Combate à sujidade em usinas solares durante a estação seca: como o monitoramento de dados otimiza as limpezas e aumenta a eficiência

A eficiência de uma usina solar é fundamental para garantir a lucratividade e a sustentabilidade do projeto. No entanto, durante a estação seca, um fenômeno conhecido como “sujidade” (soiling) pode afetar significativamente o desempenho das usinas solares. Este artigo explora como o monitoramento baseado em dados pode ajudar a combater a sujeira, fornecendo informações valiosas para programar limpezas eficientes, aumentando assim a produtividade e reduzindo os custos.

O que é sujidade/soiling e como ela afeta a eficiência das usinas solares?

A sujeira se refere ao acúmulo de partículas como poeira, areia e excrementos de pássaros na superfície dos painéis solares, que podem impactar significativamente a eficiência das usinas solares. A eficiência dos sistemas fotovoltaicos (PV) é crucial para a geração de energia renovável, e a presença de sujeira na superfície dos painéis reduz a quantidade de luz solar que atinge as células fotovoltaicas, resultando em perdas na produção de energia. Estudos indicam que, em ambientes áridos, a erosão do solo pode levar a uma taxa de sujidade de até 7,67 g/m²/dia, e apenas três dias de acúmulo de sujeira podem reduzir a eficiência de uma usina solar em até 25% (Supe et al., 2020).

Além disso, o acúmulo de poeira e outros contaminantes não apenas diminui a eficiência do painel, mas também pode afetar a vida útil dos sistemas fotovoltaicos. O aumento da temperatura do painel, combinado com a sujidade, é identificado como um fator prejudicial ao desempenho e longevidade do sistema, alterando o custo nivelado de energia (LCoE) (Khadka et al., 2020). A interação entre temperatura e sujeira é complexa, pois a sujeira pode aumentar a temperatura dos painéis, exacerbando ainda mais a perda de eficiência (King et al., 2021).

Os métodos de limpeza são essenciais para mitigar os efeitos da sujidade. A literatura aponta para várias abordagens, incluindo limpeza manual, sistemas automáticos e métodos inovadores, como o uso de ar comprimido para remover a sujeira e resfriar os painéis (King et al., 2021; Deshmukh et al., 2022). A implementação de tecnologias automatizadas para limpeza de painéis solares é uma tendência crescente, visando não apenas a eficiência energética, mas também a redução dos custos operacionais (Prasad et al., 2020; Reddy, 2022).

Desafios de sujidade em usinas solares durante a estação seca

Os desafios da sujidade em usinas solares durante a estação seca são multifacetados e envolvem fatores como eficiência de captura de energia solar, manutenção da infraestrutura e interação com a vegetação circundante. Durante a estação seca, a falta de umidade e a presença de ventos fortes podem aumentar a deposição de partículas nos painéis, exigindo intervenções regulares para garantir a eficiência operacional.

Entre os principais desafios estão:

1. Acumulação rápida de poeira: Em áreas com alta concentração de poeira, a sujeira pode se acumular rapidamente nos painéis solares, levando à redução da eficiência.
2. Falta de chuvas naturais: A chuva geralmente atua como um “limpador natural” para painéis solares, removendo os detritos acumulados. Na estação seca, essa ajuda natural não está disponível.
3. Altos custos de limpeza: Limpezas frequentes podem aumentar significativamente os custos operacionais, especialmente em grandes usinas solares que cobrem áreas extensas.
4. Dificuldade em determinar o tempo ideal de limpeza: Sem o monitoramento adequado, é difícil prever quando os painéis precisam ser limpos, o que pode levar a limpezas ineficazes ou desnecessárias.

Esses desafios tornam ainda mais necessário o uso de tecnologias avançadas para monitorar e gerenciar a eficiência das usinas solares.

Como o monitoramento baseado em dados pode ajudar a combater a sujeira

A tecnologia de monitoramento baseada em dados revolucionou a forma como as usinas solares são gerenciadas. Com sensores avançados e algoritmos de análise preditiva, os operadores de usinas solares agora podem monitorar em tempo real a quantidade de sujeira acumulada em seus painéis e a perda de eficiência resultante.

