case-study
novo protocolo de teste mostra as principais diferenças de qualidade entre os painéis fotovoltaicos Para garantir a qualidade dos painéis fotovoltaicos, os fabricantes usam métodos de teste que incluem a exposição dos painéis a mudanças físicas de pressão e temperatura. No entanto, de acordo com investigadores da Universidade da Flórida, esses testes não são suficientes para garantir a retenção da eficiência a longo prazo. Usando um protocolo de teste adaptado, eles expuseram 4 tipos de painéis a várias tensões, com resultados notáveis. De acordo com Eric Schneller, investigador do Centro de Energia Solar da Universidade da Flórida Central, os painéis fotovoltaicos estão expostos a uma variedade de influências físicas que podem causar fissuras. “Isso deve-se às ações humanas, como durante o transporte e a instalação. Mas as influências do clima também desempenham um papel, como neve, vento e mudanças extremas de temperatura.” Segundo ele, as fissuras têm consequências graves: «Elas degradam o desempenho do painel e podem criar áreas mortas. Isso leva a diferenças de tensão que reduzem ainda mais o desempenho. As fissuras às vezes também causam ‘pontos quentes’ que, no pior dos casos, representam um risco de segurança - na forma de um perigo de incêndio.” Para evitar a formação de fissuras, os fabricantes realizam testes para determinar como e quando as fissuras são formadas. No entanto, de acordo com Schneller, esses testes não são suficientes. Em particular, eles ignoram o facto de que as fissuras formadas no “momento 1” aumentam os problemas causados no “momento 2” por outras circunstâncias. Para ilustrar, Schneller dá um exemplo: o peso de neve acumulada num painel pode causar microfissuras que podem fechar automaticamente assim que a neve derreter e a pressão do peso diminuir. Se o mesmo painel for subsequentemente exposto a um pico de temperatura elevado ou vibrações devido a ventos fortes, ou seja, no “momento 2”, as mesmas microfissuras podem abrir-se novamente e desenvolver-se ainda mais, o que pode resultar numa perda de energia. 56
O peso de neve acumulada num painel pode causar microfissuras que podem fechar automaticamente assim que a neve derreter e a pressão do peso diminuir. Se o mesmo painel for subsequentemente exposto a um pico de temperatura elevado ou vibrações devido a ventos fortes (...) as mesmas microfissuras podem abrir-se novamente e desenvolver-se ainda mais. Protocolo de teste de 4 etapas Para mapear as consequências de momentos consecutivos com pressão física e térmica, Schneller desenvolveu um novo protocolo de teste. Este Protocolo de Avaliação Mecânica consiste em 4 etapas que um painel deve passar em sucessão. Na primeira etapa, a frente do painel é exposta a uma pressão física de 5.400 Pa durante uma hora. Isso simula uma situação em que o painel está coberto por uma espessa camada de neve. Isso pode causar microfissuras, mas como mencionado antes, essas fissuras tendem a fechar-se novamente assim que a pressão física diminui. No segundo teste do protocolo, o mesmo painel é brevemente exposto a 1.000 Pa mil vezes consecutivas. Numa situação de campo, essa pressão pode ser causada por exposição prolongada a rajadas de vento. Uma possível consequência disso é que as células ficam eletricamente isoladas, o que leva a uma perda de capacidade. No terceiro teste, o painel é exposto a 50 ciclos com aumentos significativos de temperatura e 10 ciclos com geada e humidade para simular condições climáticas altamente variáveis. Além de criar novas microfissuras, as microfissuras existentes podem ser “abertas” para se tornarem verdadeiras fissuras e também existe a possibilidade de as várias camadas que constituem o painel se soltarem. O segundo e o terceiro testes do protocolo também fazem parte
de procedimentos de teste comumente aplicados, mas não num ciclo que é precedido por um teste de pressão física e seguido por outro teste. Esse teste subsequente é a última e quarta etapa do protocolo de Schneller, e uma repetição do segundo teste: o painel é novamente submetido a 1.000 Pa mil vezes. Resultados por tipo de painel A equipa de Schneller usou o novo protocolo para expor 4 designs de módulo bem conhecidos a várias tensões: Módulo fotovoltaico HIT®, Mono-PERC, Multi-PERC e Mono-PERT. Após cada etapa, os painéis foram examinados para avaliar os danos e a perda de energia. É importante notar que cada tipo de módulo reage de maneira diferente a cada um dos 4 testes de stress. Após a conclusão da primeira etapa (pressão de 5.400 Pa), verificou-se que o módulo Fotovoltaico HIT® não havia sofrido nenhum dano. Os danos ao painel Mono-PERC foram limitados a 4 fissuras, o painel Mono-PERT teve 7 e o painel Multi-PERC não menos que 37. No segundo teste (1.000 x 1.000 Pa), os painéis do módulo Fotovoltaico HIT®, Mono-PERC e Mono-PERT não sofreram novos danos. O painel Multi-PERC estava numa condição significativamente pior. Como resultado da longa série de momentos de pressão mecânica, as microfissuras criadas no teste 1 foram descobertas como tendo sido abertas novamente e continuaram posteriormente, resultando em grandes danos. A terceira etapa (picos de temperatura, geada e humidade) quase não causou nenhum dano adicional, exceto para o painel Mono-PERT que sofreu várias novas fissuras. O teste final (1.000 x 1.000 Pa) resultou em 6 novas fissuras encontradas no painel Mono-PERC e “inúmeras” novas fissuras nos painéis Mono-PERT e Multi-PERC. Notavelmente, o módulo fotovoltaico HIT® passou por este teste completamente ileso. De acordo com Schneller, isso deve-se provavelmente ao design específico das interconexões e ao material laminado usado para este painel.