Quando a energia solar encontra a ciência - O papel do monitoramento fotovoltaico na pesquisa aplicada

A linha entre a inovação tecnológica e a pesquisa aplicada está se tornando cada vez mais tênue no cenário energético atual. Um exemplo concreto vem de dois projetos experimentais que empregam a tecnologia Tigo para coletar dados de desempenho de alta resolução em nível de módulo. Esses projetos são promovidos pela Energy4Climate (E4C), um instalado no observatório atmosférico SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique) na região de Paris, e o outro no campus da Universidade da Polinésia Francesa (UPF).

O Energy4Climate Center do Institute Polytechnique de Paris reúne cerca de 30 laboratórios que trabalham em quatro temas transversais para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, melhorar a eficiência energética, implantar energia renovável e propor políticas energéticas relevantes. A E4C desenvolve plataformas e demonstradores para testar, em condições reais, métodos, gerenciamento e soluções de modelagem. A E4C é apoiada pelo ^3rd Programme d'Investissements d'Avenir (ANR-18-EUR-0006-02) e os dois projetos abaixo são cofinanciados pela Foundation of Ecole polytechnique (Cátedra de Pesquisa "Défis Technologiques pour une Énergie Responsable" ou "Desafios Tecnológicos paraumaEnergia Responsável", financiada pela TotalEnergies).

Projeto nº 1 - Quatro tecnologias fotovoltaicas colocadas à prova no Taiti

O primeiro dos dois projetos está sediado no Campus da UPF no Taiti, um ambiente tropical com condições particularmente desafiadoras: ventos fortes, baixa precipitação sazonal e alto risco de acúmulo de poeira e sujeira nos módulos fotovoltaicos.

A planta inclui módulos fotovoltaicos monofaciais e bifaciais, permitindo uma análise comparativa de seu desempenho em condições ambientais semelhantes. A parte bifacial do sistema integra módulos de vários fabricantes, permitindo a avaliação de diferentes tecnologias e projetos em termos de rendimento energético, confiabilidade e resposta a condições variáveis. Os otimizadores Tigo TS4 foram instalados para monitorar o desempenho de cada módulo individual - tensão, potência e corrente - e para transmitir os dados via API para a plataforma de análise datahub da E4C.

O objetivo é analisar com precisão o impacto das condições ambientais em cada tipo de módulo. Para completar o quadro, um sistema avançado de monitoramento ambiental fornece dados de irradiação e temperatura para cada seção, permitindo uma análise cruzada altamente precisa.

Projeto #2 - Agrivoltaics e módulos bifaciais: Sinergias entre culturas e energia fotovoltaica na França

A segunda instalação está localizada no SIRTA, um dos principais observatórios atmosféricos da Europa, com mais de 200 instrumentos que monitoram continuamente o ambiente atmosférico. A instalação faz parte do projeto AgriPV-ER, que contribui para o Pôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme do INRAE (ou "Centro Nacional de Pesquisa em Agrivoltaica"). O projeto é apoiado pela France 2030 e pelo PEPR TASE (22-PETA-0007).

Esse projeto se concentra na integração da agricultura e da energia fotovoltaica. Em Palaiseau, dentro do observatório SIRTA, um sistema agrivoltaico combina o cultivo de alfafa e trigo com a instalação de módulos fotovoltaicos bifaciais acima das plantações. Mais de 50 instrumentos foram implantados para monitorar variáveis meteorológicas, de solo, de radiação e de estado fotovoltaico.

Aqui também, os otimizadores Tigo TS4 permitem a coleta de dados detalhados em nível de módulo, o que é essencial para analisar e modelar a interação entre os ciclos de crescimento da planta e o desempenho energético do sistema fotovoltaico.

Uma das descobertas mais interessantes do estudo diz respeito à variação sazonal do albedo, ou seja, a capacidade do solo (ou, nesse caso, da vegetação) de refletir a luz solar. Nas estações mais amenas - e especialmente entre o final de março e o início de abril de 2025 - houve um aumento perceptível na Energia Recuperada dos otimizadores, causado pelo albedo irregular produzido pela cobertura vegetal e pelo sombreamento em alguns módulos fotovoltaicos causado pelos instrumentos implantados. Durante esse período, o crescimento das plantas atinge o pico e sombreia totalmente o solo: a variação na cor das folhas e a distribuição desigual criam reflexos de luz não uniformes, o que torna a função do otimizador ainda mais crítica - não apenas para o monitoramento do desempenho, mas também para maximizar a produção de energia reduzindo o impacto da incompatibilidade.

Quando as plantas começam a murchar, sua cor muda e o albedo diminui progressivamente, afetando inevitavelmente o rendimento dos módulos bifaciais. Por outro lado, durante os meses de inverno, picos isolados de albedo são causados por breves eventos de neve, mas a produção geral permanece menor devido às condições climáticas desfavoráveis.

Também vale a pena observar que a usina está localizada em uma área com clima chuvoso e frequentemente nublado, resultando em flutuações naturais na produção devido à cobertura de nuvens. Graças à eletrônica de potência da Tigo, não apenas a energia máxima é garantida em todas as condições, mas essas flutuações também podem ser monitoradas com alta precisão, transformando até mesmo condições ambientais complexas e variáveis em dados valiosos para otimizar a eficiência do sistema.

O papel da tecnologia Tigo na pesquisa científica

"Os otimizadores Tigo TS4 fornecem os valores de que precisamos para estudar o desempenho de cada módulo, como parte de um sistema muito maior", disse Moira Torres, pós-doutoranda do Laboratório GeePs (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris), parte da CentraleSupélec. "Isso nos permite entender melhor como os módulos respondem a diferentes condições ambientais e melhorar as previsões de produção. Os dados extraídos dos otimizadores Tigo, processados e visualizados por meio da plataforma Energy Intelligence, combinados com dados ambientais, não são usados apenas para validar os modelos existentes, mas também para desenvolver novos modelos."

Conclusão - Dados impulsionando a inovação

Esses projetos oferecem uma confirmação importante: os dados fornecidos pela tecnologia Tigo não apenas apoiam a operação diária dos sistemas fotovoltaicos, mas também se tornam uma ferramenta fundamental para a pesquisa científica. Em contextos muito diferentes - de climas tropicais a paisagens agrícolas europeias - a otimização em nível de módulo é essencial para compreender, prever e melhorar o desempenho dos sistemas fotovoltaicos do futuro.

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