Technical Performance and Probabilistic Energy Yield Assessment of a 620 MWp Bifacial Grid-Connected Photovoltaic Power Plant in an Area Located in the Eastern Part of the Absheron Peninsula of Azerbaijan

O sol é um motor vasto e confiável, mas capturar sua energia para alimentar uma rede moderna exige mais do que apenas colocar painéis em um campo. Exige uma compreensão precisa de como a luz atinge uma superfície, como essa luz se transforma em eletricidade e como o ambiente circundante altera o resultado. No mundo da energia solar em larga escala, os engenheiros devem prever exatamente quanta energia uma usina produzirá ao longo de um ano, levando em conta tudo, desde o ângulo do sol até a poeira que se deposita no vidro. Isso é especialmente verdadeiro para sistemas mais novos e complexos que utilizam painéis capazes de captar luz de ambos os lados, conhecidos como módulos bifaciais. Esses painéis podem colher a luz solar refletida pelo solo, mas seu desempenho depende fortemente da cor do solo, da altura dos painéis e do espaçamento entre as fileiras. Antes que um único fio seja conectado à rede, os desenvolvedores realizam simulações computacionais detalhadas para prever a produção da usina, garantindo que o projeto seja financeiramente sólido e tecnicamente viável.

Em um estudo recente, pesquisadores aplicaram este rigoroso método de previsão a uma proposta de uma enorme fazenda solar no lado oriental da Península de Absheron, no Azerbaijão. Esta área, uma planície costeira de baixa altitude, foi selecionada para um projeto projetado para gerar eletricidade suficiente para abastecer centenas de milhares de casas. A equipe utilizou um software sofisticado para modelar uma usina com capacidade de 620 megawatts, um tamanho que a coloca entre as maiores instalações solares da região. O projeto previa um campo de painéis bifaciais montados no solo, angulados para o sul para maximizar sua exposição ao sol ao longo do dia. Crucialmente, os pesquisadores não esperaram pela construção da usina, nem analisaram uma instalação em funcionamento; em vez disso, realizaram uma única revisão de simulação usando o software PVsyst para construir um gêmeo digital de todo o sistema. Eles alimentaram este modelo com dados meteorológicos históricos e detalhes específicos sobre o equipamento para simular um ano completo de operação, em vez de auditar o desempenho medido da usina.

A simulação pintou um quadro de um sistema altamente eficiente. Ao final do primeiro ano simulado, previu-se que a usina virtual injetaria 886,81 gigawatts-hora de eletricidade na rede nacional. Para colocar em perspectiva, esperava-se que a usina produzisse 1.430 quilowatts-hora de energia para cada quilowatt de capacidade instalada. Este alto rendimento é resultado da forte luminosidade da localização e do cuidadoso planejamento de engenharia do layout da usina. Os painéis foram dispostos em fileiras com um espaçamento específico para garantir que a sombra de uma fileira não caísse na próxima por muito tempo, um equilíbrio que permite ao sistema capturar luz sem perder muito para o sombreamento. O modelo computacional mostrou que a usina operaria com uma razão de desempenho de quase 90 por cento, o que significa que o sistema perde muito pouca energia para calor, resistência de fiação ou outras ineficiências em relação ao seu máximo teórico.

Uma característica fundamental deste design é o uso de painéis bifaciais, que podem gerar energia da luz que atinge sua parte traseira, bem como da frontal. Nesta simulação, o solo sob os painéis atuou como um refletor, fazendo a luz solar ricochetear para cima, na parte de trás dos módulos. Os pesquisadores descobriram que esse efeito adicionou um ganho líquido de 9,2 por cento ao total de energia coletada. Este ganho não foi automático; dependia de o solo ter uma certa refletividade e de os painlos estarem montados a uma altura específica de 1,6 metros para permitir que a luz alcançasse a parte de trás. O modelo também levou em conta o fato de que os painéis aqueceriam no verão, o que reduz ligeiramente sua eficiência, e que a poeira se acumularia na superfície, exigindo uma pequena perda na produção. Apesar desses fatores do mundo real, o sistema permaneceu notavelmente robusto, com o computador mostrando que os painéis perderiam apenas uma fração mínima de energia devido aos inversores, os dispositivos que convertem a eletricidade, serem ligeiramente menores do que a potência total que os painéis poderiam gerar.

Como o clima varia de ano para ano, um número único para a produção anual não é suficiente para investidores e credores que precisam saber os cenários de pior caso. Os pesquisadores, portanto, aplicaram um método estatístico para estimar o quanto a produção poderia cair em um ano menos ensolarado. Eles calcularam que há 90 por cento de chance de a usina produzir pelo menos 836,9 gigawatts-hora em qualquer determinado ano, e uma chance de 95 por cento de produzir pelo menos 822,9 gigawatts-hora. Esses números fornecem uma margem de segurança, garantindo que, mesmo que o sol seja menos generoso do que em um ano médio, a usina ainda gerará energia suficiente para cumprir suas obrigações financeiras. O estudo também destacou que a mistura específica de equipamentos, incluindo a escolha dos inversores e o layout dos cabos elétricos, foi otimizada para manter as perdas baixas, com o sistema desperdiçando apenas uma fração de um por cento de energia devido ao fato de os painéis gerarem mais potência do que os inversores poderiam lidar imediatamente.

Os autores do estudo foram cuidadosos ao notar que estes resultados baseiam-se em uma única simulação computacional, não em medições de uma usina de energia em funcionamento. Embora os números sejam promissores, eles dependem de suposições sobre as condições do solo, a limpeza dos painéis e o comportamento dos equipamentos que ainda não foram testadas no campo. O estudo serve como um roteiro, mostrando que o design é sólido e a localização é adequada, mas também aponta que a confirmação final destes números só virá quando a usina for construída e estiver operando. Os pesquisadores identificaram que a cor real do solo, a quantidade real de poeira e as conexões elétricas precisas precisarão ser verificadas para garantir que a usina desempenhe exatamente o que o modelo digital prevê. Até lá, a simulação permanece como um forte indicador de que este canto da Península de Absheron é bem adequado para hospedar uma grande fonte de energia limpa, capaz de entregar energia confiável à rede com alta eficiência e o mínimo de desperdício.