Pesquisadores da Universidade de Surabaya, na Indonésia, realizaram um estudo sobre os primeiros defeitos operacionais de uma usina solar fotovoltaica de 24,9 MW localizada na Ilha de Sumatra, no oeste da Indonésia.
A análise começou a operar em agosto de 2022, quando a instalação entrou em operação, e foi concluída em agosto de 2024.
“O período operacional relativamente curto garante que os defeitos observados resultem principalmente de fatores operacionais iniciais, em vez de desgaste prolongado”, explicou o autor principal Elieser Tarigan. “Esta pesquisa visa categorizar e quantificar os tipos de defeitos observados, incluindo efeitos de hotspot, rachaduras no vidro, falhas na caixa de junção e vidro embaçado ou descolorido, para entender seu impacto no desempenho do sistema.”
No geral, o local estudado possui 64.140 painéis fotovoltaicos, com capacidade de 390 W cada. Todos eles são instalados em uma configuração montada no solo, onde os módulos são conectados em série para formar strings. Cada string é composta por 30 módulos conectados em série.
“Durante as observações de campo, a tensão e a corrente de operação foram monitoradas e comparadas com as especificações técnicas do módulo para identificar possíveis irregularidades”, disse o pesquisador. “As observações se concentraram na identificação de anormalidades na saída de energia de strings de módulos específicos. Uma string foi considerada anormal quando a potência exibida pelo inversor foi significativamente menor do que os valores teóricos calculados para a string nas condições ambientais dadas. Essas anormalidades foram investigadas para determinar a presença de defeitos do módulo.
Em seguida, a investigação do módulo específico incluiu inspeções visuais com medições diretas e análises mais aprofundadas incluíram medições detalhadas e imagens térmicas. Os dados coletados das inspeções visuais e medições foram analisados para determinar a prevalência e o impacto de cada tipo de defeito.
“Os resultados das observações indicam que nos primeiros dois anos de operação, de um total de 64.400 módulos fotovoltaicos instalados, aproximadamente 678 módulos exibiram anormalidades operacionais causadas por vários defeitos mencionados anteriormente”, explicaram os cientistas. “A taxa de falha observada, aproximadamente 1,05%, destaca a importância do monitoramento e manutenção precoces para garantir a confiabilidade e longevidade dos sistemas fotovoltaicos.”
De acordo com os resultados, a maioria dos problemas estava ligada à formação de hotspots. Especificamente, foram encontradas 350 falhas na caixa de junção, 282 casos de rachaduras no vidro, 42 casos de inchaço da caixa de junção e sete casos de vidro embaçado ou descolorido. Além disso, também foram identificados casos de sombreamento de objetos circundantes, como árvores, postes e edifícios, e de auto-sombreamento entre matrizes fotovoltaicas.
“Por meio da análise, foi demonstrado que os módulos de meio corte têm um desempenho melhor do que os módulos de célula completa na mitigação dos efeitos do hotspot devido à sua menor corrente por célula e melhor configuração de diodo de desvio, reduzindo a dissipação de calor e as perdas de energia”, concluiu o professor Tarigan. “Além disso, reduzir o número de módulos em uma string reduz efetivamente a tensão e a corrente da string, minimizando assim a gravidade dos hotspots.”
As descobertas foram apresentadas em “Identification of early operational defects in photovoltaic modules: A case study of a 24.9 MWp solar PV system in Sumatra, Indonesia“, publicado na Unconventional Resources.
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