando um grande prejuízo ao cliente final simplesmente pelo fato de não ter havido manutenção preventiva adequada – perda de geração e perda do material. Isso sem falar no risco de situações extremas onde pode inclusive ser o ponto inicial de algum incêndio no sistema. No artigo disponível no nosso blog tratamos com mais detalhes deste efeito - https://amaranzero.es/academia/blog/enemigos-de-la-fotovoltaica-el-hotspot 
Mas e com relação a limpeza, o que os fabricantes recomendam com relação a periodicidade e também ao tipo de limpeza que deve ser aplicada? Segue abaixo print do manual de instalação do fabricante para exemplificação:
 
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Figura 2 - trecho do manual de usuário do fabricante Trina Solar a respeito da limpeza dos módulos fotovoltaicos

O sistema que apresentaremos como exemplo possui um inversor de 3kWp e 10 módulos de 370W, instalados em julho de 2021 no estado do Paraná. Desde então, o mesmo não havia passado por nenhuma manutenção preventiva de limpeza, após 2 anos e meio de operação. De antemão já podemos dizer que isto não é o adequado e que com certeza acabou impactando um pouco a produção do sistema, sem falar no eventual risco corrido de ter ocorrido algum ponto quente que viesse a danificar o módulo. 
    Para se ter uma referência do impacto da sujidade no equipamento, pegaremos três referencias de tempo no histórico de monitoramento do sistema:
•    Primeiros meses de operação, em agosto de 2021;
•    Dias antes da limpeza
•    Dias após a limpeza, realizada dia 10/01/2024
Isso para que tenhamos uma referencia de quanto o sistema produzia inicialmente e quanto de fato a limpeza pode ter contribuído, já que comparar a potência dos módulos com 2 anos e meio de funcionamento com os primeiros momentos de operação em 2021 não seria 100% correto, devido a degradação natural que todos os módulos FV sofrem ao longo de sua vida útil.
 
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Figura 3 - Geração diária em dez 2021, pouco tempo após o sistema instalado

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Figura 4 - Geração diária em dez 2023, dois anos após a imagem acima, de 2021
Na figura 3 (dez-21), sistema corriqueiramente ultrapassa os 20kWh, chegando a 23, 24kWh gerados no dia. Já na figura 4 (dez-23), poucos dias antes da limpeza realizada, vemos que dificilmente chegou-se sequer a 20kWh na geração do dia, o que representa um impacto acima de 10% na geração diária do sistema.
Mas além do impacto direto na geração diária de energia como vimos acima, podemos ver o impacto também na curva de potência do sistema fotovoltaico instalado, exemplificado nas ilustrações abaixo:
Na primeira, temos a curva de potencia do sistema em um dia nos primeiros meses da usina, onde pode-se observar que o sistema atingia seu limite de potência por volta das 09h30 e ficava nisto até por volta das 14h, o chamado clipping – quando o inversor limita a potencia do sistema ao atingir sua potência nominal (neste caso, 3kW).
 

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Figura 5 - Curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2022
Já na segunda, vemos um dia de geração com pouquíssimo impacto de sombras ou oscilações, no dia anterior a limpeza e vemos que em nenhum momento houve o clipping, já que a potência de módulos sequer chegou aos 3kW do inversor em algum momento durante o dia. Isto demonstra uma limitação na potência dos módulos, neste caso impactado principalmente pela sujidade sobre os mesmos.
 

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Figura 6 - Curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2024, antes da manutenção
Por fim, na curva abaixo, vemos um dia limpo de janeiro com o sistema poucos dias após a limpeza dos módulos, voltando a ocorrer o clipping de potência devido a máxima do inverso, o que só comprova de que a sujeira sobre os módulos estavam limitando bastante a produção diária do sistema fotovoltaico no local.

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Figura 7 - Curva de potência em um dia típico, em janeiro de 2024, após a manutenção

Observando o mês de janeiro de 2024 (quando houve a limpeza) de forma completa, passados alguns dias de tempo nublado/chuvoso, vemos que já tivemos algo em torno de 10% de acréscimo na geração diária do sistema, como pode ser observado abaixo pela plataforma de monitoramento do fabricante de inversores:
 

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Figura 8 - Gráfico de geração kWh/dia ao longo do mês de janeiro 2024

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Figura 9 - Sistema após limpeza dos módulos FV

Último ponto e não menos importante, é fundamental que sejam contratadas empresas especializadas neste tipo de serviço ou que, o integrador que busca ampliar seu portfolio de atuação e queira gerar valor ao seu cliente, se capacite para ofertar este tipo de serviço. Pode parecer básico, mas ainda hoje vemos muitas situações de empresas prestando serviços de limpeza e que pisam nos módulos, não tomam cuidado com o horário de realizar este serviço (podendo gerar choque térmico com a diferença de temperatura da água, assim como utilização de produtos abrasivos e não recomendados pelos fabricantes em seus manuais de operação).

Ou seja, no intuito de melhorar a produção do cliente, acaba-se trazendo danos irreversíveis ao cliente, que deixará de usufruir da garantia padrão do fabricante de módulo fotovoltaico. Isso atrelado a importância de se utilizar todos os equipamentos de segurança individual e coletiva que um trabalho em altura, sob um telhado, exige.
Para concluir o artigo, uma informação extremamente relevante: Considerando um sistema que foi dimensionado pra gerar em torno de 450kWh/médio por mês, 10% de impacto significa 540kWh a menos gerados durante um ano. Ou seja, o impacto da sujeira representou o mesmo que o sistema ficar desligado por mais de mês inteiro durante o ano. E caso não fosse feito a limpeza, o normal é este percentual de perda aumentar com o acumulo da sujidade no módulo FV.

Referencias:
Manual de usuário – Trina solar. Disponível em https://www.trinasolar.com/pt/resources/downloads
https://canalsolar.com.br/como-deve-ser-realizada-a-limpeza-dos-paineis-solares/