Figura 1. Módulos Bifaciais [1].
Os módulos fotovoltaicos bifaciais tem a capacidade de gerar energia coletando irradiância em ambas as faces do módulo fotovoltaico. A irradiância coletada na face inferior é predominantemente composta pela irradiância refletida pelo solo.
Podemos dizer então, que o desempenho dos módulos bifaciais em um sistema fotovoltaico depende não só da irradiância incidente na superfície frontal, como da irradiância incidente na superfície inferior do módulo, a qual é fortemente dependente de condições específicas do local de instalação, como albedo, estruturas de fixação do sistema, altura e ângulo de inclinação dos módulos.
A fração entre a irradiância incidente no solo e a irradiância que é refletida por ele é chamada de albedo. Em outras palavras, em um solo com albedo igual a 0,2, considerando uma irradiância global incidente na ordem de 1000 W/m², haverá uma reflexão de 200 W/m² de irradiância.
Você já reparou que nos datasheets de módulos bifaciais existe um fator adicional chamado de fator de bifacialidade? O fator de bifacialidade descreve a razão entre as respostas da face traseira e frontal do dispositivo sobre as mesmas circunstâncias. Por exemplo, um módulo com fator de bifacialidade de 0,8 significa que a sua face traseira é capaz de gerar uma potência equivalente a 80 % da potência que pode ser gerada pela face frontal sob as mesmas condições.
Considerando um módulo bifacial instalado em solo de albedo igual a 0,2, quando houver a incidência de 1000 W/m², o solo irá refletir 200 W/m². No entanto, a face traseira do módulo bifacial não performa da mesma forma que sua parte frontal. Os 200 W/m² incidindo na parte traseira de um módulo com fator de bifacialidade igual a 0,8 correspondem a 160 W/m² incidindo na face frontal do módulo.
Pode-se concluir, portanto, que um módulo bifacial com fator de bifacialidade igual a 80%, instalado em um solo com albedo igual a 0,2, sofrendo incidência de 1000 W/m², tem o desempenho igual a um módulo monofacial com incidência de 1160 W/m², assim como apresentado na figura a seguir.
Figura 2. Módulo Bifacial e irradiância recebida [3].
Dessa forma, para dimensionar os cabos dos arranjos com módulos bifaciais, é recomendado a correção da corrente pelo fator de bifacialidade. Essa correção pode ser feita conforme apresentado na equação a seguir:
Em que,
I'sc é a corrente de curto-circuito do módulo bifacial corrigida pela bifacialidade;
Isc é a corrente de curto-circuito em STC fornecida no datasheet;
FB é o fator de bifacialidade; e,
α é o albedo.
Como exemplo, vamos apresentar a correção da corrente do módulo bifacial da Longi, modelo LRS-72HBD-520M BIFACIAL 520 W, cujo datasheet é apresentado na figura a seguir.
Figura 3. Datasheet de módulo Longi.
Esse módulo possui uma corrente de curto-circuito igual a 13,57 A. Considerando que o mesmo está instalado em um solo de albedo igual a 0,2, pode-se corrigir sua corrente de curto-circuito pela bifacialidade conforme apresentado a seguir.
Dessa forma, é recomendado considerar no dimensionamento dos cabos uma corrente igual a 15,47 A nesse exemplo. O projetista ainda poderá considerar um fator de bifacialidade mais conservador, já que ele pode chegar em 75% em alguns módulos, como o modelo estudado.
Lembrando que, deve-se levar em consideração o albedo do solo onde o sistema será instalado. No Brasil, solos comuns para usinas são de grama e terra, com albedos que variam nas faixas de 0,2 a 0,3.
Considerações Finais: Apesar do cálculo recomendado neste artigo, a norma brasileira ABNT NBR 16690 não cita o coeficiente de bifacialidade em nenhum momento. Possivelmente, por ser um tema recente. Futuramente é muito provável e necessária a atualização da norma.
Referências
[1] https://www.saurenergy.com/solar-energy-articles/bifacial-solar-photovoltaic-modules-systems-cells
[2] Luque, E. G., Antonanzas-Torres, F., & Escobar, R. (2018). Effect of soiling in bifacial PV modules and cleaning schedule optimization. Energy Conversion and Management, 174, 615–625. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.08.065
[3] LG Electronics Inc. (2017). Bifacial Design Guide.
[4] Beth Copanas, & James Willett. (2020). Getting the most from bifacial. Pv-Tech.
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Karen Barbosa de Melo é Gerente de GD na Longi, Professora nos cursos do ProfJL e fundadora da KBM Energia. Doutoranda em Engenharia Elétrica na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), onde desenvolve pesquisa sobre métodos de cálculo da posição do sol aplicados a seguidores solares. Mestre em Engenharia Elétrica pela UNICAMP. Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Amazonas (UFAM) e Técnico em Eletrotécnica pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas (IFAM).