Uma equipe de pesquisa internacional criou uma configuração experimental e um modelo para otimizar painéis solares bifaciais flutuantes que devem ser implantados em água doce tropical.
O grupo de pesquisa empregou uma metodologia de superfície de resposta (RSM) baseada em um projeto composto central (CCD). O CCD é uma metodologia específica de desenho de experimentos que se ajusta aos modelos RSM que podem apresentar a relação entre os fatores de entrada e saída. Além disso, a equipe investigou a viabilidade econômica de projetos fotovoltaicos bifaciais flutuantes.
“Nossa pesquisa integra uma perspectiva global sobre a tecnologia solar, enfatizando a análise de sensibilidade dos parâmetros de projeto e as correlações de ganho de energia por meio do RSM”, disseram os acadêmicos. “Nosso objetivo é otimizar a altura do painel solar bifacial, o ângulo de azimute e a profundidade da água, promovendo soluções de energia sustentável em sistemas solares bifaciais.”
Como parte do projeto do CCD, os pesquisadores construíram dois sistemas fotovoltaicos em um telhado em Virudhunagar, no sul da Índia. Cada um usou módulos fotovoltaicos bifaciais de 395 W montados sobre uma superfície convencional pintada de branco ou um tanque de água doce com tinta branca na parte inferior.
Ambos os sistemas foram testados em uma altura de painel de 25 cm, 87,5 cm ou 150 cm e um ângulo de inclinação de 45 graus, 90 graus e 135 graus. O sistema fotovoltaico montado sobre a água também foi testado com profundidades de água variáveis de 2 cm, 6 cm e 10 cm. A temperatura, tensão e corrente do painel foram testadas em diferentes níveis de irradiância e velocidades do vento.
“Os dados coletados durante esses testes foram analisados usando RSM para entender a influência de múltiplas variáveis”, disseram os cientistas. “Essa coleta de dados abrangente envolveu o monitoramento de indicadores-chave de desempenho, como potência de saída e ganho bifacial. O objetivo era discernir o impacto de diferentes métodos de resfriamento na eficiência dos painéis BFS, com foco particular em cenários do mundo real.”
De acordo com os resultados do modelo quadrático, um modelo de otimização para RSM, os resultados ótimos foram obtidos com uma altura de painel de 100 cm, uma lâmina d’água de 6 cm e um ângulo de inclinação de 90 graus. Nesse caso, a potência de saída prevista foi de 397,68 W e um ganho bifacial de alta precisão de 10,39 foi registrado.
Além disso, a superfície de água doce (PFS) proposta alcançou um ganho de 4,34% a 4,86% na eficiência bifacial em vários níveis de irradiação em comparação com a superfície branca convencional (CWS). “Sob irradiação de 950 W / m2, o resfriamento de água doce atinge um ganho bifacial 3,19% maior do que o resfriamento CWS”, acrescentou o grupo.
“A análise de temperatura do painel mostra reduções consistentes com o resfriamento de água doce, variando de 1,43 ° C a 2,72 ° C, aumentando a eficiência geral e a longevidade”, concluíram. “Com custos diários de energia ligeiramente mais altos de Rs 10,979 (US$ 0,13) vs. Rs 10,75 para CWP, a PFW oferece um período de retorno mais rápido de 4,52 anos vs. 4,62 anos para CWP, destacando sua viabilidade econômica e eficiência.”
Suas descobertas foram apresentadas em “Performance analysis of floating bifacial stand-alone photovoltaic module in tropical freshwater systems of Southern Asia: an experimental study“, publicado na Scientific Reports. A equipe era composta por cientistas da Faculdade de Engenharia e Tecnologia Kamaraj, na Índia, e da Universidade Kebri Dehar, na Etiópia.
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