Monitoramento das perdas do índice de soiling em sistemas solares com rastreadores

Contexto e escala do projeto

A usina incorporava tanto sistemas de rastreadores (trackers) quanto robôs de limpeza automática, o que a tornava um ambiente ideal para implementar técnicas avançadas de medição de soiling. Com dezenas de estações de monitoramento meteorológico e unidades dedicadas de índice de soiling instaladas no local, o projeto buscava alcançar alta precisão no monitoramento de desempenho.

Instalações dessa escala mostram a importância da padronização e da conformidade com referências internacionais. Os sistemas foram projetados para atender a requisitos rigorosos, garantindo confiabilidade e consistência em toda a instalação.

Aplicação do sistema de medição do índice de soiling (sistema de dois painéis FV)

Instalação de uma unidade convencional de medição do índice de soiling com dois painéis em um sistema com rastreadores, com robôs de autolimpeza ativados.

O projeto MBR Solar Park, nos Emirados Árabes Unidos, de 1800 MW, é um dos maiores dos EAU e é desenvolvido em conjunto pela Dubai Electricity and Water Authority e pela Abu Dhabi Future Energy Company (Masdar), como parte da 6ª fase do Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park (MBR Solar Park).
A Aeron Systems foi selecionada como fornecedora de estações meteorológicas pela empreiteira EPC. O projeto foi dividido em 4 lotes, conforme o plano de desenvolvimento da desenvolvedora IPP. A Aeron forneceu 54 estações de monitoramento meteorológico (estações meteorológicas) e 24 unidades de medição do índice de soiling (SIMS-100), que se enquadram na categoria CLASSE A e estão em conformidade com as normas IEC 61724-1:2021.

Em usinas solares FV de escala de rede, a deposição de poeira e partículas (soiling) nos módulos solares pode causar perdas anuais de energia de até 7%. Essas perdas, se não monitoradas, afetam diretamente o rendimento do sistema e a receita. Ao quantificar as perdas por soiling em tempo real, os operadores podem planejar estratégias de limpeza econômicas e aprimorar as práticas de O&M, maximizando a eficiência da geração

Como a usina está sendo desenvolvida com tecnologias inovadoras, surgiram novos desafios para os fornecedores atenderem a novos requisitos de projeto. Como parte do projeto, nós da Aeron conseguimos projetar e desenvolver o sistema convencional de medição de perda por soiling com dois painéis, que foi instalado no sistema de rastreadores sem perturbá-lo nem os robôs de autolimpeza.

Dois painéis do arranjo precisam ser usados no estudo comparativo entre painel sujo e painel limpo. Como os arranjos são equipados com robôs de autolimpeza, usamos um mecanismo de batente que interrompe o percurso do robô de limpeza antes do painel limpo.
Os dois painéis (limpo e sujo) se comunicam com o módulo de interface do painel solar, e suas perdas são calculadas pelo princípio da redução da corrente de curto-circuito.

O sistema é composto pelos seguintes componentes:

1. ARN-SPIM2000 – Módulo de interface do painel solar

o Mede a corrente de curto-circuito (Isc) tanto do:

• Painel limpo (de referência)

• Painel sujo (de teste)

o Captura leituras sincronizadas em até 2 segundos para garantir a consistência dos dados.

2. ARN-XG-920 – Data logger

o Coleta e registra:

• Medições elétricas dos painéis

• Temperaturas superficiais em tempo real por sensores externos

• Dados de localização GPS

3. Sensores de temperatura da superfície do módulo

o Fixados em ambos os painéis para o acompanhamento da temperatura do módulo em tempo real.

o O Rigel PT1000, fabricado pela Aeron, é um sensor Classe A em conformidade com as normas IEC61724-1:2021.

4. Sensores de medição do ângulo do rastreador

o Sensores instalados no rastreador para medir o ângulo de inclinação

5. Identidade do sistema

o A oferta integrada é comercializada como ARN-SIMS100.

o Conectado ao sistema SCADA para a medição precisa da perda por soiling.

Cálculo da razão de soiling

Com base no valor da irradiância efetiva do módulo FV limpo, na corrente de curto-circuito do módulo FV sujo e nos dados de temperatura do módulo FV sujo, o data logger calcula a razão de soiling.
A SR (razão de soiling) calculada reflete a degradação em tempo real causada pelo acúmulo de poeira. A razão de soiling medida pelo método descrito acima é um valor instantâneo. Os valores medidos instantaneamente costumam apresentar ruído devido a flutuações de irradiância, desalinhamento angular dos dois dispositivos de referência e outros fatores. Por isso, os valores medidos instantaneamente devem ser integrados para calcular um valor médio diário.

Uso de módulos FV da própria usina para resultados precisos

Para garantir a máxima fidelidade no cálculo do índice de perda por soiling, a Aeron recomenda usar 2 módulos FV retirados da própria usina solar (um para o lado limpo e outro para o lado sujo).
Ao usar módulos FV compatíveis com o local, as características STC são idênticas às dos módulos que geram energia, garantindo uma avaliação precisa e comparável da perda por soiling em toda a usina.

Conclusões:

A implementação eficaz do sistema tradicional de medição do índice de soiling ajudou a reduzir o esforço manual, a capturar dados precisos conforme o movimento dos rastreadores e a automatizar os robôs na limpeza dos painéis, reduzindo a perda por soiling de forma eficaz.

Autor: Sr. Sagar Pathak e Sr. Saurabh Dey