Uma equipe de pesquisa internacional fabricou um circuito eletrônico que pode reduzir a formação de pontos críticos e aumentar o rendimento de energia em módulos fotovoltaicos.
O sistema proposto utiliza dois comparadores de corrente, dois transistores NPN e um circuito espelho de corrente. Esses dispositivos são integrados por meio de um mecanismo de comutação automática que, segundo os cientistas, elimina a necessidade de diodos de bypass convencionais, pois fornece uma resposta dinâmica a condições térmicas flutuantes.
Na configuração do sistema proposto, o comparador de corrente identifica anomalias no fluxo de corrente indicativas de potenciais hotspots, enquanto o circuito espelho de corrente reage a essas anomalias medindo o fluxo de corrente. “Este projeto permite o controle preciso da corrente de entrada e saída por meio de um elemento puramente resistivo, promovendo um ambiente operacional mais estável e eficiente para o módulo fotovoltaico”, explicaram os pesquisadores.
O comparador atual opera em duas etapas. Primeiro, ele avalia as correntes de saída da primeira e segunda sub-strings fotovoltaicas. Em seguida, justapõe a corrente diferencial obtida a partir dessa avaliação com a última sub-string PV. A etapa final é descrita pelos pesquisadores como a passagem crítica que garante corrente homogênea em todas as subcordas, o que, segundo eles, evita a ocorrência de pontos críticos.
Imagem: Universidade de York, Optik, Creative Commons License CC BY 4.0
O circuito eletrônico pode operar fornecendo eletricidade dos próprios módulos solares e, segundo seus criadores, seu consumo de energia é mínimo.
Por meio de uma série de testes de validação expondo o circuito a altas cargas de corrente, o grupo de pesquisa descobriu que ele poderia garantir estabilidade térmica suficiente dentro de limites de operação seguros. “Este desempenho robusto indica a adequação do circuito para uma ampla gama de instalações fotovoltaicas, desde aplicações residenciais de pequena escala até aplicações industriais de grande escala”, explicou, observando que o dispositivo reduziu as temperaturas dos pontos críticos “significativamente” do limite “perigoso” de 55ºC.
Os cientistas também descobriram que o uso do sistema pode resultar em um maior rendimento de energia, variando de 3% a 5,35% em painéis solares afetados por hotspots adjacentes e não adjacentes. No entanto, eles também alertaram que, embora o sistema garanta uma distribuição mais uniforme da corrente, não é capaz de corrigir as perdas de energia no local dos defeitos.
“Embora o circuito tenha reduzido significativamente as temperaturas dos pontos críticos, aproximando-as das das células saudáveis, não as normalizou totalmente”, concluíram, sugerindo as limitações atuais do dispositivo.
Foi descrito no artigo Photovoltaic hotspots: a mitigation technique and its thermal cycle“, foi publicado recentemente no Optik. A equipe de pesquisa incluiu cientistas da Universidade de York, no Reino Unido, o Departamento de Energia dos EUA, Laboratórios Nacionais de Sandia e a Universidade de Nápoles Federico II, na Itália.
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