Um módulo solar convencional capta luz apenas na face frontal; a parte de trás é uma folha opaca. Um módulo bifacial tem células que podem usar a luz dos dois lados e uma face posterior transparente, em geral de vidro ou de backsheet transparente. A face frontal continua fazendo a maior parte do trabalho, mas a luz refletida pelo solo e espalhada pelo céu chega à face posterior e soma-se à produção. Em um local adequado, essa energia extra vem com pouco custo adicional, e é por isso que os módulos bifaciais se tornaram comuns em usinas de grande porte.
Quanta energia extra?
Duas coisas determinam o ganho na face posterior.
- Bifacialidade: o quão eficiente é a face posterior do módulo em comparação com a frontal, informada no datasheet do módulo como fator de bifacialidade. Um fator de 0,7 significa que a face posterior converte luz com 70% da eficiência da frontal.
- Irradiância posterior: quanta luz realmente chega à parte de trás. Depende principalmente do albedo do solo (a fração da luz solar que ele reflete), da altura dos módulos acima do solo, do espaçamento entre fileiras e de quanto da parte de trás é sombreado pela estrutura de montagem.
O albedo varia muito: solo escuro ou grama refletem pouco, areia seca e cascalho claro refletem mais, e a neve fresca reflete mais do que todos. Assim, o mesmo módulo pode dar um ganho pequeno em um local e um ganho grande em outro. O ganho costuma ser maior em trackers de eixo único, com módulos montados no alto sobre solo claro, do que em estruturas fixas e baixas.
Projetando para a face posterior
- Eleve os módulos: mais altura permite que mais luz refletida chegue à parte de trás e a distribui de forma mais uniforme.
- Mantenha a parte de trás livre: tubos de torque, trilhos e caixas de junção que sombreiam a face posterior custam energia. Alguns projetos de tracker são feitos para módulos bifaciais por esse motivo.
- Considere o solo: algumas usinas usam cobertura de solo mais clara para aumentar o albedo.
- Preveja o descasamento: a face posterior é iluminada de modo menos uniforme que a frontal, o que gera pequenas perdas entre células e módulos.
Por que usinas bifaciais precisam de melhor medição
Para avaliar se uma usina está tendo bom desempenho, o proprietário compara a energia produzida com a que deveria ter sido produzida, dado o clima. Em uma usina monofacial, a irradiância na face frontal (plano do arranjo) é a maior parte dessa história. Em uma usina bifacial, não é: se a irradiância posterior não for medida, a produção esperada da usina é subestimada, e uma falha real pode se esconder dentro de um “bônus bifacial” inexplicado, ou uma usina normal pode parecer ter desempenho abaixo do esperado.
A IEC 61724-1:2021, norma de monitoramento de desempenho de sistemas FV, inclui a medição de albedo e de irradiância posterior para sistemas bifaciais. Por isso, uma estação de monitoramento para uma usina bifacial costuma acrescentar:
- um piranômetro voltado para o solo, combinado com um voltado para o céu para formar um albedômetro, para medir o albedo;
- sensores de irradiância posterior montados no plano dos módulos, voltados para trás;
- sensores de temperatura de módulo que não sombreiem a parte de trás do módulo.
Este último ponto é fácil de passar despercebido. Um sensor de temperatura colado na parte de trás de um módulo bifacial impede que a luz da face posterior chegue à célula que fica abaixo dele. O Rigel 2 da Aeron, sensor de temperatura de módulo, foi feito para isso: seu corpo de baixo perfil, de 7,2 mm, é montado rente à superfície posterior sem obstruir a irradiância posterior, e seu elemento PT1000 atende à tolerância Classe A da IEC 60751. Está disponível com saídas 4-20 mA, PT1000 e RS485 Modbus.
Temperatura e módulos bifaciais
Os módulos bifaciais com vidro nos dois lados costumam operar em uma temperatura um pouco diferente da dos módulos convencionais, porque o vidro posterior dissipa o calor de outra forma e absorve luz nas duas faces. Como a produção de um módulo cai quando ele esquenta, a temperatura precisa do módulo faz parte da modelagem correta da usina e deve ser medida nos módulos realmente instalados, e não presumida.
O bifacial é adequado para um projeto?
Os módulos bifaciais costumam custar um pouco mais que os monofaciais, e o benefício depende do albedo do local, da montagem e do tracker. A equipe do projeto deve modelar o ganho da face posterior para o seu local e a sua estrutura e, com a usina em operação, medir o albedo e a irradiância posterior para confirmar o ganho pelo qual pagou. Essa medição também é a evidência que financiadores e engenheiros independentes procuram.
As estações de monitoramento meteorológico da Aeron são feitas para o monitoramento Classe A da IEC 61724-1:2021, inclusive em usinas bifaciais. Conheça o WMS para usinas solares fotovoltaicas ou fale com nossa equipe sobre o seu local.
