Pesquisadores internacionais investigaram o impacto do acúmulo de poeira no desempenho de sistemas fotovoltaicos em duas regiões climáticas do Paquistão. Eles quantificaram a quantidade precisa de densidade de poeira nos painéis e analisaram a composição e o tamanho das partículas.
Os cientistas criaram uma instalação no telhado de um prédio na capital paquistanesa, Islamabad, e outra na cidade de Bahawalpur, no sul do país.
“O clima de Islamabad é limpo, agradável e quente, com uma temperatura média anual de 20,3 °C. Mesmo o mês mais seco contém muita chuva, o que contribui para a limpeza dos módulos fotovoltaicos”, disseram. “Bahawalpur está localizado em uma região desértica com um clima seco praticamente sem chuvas, mas com ventos frequentes e tempestades de poeira com uma temperatura média anual de 26,1 °C.”
As montagens consistiam em módulos policristalinos de 40 W e painéis de referência que eram mantidos constantemente limpos. Todos os módulos foram montados em suportes metálicos voltados para o sul com ângulos de inclinação fixos de 34 graus.
O grupo de pesquisa coletou dados de radiação solar global, bem como a tensão e corrente de cada módulo. Eles ajustaram folhas de vidro aos módulos fotovoltaicos para coletar poeira e analisar suas propriedades.
“Após seis semanas de exposição atmosférica, os módulos empoeirados exibiram eficiência significativamente menor em função de diferentes densidades de poeira nas duas regiões”, observaram.
O total de poeira acumulado em Islamabad foi de 6,388 g/m2, com média diária de 0,152 g/m2. Em Bahawalpur, o acúmulo total de poeira foi de 10,254 g/m2 e a média diária foi de 0,244 g/m2. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que em ambas as cidades as partículas tinham tamanhos distintos, formas assimétricas e arranjo desigual.
“Na amostra de poeira coletada em Islamabad, o carbono domina com 55,8% de composição, seguido por oxigênio, silício e cálcio com 22,71%, 9,78% e 3,85% de composição, respectivamente. Alumínio, ferro, potássio, magnésio e sódio também são encontrados em quantidades significativamente menores”, disse o grupo. “Na amostra de poeira coletada de Bahawalpur, o oxigênio leva a uma composição de 46,9%, seguido por carbono, silício e alumínio com composições de 20,11%, 16,98% e 4,26%, respectivamente.”
Comparando os módulos sujos e limpos em cada cidade, os pesquisadores detectaram uma redução na potência de saída de 15,08% em Islamabad e uma redução de 25,42% na potência de saída em Bahawalpur.
Os pesquisadores concluíram que a produção reduzida foi atribuída não apenas ao fato de que a poeira reduz a absorção da luz solar por meio do chamado efeito de blindagem, mas também ao fenômeno da temperatura da poeira. Este último ocorre porque a poeira no módulo fotovoltaico provoca uma mudança na forma de transferência de calor e leva à formação de focos de calor.
Eles apresentaram suas descobertas em “Effect of dust accumulation on the performance of photovoltaic modules for different climate regions“, que foi publicado recentemente na Heliyon. A equipe incluiu acadêmicos da Universidade Nacional de Ciências e Tecnologia do Paquistão (NUST) e da Universidade Islâmica de Bahawalpur, bem como da Universidade de Warwick, no Reino Unido.
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