Avaliação de degradação e desempenho energético de mono

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13066 (2023) Citar este artigo

395 acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

A degradação reduz a capacidade de produção de energia solar fotovoltaica (PV) ao longo do tempo. Os estudos sobre a degradação de módulos fotovoltaicos são normalmente baseados em experimentos acelerados ou de campo, demorados e trabalhosos. Compreender os modos e metodologias de degradação é fundamental para certificar a vida útil dos módulos fotovoltaicos de 25 anos. Ambas as condições tecnológicas e ambientais afetam a taxa de degradação do módulo fotovoltaico. Este artigo investiga a degradação de 24 módulos fotovoltaicos de silício monocristalino montados no telhado do instituto de pesquisa eletrônica (ERI) do Egito após 25 anos de operação ao ar livre. As taxas de degradação foram determinadas usando a relação de desempenho do módulo, perdas de temperatura e rendimento energético. A inspeção visual, a medição da característica I – V e a taxa de degradação foram calculadas como parte do processo de avaliação fotovoltaica. Os resultados demonstram que a potência máxima dos módulos (\({P}_{max}\)) diminuiu em média 23,3% ao longo do tempo. As taxas de degradação da corrente de curto-circuito (\({I}_{sc}\)) e da corrente máxima (\({I}_{m}\)) são 12,16% e 7,2%, respectivamente. As taxas de degradação da tensão de circuito aberto (\({V}_{oc}\)), da tensão máxima (\({V}_{m}\)) e do fator de preenchimento (\(FF\)) são de 2,28%. , 12,16% e 15,3%, respectivamente. O índice de desempenho geral obtido para o sistema fotovoltaico é de 85,9%. Após um longo período de operação em condições externas, os cinco parâmetros do modelo de diodo único são usados ​​para identificação de parâmetros de cada módulo para estudar o efeito do envelhecimento no desempenho do módulo fotovoltaico.

A questão energética continua a ser crucial para o avanço social e económico da sociedade1. As questões ambientais surgem da utilização de fontes de combustível não renováveis, especialmente com o aumento do custo do petróleo e os efeitos negativos da queima de combustíveis fósseis no ambiente. Atualmente, diferentes fontes de energia renovável proporcionam flexibilidade e fiabilidade suficientes numa vasta gama de tecnologias para minimizar a escassez de energia resultante do aumento da procura1,2. Hoje, a energia solar ocupa uma posição significativa no mercado de energia renovável. A energia solar é utilizada tanto para fins comerciais como residenciais2. Seus benefícios incluem ser infinito, livre de poluição, abundante, silencioso, desprovido de peças rotativas e capaz de converter eletricidade de forma eficaz, independentemente do tamanho. Embora os módulos fotovoltaicos tenham normalmente uma vida útil de aproximadamente 25 anos, vários fatores podem afetar o seu desempenho ao longo do tempo2,3,4,5,6. Como a instalação fotovoltaica ocorre ao ar livre, ela fica exposta a fatores ambientais como radiação solar, temperatura, umidade e estresse físico, que têm impacto significativo no seu desempenho ao longo do tempo7,8,9. O envelhecimento/degradação do módulo é um dos principais fatores que afetam a redução na capacidade de alimentação do módulo10.

Existem vários tipos de degradação que podem afetar os módulos fotovoltaicos. Eles incluem: Degradação induzida por potencial (PID): Este tipo de degradação é frequentemente causado por uma diferença de potencial de tensão entre o sistema de aterramento e as partes condutoras dos módulos, levando a uma corrente de fuga que pode danificar o módulo ao longo do tempo8,11,12 . O segundo tipo é a degradação induzida pela luz, resultante da exposição à luz que causa degradação dos módulos fotovoltaicos. Neste tipo, a luz ultravioleta (UV), em particular, pode quebrar os materiais encapsulantes e causar descoloração das células fotovoltaicas, o que reduz a eficiência. Isto também é conhecido como fotodegradação4,5,8. Outro tipo é a degradação devido a fatores ambientais8,10: Os principais fatores ambientais que induzem a degradação em módulos fotovoltaicos são temperatura, luz solar, chuva, vento, umidade, estresse mecânico e acúmulo de sujeira/areia que causam danos físicos aos componentes do módulo, levando à degradação. Esses fatores geralmente interagem e se combinam para diminuir a eficiência e a longevidade do painel solar ao longo de sua vida útil. A vedação, instalação e manutenção adequadas do módulo podem ajudar a mitigar alguns desses efeitos de degradação ambiental.