1. Sensores de sujidade: Esses sensores são instalados em painéis solares para medir o impacto da sujeira. Eles comparam a produção de energia de um painel limpo com uma acumulação de sujeira. Essa comparação fornece dados precisos sobre quando a sujeira começa a afetar a produção de energia.
2. Monitorização em tempo real: Sistemas avançados permitem o monitoramento em tempo real do desempenho do painel solar. Isso permite que os operadores identifiquem imediatamente quando a produção de energia está sendo afetada pela sujeira, permitindo uma ação rápida.
3. Análise preditiva: Com dados históricos sobre condições climáticas, frequência de sujidade e eficiência de limpeza, os sistemas de inteligência artificial podem prever quando os painéis solares precisam ser limpos. Isso garante que a limpeza seja feita no momento mais eficiente, evitando o desperdício de recursos.

De acordo com um estudo do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), o monitoramento baseado em dados pode melhorar a eficiência das usinas solares em até 15% em regiões propensas à sujeira.

Dicas para programar limpezas eficientes com base em dados em usinas solares

Uma das grandes vantagens do monitoramento baseado em dados é a capacidade de programar limpezas de forma inteligente, evitando o desperdício de recursos e maximizando a eficiência. Aqui estão algumas dicas práticas para programar limpezas eficientes:

1. Use dados históricos para planejamento: Utilize dados históricos sobre acúmulo de sujeira e períodos de baixa produção para planejar limpezas antes que a eficiência da planta seja comprometida. As ferramentas de análise de dados podem fornecer uma visão clara dos períodos em que a sujeira tende a ser mais problemática.
2. Monitoramento do clima: Preste atenção às previsões do tempo. Se a chuva for iminente, pode ser mais eficiente adiar a limpeza, pois a chuva pode ajudar a limpar os painéis naturalmente. No entanto, em climas muito secos, o monitoramento constante é necessário para evitar depender dessa variável.
3. Priorize limpezas em áreas mais críticas: Nem todos os painéis solares sofrem com o mesmo nível de sujeira. Dependendo da localização, alguns podem acumular mais sujeira do que outros. Sensores específicos podem identificar as áreas mais críticas, permitindo que você priorize essas regiões para limpeza.
4. Frequência de limpeza com base em dados: Definir uma frequência de limpeza com base em dados precisos é muito mais eficiente do que realizar limpezas regulares sem considerar o nível real de sujeira. Isso evita limpezas desnecessárias que podem consumir tempo e recursos.
5. Automatize alertas: Sistemas avançados de monitoramento podem enviar alertas automáticos quando os níveis de sujeira atingem um limite crítico. Isso garante que a equipe de operações seja alertada no exato momento em que a limpeza é necessária.

Redução de custos e aumento de eficiência com limpezas programadas

Um dos maiores benefícios de usar uma abordagem baseada em dados para programar limpezas de painéis solares é a redução significativa nos custos operacionais. Quando as limpezas são realizadas com eficiência, os custos de mão de obra e água são reduzidos e a produção de energia é maximizada.

1. Redução de custos operacionais: A análise preditiva permite que as equipes de operações limpem os painéis somente quando necessário, evitando custos desnecessários decorrentes de limpezas frequentes. Além disso, reduzir o tempo de inatividade devido à baixa eficiência do painel afeta diretamente a lucratividade da fábrica.
2. Aumento na eficiência energética: Estudos mostram que limpezas realizadas no momento certo podem aumentar a eficiência do painel solar em até 10%. Esse aumento pode fazer uma grande diferença em grandes usinas solares, onde cada ponto percentual de eficiência resulta em uma quantidade significativa de energia adicional gerada.

Em um estudo de caso de uma usina solar em uma região desértica, a implementação de um sistema de monitoramento inteligente para programar limpezas resultou em uma economia anual de 20% nos custos operacionais e um aumento de 12% na produção de energia (SolarPower World).

Como a plataforma Delfos pode ajudar a maximizar o desempenho das usinas solares

A plataforma Delfos APM (Asset Performance Management) oferece uma solução completa para monitorar e otimizar o desempenho de usinas solares. Com análise de dados e inteligência artificial, a Delfos permite que os operadores de usinas solares combatam a sujeira com mais eficiência.

