As usinas de energia solar fotovoltaicas podem aumentar o rendimento médio em 35% utilizando módulos fotovoltaicos bifaciais e rastreadores solares de eixo único no lugar de módulos monofaciais em estruturas fixas, segundo uma pesquisa multinacional capitaneada pelo Instituto de Pesquisa em Energia Solar de Singapura, publicada na revista “Joule” recentemente.

O estudo “Global Techno-Economic Performance of Bifacial and Tracking Photovoltaic Systems” analisou em nível global painéis com módulos fotovoltaicos mono e bifaciais em combinação com sistemas de rastreamento de eixo único (1T) ou duplo (2T). A combinação bifaciais-1T produz o menor custo nivelado de energia (LCOE)  ̶  custo do sistema dividido pela produção de energia ao longo da vida útil –, parâmetro decisivo no competitivo mercado de projetos solares fotovoltaicos.

Módulos bifaciais usam células solares especiais para coletar luz também pelo lado traseiro. Com os recentes avanços, esses módulos e também os trackers tiveram reduções de preços que lhes permitiram produzir eletricidade mais barata do que os sistemas convencionais fixos monofaciais. A pesquisa analisou os aspectos técnicos e econômicos das combinações desses dois conceitos em todo o mundo. Os resultados revelaram que instalações bifaciais-1T oferecem em média LCOE 16% menor e aumentam o rendimento de energia em 35%, em relação aos sistemas convencionais mono-fixos, e isso para 93,1% da superfície do Planeta. Em latitudes muito altas, o aumento no rendimento pode superar os 50%, diz o relatório. Apenas próximo aos polos da Terra é que os rastreadores de eixo duplo se tornam preferíveis. “Embora alcancem geração de energia maior, pois seguem o caminho do sol com mais precisão, os rastreadores de eixo duplo ainda têm custos muito altos e, portanto, não são tão econômicos”, afirma o estudo.

A pesquisa usou dados de irradiância global horizontal média diária do Ceres – Clouds and the Earth’s Radiant Energy System, da NASA, e os adaptou para determinar como a posição do Sol influencia a quantidade de radiação solar que um módulo fotovoltaico recebe com base em sua orientação. E então foi calculado o custo líquido médio da geração de eletricidade durante toda a vida útil dos sistemas fotovoltaicos. Os pesquisadores validaram o modelo com configurações experimentais nos EUA, China, Alemanha e Singapura.

A equipe de pesquisa incluiu pesquisadores do Sandia National Laboratories e do MIT, nos EUA, do Instituto de Tecnologia Harbin, da China, e do Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg de Energia Renováveis, da Alemanha. “Idealmente, queríamos ter dados sob diferentes condições climáticas, o que foi alcançado com a colaboração das três instituições e com a riqueza de dados fornecidos”, disse o pesquisador-chefe do projeto, Carlos D. Rodríguez-Gallegos, de Singapura. Para o trabalho de modelagem, a equipe utilizou o software MATLAB, que está disponível para a maioria dos pesquisadores. "Os leitores podem verificar os resultados que obtivemos", diz Rodríguez.

O custo geral do sistema é fortemente influenciado pelo tamanho do sistema. “Como regra geral, quanto menor o sistema fotovoltaico, maior o custo esperado por módulo instalado. Em nosso trabalho, consideramos o custo associado a grandes fazendas fotovoltaicas, que são instalações compostas por milhares de painéis solares”, disse o pesquisador.