Como o albedo interage com diferentes padrões de sistemas fotovoltaicos em telhados

Albedo é a capacidade de uma superfície de refletir a luz solar, tem um impacto significativo na eficiência de sistemas fotovoltaicos em telhados. Superfícies com alto albedo (como telhados brancos ou com materiais claros) refletem mais luz solar, o que pode aumentar a produção de energia de painéis fotovoltaicos, especialmente os bifaciais, que captam luz de ambos os lados. No entanto, o efeito do albedo pode ser complexo, dependendo de fatores como a disposição dos painéis, a inclinação do telhado e a geometria da instalação.

Como o albedo interage com diferentes padrões de sistemas fotovoltaicos:

Painéis bifaciais:

Painéis bifaciais são projetados para gerar eletricidade tanto pela luz solar direta quanto pela luz refletida pela superfície abaixo. Portanto, um alto albedo na superfície do telhado pode aumentar significativamente a produção de energia desses painéis.

Distância entre os painéis:

Em instalações com maior espaçamento entre os painéis, o albedo pode ter um impacto mais positivo, pois mais luz solar refletida alcança a parte traseira dos painéis.

Taxa de cobertura do telhado:

Em telhados com alta taxa de cobertura (onde os painéis cobrem uma grande área), o albedo pode se tornar mais importante, pois a luz refletida pode ser usada de forma mais eficiente pelos painéis restantes.

Painéis bifaciais com alterações de albedo e temperatura ambiente

Sombreamento:

O albedo também pode influenciar o sombreamento. Superfícies com baixo albedo podem absorver mais calor e, consequentemente, aumentar o sombreamento, reduzindo a eficiência do sistema.

Materiais do telhado:

Diferentes materiais de telhado possuem diferentes albedos. Telhados com materiais claros e brilhantes (como telhas brancas ou telhas metálicas com revestimento branco) tendem a ter um albedo mais alto, enquanto materiais escuros (como telhas de barro escuras) têm um albedo mais baixo.

Em resumo: O albedo é um fator importante a ser considerado na instalação e otimização de sistemas fotovoltaicos em telhados. Em muitos casos, um alto albedo pode aumentar a eficiência do sistema, especialmente com painéis bifaciais, mas a interação com outros fatores como a disposição dos painéis e o sombreamento também deve ser considerada.

Pesquisadores simularam 160 casos de instalação de telhados fotovoltaicos no sul e norte da Itália. Entre os parâmetros variáveis estavam o tamanho e o tipo dos painéis, bem como a taxa de cobertura do telhado. Os albedos considerados foram de 20%, 40%, 60% e 80%, representando diferentes tipos de materiais de cobertura.

Um grupo de pesquisa liderado pela Universidade da Calábria, na Itália, investigou o impacto do albedo na geração de energia fotovoltaica no telhado e descobriu que a reflexão da radiação de saída das superfícies dos painéis solares para a parte traseira dos módulos adjacentes desempenha um papel importante no aumento do rendimento da eletricidade solar.

“O estudo explora o desempenho de painéis solares monofaciais e bifaciais em várias tipologias de telhados com padrões de instalação e albedos variáveis. Nesse sentido, a comparação ajudará a compreender como o albedo do telhado afeta a produção anual de energia, a maneira mais adequada de instalar painéis solares no telhado e a distinção entre painéis solares monofaciais e bifaciais”, informaram os cientistas. “A avaliação é baseada especificamente em um conjunto de 160 simulações”.

Usando dois estudos de caso da Itália – um do Sul e outro do norte do país – a equipe concentrou seu trabalho nos diferentes impactos do albedo em vários padrões de instalação.

Todas as simulações foram realizadas em uma cobertura de 10 m x 10 m, com área total de 100 m². Milão foi escolhida como local das simulações do norte da Itália, com uma temperatura média anual de 13,5°C de irradiação global anual de 1.317 kWh / m² e uma inclinação de 39°, enquanto Cosenza foi tomada como o estudo de caso sul, com uma temperatura média anual de 17,7°C, irradiação global anual de 1.635 kWh / m² e uma inclinação de 33°.

Os experimentos incluíram dois tamanhos de sistema fotovoltaico – 1 m x 1,5 m ou 1 m x 2 m – cobrindo 10%, 20%, 30%, 40% ou 50% do telhado. Dois tipos de painéis fotovoltaicos foram considerados: um painel monocristalino bifacial com 20% de eficiência ou um painel monocristalino monofacial com 20% de eficiência. Os albedos considerados foram de 20%, 40%, 60% e 80%, representando diferentes tipos de materiais de cobertura.

“Na área limitada de um telhado, ao aumentar o número de módulos fotovoltaicos, a produção anual de energia pode aumentar até um determinado valor e, em seguida, pode diminuir devido à maior frequência de sombra dos painéis solares na superfície de outros painéis solares”, enfatizaram os cientistas. “Neste estudo, no sul e norte da Itália, isso aconteceu após aumentar o número de módulos de 40 a 50% da cobertura da área do telhado”.

De acordo com o grupo, a saída bifacial aprimorada a essa taxa parece ser desencadeada pela reflexão da radiação das superfícies do painel solar para a parte traseira dos módulos adjacentes, em vez do albedo do telhado. Além disso, a escolha entre painéis solares monofaciais e bifaciais dependia da porcentagem de cobertura dos painéis solares no telhado.

“Pode-se concluir que, com baixas porcentagens de cobertura de painéis fotovoltaicos na superfície do telhado, a instalação de painéis bifaciais não parece ser vantajosa do ponto de vista da produção de energia”, acrescentou o grupo. “No entanto, em uma porcentagem de cobertura mais alta de cerca de 50%, e devido aos impactos simultâneos do albedo do telhado e reflexão dos painéis solares, é mais benéfico usar painéis solares bifaciais, como na Itália, a produção de energia foi aumentada em até 18%”.

(pv-magazine-brasil)