• Monitorização em tempo real: A plataforma Delfos permite o monitoramento em tempo real de toda a usina solar, fornecendo informações valiosas sobre o desempenho do painel e indicando quando a limpeza é necessária.
• Relatórios personalizáveis: A Delfos gera relatórios detalhados sobre o desempenho dos painéis solares e o impacto da sujeira, permitindo que os operadores tomem decisões informadas sobre a manutenção da planta.

Monitoramento inteligente para minimizar a sujeira e maximizar a produção de energia

Em resumo, a sujidade é um desafio significativo para as usinas solares, especialmente durante a estação seca. No entanto, com o uso de tecnologias avançadas de monitoramento baseado em dados, é possível minimizar o impacto da sujeira e maximizar a eficiência da planta.

A plataforma APM da Delfos oferece uma solução robusta para enfrentar esses desafios, fornecendo gerenciamento eficiente e econômico do desempenho da planta solar. A implementação de um sistema de monitoramento inteligente é fundamental para otimizar a produção de energia e reduzir os custos operacionais, garantindo o sucesso a longo prazo da usina solar.

Para saber mais sobre como podemos ajudar a maximizar a eficiência de sua usina solar, visite a Delfos.

‍

Referências:

• Abid, A., Obed, A. e Al-Naima, F. (2018). Detecção e controle de perda de energia devido a sujeira e falhas em parques solares fotovoltaicos via rede de sensores sem fio. Jornal Internacional de Engenharia e Tecnologia, 7 (2), 718. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.10987
• Dantas, G., Mendes, O., Maia, S. e Alexandria, A. (2020). Detecção de poeira em painel solar usando técnicas de processamento de imagem: uma revisão. Sociedade de Pesquisa e Desenvolvimento, 9 (8), e321985107. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5107
• Deshmukh, N., Chitale, D. e Kamath, R. (2022). Clearoso: um robô de limpeza para os painéis solares. JCMM, 1 (2), 13/09. https://doi.org/10.57159/gadl.jcmm.1.2.22013
• Khadka, N., Bista, A., Adhikari, B., Shrestha, A., Bista, D. e Adhikary, B. (2020). Práticas atuais do sistema de limpeza de painéis solares fotovoltaicos e perspectivas futuras da implementação do aprendizado de máquina. Ieee Access, 8, 135948-135962. https://doi.org/10.1109/access.2020.3011553
• King, M., Li, D., Dooner, M., Ghosh, S., Roy, J., Chakraborty, C.,... e Wang, J. (2021). Modelagem matemática de um sistema para melhoria da eficiência solar fotovoltaica usando ar comprimido para limpeza e resfriamento de painéis. Energias, 14 (14), 4072. https://doi.org/10.3390/en14144072
• Prasad, A., Rithika, S. e Radhika, P. (2020). Ilustração do sistema automático de limpeza de painéis. Jornal Internacional de Pesquisa em Engenharia And, V9 (08). https://doi.org/10.17577/ijertv9is080140
• Reddy, J. (2022). Necessidade de automação em sistemas de limpeza de painéis solares — uma revisão abrangente.. https://doi.org/10.46254/in02.20220132
• Supe, H., Avtar, R., Singh, D., Gupta, A., Yunus, A., Dou, J.,... e Kharrazi, A. (2020). Motor Google Earth para a detecção de sujeira em painéis solares fotovoltaicos em ambientes áridos. Sensoriamento remoto, 12 (9), 1466. https://doi.org/10.3390/rs12091466
• Coelho et ai. “Coberturas do solo sobre a amplitude térmica e a produtividade de pimentão” Planta daninha (2013) doi:10.1590/s0100-83582013000200014.
• Cândido e Silva “Cobertura morta como prática conservacionista do solo” Arquivos eletrônicos científicos (2019) doi:10.36560/1242019734.
• Nery “Plantas de cobertura como estratégia de melhoria da fertilidade do solo” Sociedade de pesquisa e desenvolvimento (2023) doi:10.33448/rsd-v12i10.43363.
• Pereira et al. “Efeito de herbicidas em plantas de Brachiaria plantaginea submetidas ao estresse hídrico” Planta daninha (2010) doi:10.1590/s0100-83582010000500013.
• Novais et ai. “Albedo do Solo abaixo do Dossel em Área de Vochysia divergens Pohl no Norte do Pantanal” Revista brasileira de meteorologia (2016) doi:10.1590/0102-778631220150001.

‍