Módulos Fotovoltaicos Bifaciais: Maior produção e eficiência energética

Atualmente, mais de 80% das células fotovoltaicas fabricadas são bifaciais. Esta mudança deve-se aos avanços tecnológicos e ao facto de ser mais económico para os fabricantes homogeneizarem as linhas de produção de células e, assim, otimizarem os custos.

Quer isto dizer que a maioria dos módulos são bifaciais?
Não, nem todos os módulos são bifaciais. Para que um módulo seja bifacial, devem ser respeitados determinados critérios de fabrico e de instalação... Comecemos pelo princípio…

1. O que é um módulo bifacial e como funciona? 

Os módulos fotovoltaicos bifaciais são uma evolução dos módulos tradicionais, os módulos fotovoltaicos monofaciais. A sua principal vantagem reside na capacidade de gerar energia tanto na parte frontal como na parte traseira, maximizando assim a captação de luz e, consequentemente, a produção de energia.

O funcionamento destes módulos baseia-se no aproveitamento da radiação refletida pelo solo ou em superfícies próximas (conhecido como Coeficiente de Albedo, conceito que explicaremos mais à frente neste artigo), o que permite aumentar a eficiência da instalação em relação aos painéis monofaciais.

2. Vantagens técnicas dos módulos fotovoltaicos bifaciais

• Maior eficiência energética: Podem gerar entre 20% e 25% mais energia em comparação com um módulo monofacial. São ideais para instalações com superfícies de alto índice de albedo.

• Menor custo nivelado da energia (LCOE): A médio e longo prazo, a maior produção reduz o LCOE, otimizando a rentabilidade da instalação fotovoltaica.

• Os vidros duplos aumentam a longevidade e a resistência do módulo: O vidro é mais resistente do que os materiais normalmente utilizados na parte traseira, aumentando assim a longevidade e diminuindo a degradação do módulo.

• Garantias mais longas: Os fabricantes costumam oferecer períodos de garantia mais longos do que os módulos monofaciais, principalmente devido à utilização de vidros duplos.

3. Como tirar o máximo partido dos módulos bifaciais?

Agora vem o mais importante… Mas, antes, uma pequena antevisão: não se preocupe se nem todos os pontos indicados se aplicarem ao seu projeto, mesmo assim, os módulos bifaciais podem ser muito úteis para si.

Estruturas elevadas

Para maximizar a produção de um módulo bifacial, é necessário otimizar a captação de luz da parte traseira. Para o efeito, recomenda-se elevar os módulos a um ou dois metros do solo. Esta distância permite que as células mais próximas do solo recebam tanta radiação como as mais afastadas.

Inclinação dos módulos fotovoltaicos

Como sabemos, é importante procurar uma inclinação ideal dos módulos de acordo com a latitude do local de instalação. No entanto, com módulos bifaciais, este critério pode variar um pouco... Quanto maior for a inclinação do painel, mais luz refletida chegará à parte traseira, melhorando a produção de energia.

Estruturas concebidas para a instalação de módulos bifaciais

Sabendo que todas as células devem receber a mesma quantidade de luz solar e que esta deve ser a maior possível, é importante escolher uma estrutura paralela aos perfis longos do módulo fotovoltaico para obter a maior resistência contra cargas frontais ou traseiras, sem bloquear a luz solar para as células na parte de trás do módulo.

Selecionar o inversor fotovoltaico certo

>Um aspeto fundamental para otimizar o desempenho dos módulos bifaciais é a escolha de um inversor fotovoltaico adequado. O inversor escolhido para a nossa instalação deve ser capaz de lidar com a corrente gerada por ambos os lados do módulo. Se a corrente gerada exceder os limites do inversor, isso resulta no que chamamos "corte (ou clipping) de corrente", o que leva a perdas de produção.

Mas atenção... Embora este parâmetro apenas conduza a perdas de produção, se a corrente de curto-circuito (Isc) for excedida, o inversor pode ser danificado, resultando numa perda líquida de produção.

4. Parâmetros a ter em conta

Vejamos alguns parâmetros a ter em conta que nos dirão como abordar o nosso projeto e saber se a escolha de módulos bifaciais é ideal em cada situação.

Coeficiente de albedo

O albedo é a capacidade de uma superfície refletir a luz solar. É expresso em percentagem:

• Um albedo de 0% significa que a superfície absorve toda a luz (como o asfalto preto).
• Um albedo de 100% significa que reflete toda a luz (como a neve fresca).

No caso dos módulos bifaciais, quanto mais elevado for o albedo do solo ou da superfície próxima, mais luz refletida poderá aproveitar a parte traseira do painel para gerar eletricidade.

Índice de cobertura do solo ou Ground Cover Ratio (GCR) em inglês

É um parâmetro que mede a proporção da área ocupada por painéis solares em relação à área total disponível. É muito utilizado em instalações no solo ou em estruturas inclinadas. Um GCR elevado significa que os painéis estão mais próximos uns dos outros, ocupando mais superfície do solo, enquanto um GCR baixo significa que os painéis estão mais afastados, deixando assim mais área de superfície para refletir a luz.

5. Casos de utilização recomendados

Instalações no solo

• Prós: 

✓ Produção adicional de energia através da captação da luz refletida do solo.

✓ Menor custo nivelado da energia (LCOE): Quanto maior for a produção, menor será o LCOE, otimizando a rentabilidade da instalação.

• Contras: 

✓ É necessário mais espaço: é necessário mais espaço para otimizar a luz refletida do solo.

✓ Custo da estrutura: as estruturas de suporte podem ser mais caras, mas isso é compensado pela energia gerada.

Otimização com sistemas de seguimento (trackers):

Os trackers permitem melhorar o desempenho gerindo a orientação e a inclinação ideais dos módulos fotovoltaicos para obter a melhor produção. Além disso, é necessário ter em conta que as diferentes filas de módulos não projetam sombras umas sobre as outras.

Parking Solar

• Prós: 

✓ Aproveitamento do espaço sem afetar a utilização do solo.

✓ Sombra para veículos, reduzindo o sobreaquecimento.

✓ Possibilidade de integração com estações de carregamento para veículos elétricos.

• Contras: 

✓ A refletividade do solo pode ser limitada (albedo) se não for escolhido ou aplicado um elemento específico.

Instalações agrovoltaicas

• Prós: 

✓ Permite a dupla utilização dos solos (produção de eletricidade e produção agrícola).

✓ Protege as culturas sensíveis à radiação solar intensa.

✓ São mais eficientes em zonas com elevada refletividade natural.

• Contras: 

✓ Exige um projeto específico para evitar sombras excessivas.

✓ Representam um custo adicional em estruturas.

✓ Pode ter possíveis interferências com máquinas agrícolas.

Instalações comerciais e industriais (C&I)

• Prós: 

✓ Maior produção sempre que o telhado permita a instalação de estruturas inclinadas.

• Contras: 

✓ Exige coberturas adequadas com elevada refletividade.

✓ Custo superior a instalações monofaciais (por exemplo, coplanares)

✓ A instalação deve ser otimizada para evitar sombras de estruturas próximas.