As informações abaixo foram divulgadas (em inglês) originalmente no site PV Tech. Reprodução no Brasil autorizada pela JA Solar.
Para estudar e verificar o desempenho da geração de energia e da temperatura operacional de diferentes tipos de módulos, a JA Solar e a TÜV NORD realizaram um teste de rendimento de energia de um ano (fevereiro de 2021 a fevereiro de 2022) em uma usina experimental localizada em Yinchuan, na China.
Agora que os dados semestrais estão disponíveis, apresentam-se a seguir os dados relevantes deste estudo.
Informações do projeto
O projeto está localizado em Yinchuan, onde se encontra um clima continental temperado com um ambiente árido, com horários de pico anuais médios de 1650 kWh / m2 (nível horizontal), duração média anual de luz solar de 2800 a 3000 horas e uma temperatura média anual de 8,5 ℃. Yinchuan é uma das regiões da China com a maior irradiação solar e um espectro solar muito próximo do padrão AM1.5. O projeto de teste é mostrado na Figura 1.
A planta-piloto está equipada com um conjunto de módulos monofaciais DeepBlue 3.0 (wafer de silício de 182 mm) e um conjunto de módulos monofaciais de alta corrente (Isc > 18 A), com uma potência instalada de aproximadamente 7 kW (medido pelo laboratório de teste de campo) para cada conjunto e um inversor de 20 kW para ambos os conjuntos (consistindo em entrada MPPT bidirecional, uma direção para cada conjunto, com corrente máxima de entrada de 25 A).
Uma estrutura de e fixa com um ângulo de inclinação fixo de 40° é adotada para a instalação, cerca de 1 metro acima do solo.
Além do sistema de monitoramento ambiental, o projeto está equipado com medidor de irradiância, medidor de corrente contínua de alta precisão e sensor de temperatura.
Para eliminar o efeito dos inversores no desempenho de geração de energia dos diferentes módulos, apenas os dados do medidor CC são usados para a análise.
Comparação de desempenho de geração de energia
O desempenho do rendimento energético dos módulos JA Solar 182 e dos módulos de alta corrente entre fevereiro de 2021 e agosto de 2021 é mostrado na Figura 2.
O rendimento energético médio diário desses dois tipos de módulo é 4,88 kWh / kW e 4,79 kWh / kW respectivamente, com os módulos de 182 mm ultraando os módulos de alta corrente em cerca de 1,9%.
Também podemos ver que quando a intensidade de irradiação aumenta (tempo ensolarado, especialmente de maio a julho), o rendimento energético dos módulos de 182 mm é 2,5% maior ou mais do que aqueles com alta corrente.
A capacidade de geração de energia dos módulos fotovoltaicos varia com o coeficiente de temperatura de degradação de energia, temperatura de trabalho e desempenho de geração de energia em um nível de baixa irradiância.
Embora ambos os tipos de módulos sejam baseados em células solares mono-PERC tipo P cortadas ao meio (halfcell), cada um deles tem uma corrente operacional diferente de acordo com a diferença nos tamanhos de wafer.
O módulo de alta corrente emprega um design 12BB, enquanto o módulo JA Solar de 182 mm usa um design 11BB otimizado.
Teoricamente, como a perda de resistência interna dos módulos de 182 mm é relativamente menor, as diferenças no desempenho de geração de energia dos dois tipos de módulo são causadas pela diferença na perda de resistência interna e sua diferença resultante na temperatura operacional.
A fim de verificar e analisar as diferenças de temperatura de operação do módulo causadas por diferentes correntes de operação, extraímos os dados de temperatura de operação e a intensidade de radiação correspondente dos dois tipos de módulo em climas ensolarados e de alta irradiância.
De acordo com os dados mostrados na Figura 3, é claro que a temperatura operacional média do módulo de 182 mm é 1,7 ℃ mais baixa do que a do módulo de alta corrente, com a diferença de temperatura máxima sendo de 4 ℃ a 5 ℃.
Quando a intensidade da radiação diminui, tanto a corrente de operação quanto a temperatura dos módulos são reduzidas de acordo, resultando em uma diferença menor na temperatura de operação dos módulos com diferentes níveis de corrente.
Portanto, a diferença na temperatura de operação deriva principalmente da intensidade da radiação. Isso demonstra que a vantagem dos módulos de 182 m na geração de energia de maio a julho se deve ao aumento da diferença de temperatura de operação entre os dois tipos de módulos.
De acordo com a análise teórica, a corrente operacional excessiva de um módulo causará um aumento significativo na perda de calor na superfície de contato do metal da célula, zona de solda e barramento, e o aumento na perda de calor levará a um aumento na temperatura de operação, o que também foi verificado por análises anteriores com base em dados de temperatura operacional de módulos completos e meio.
