10.2.7.2 Potência e Energia Geradas

A potência gerada por um sistema fotovoltaico depende basicamente de três fatores: (a) a radiação solar incidente no arranjo fotovoltaico; (b) a potência instalada do arranjo fotovoltaico; e (c) o rendimento de cada um dos componentes do sistema. Aqui, potência instalada do arranjo fotovoltaico é a potência captada pelos módulos fotovoltaicos durante o período de insolação máxima (ALDABÓ, 2002; REIS, 2003).

Sendo assim, a potência elétrica gerada em função do tempo por um sistema fotovoltaico com a configuração mostrada no esquema da figura 10 pode ser calculada pela seguinte equação:

(10.1)

em que:

η é o rendimento total do sistema, calculado pelo produto do rendimento do arranjo fotovoltaico pelo rendimento total do PCS;

A é a área útil de captação do arranjo fotovoltaico; e

Rs(t) é a radiação solar incidente no arranjo em função do tempo.

Todavia, a equação 9.1 não é de fácil utilização, pois, para fornecer o valor da potência gerada instantânea, que não tem muita utilidade prática, é necessário que se conheça a radiação solar instantânea, grandeza também bastante difícil de obter.

Então, é conveniente que se obtenha equação mais adequada ao que se deseja. É fácil verificar-se pela equação 9.1 que a potência gerada tem relação direta com a área A do arranjo. Por outro lado, essa área deve ser calculada considerando-se as condições locais do aproveitamento energético. Via de regra, a área necessária ao arranjo, A, é calculada pela seguinte equação (REIS, 2003):

(10.2)

em que:

PI é a potência instalada e

RSM é a radiação solar máxima no local da instalação.

Existem, segundo Aldabó (2002), diferentes critérios para a determinação da potência instalada, dependendo das condições locais de insolação, do tipo de configuração do sistema fotovoltaico — com ou sem armazenamento energético — e da utilização do sistema. Há métodos com base no número de dias em que o sistema poderá ficar sem sol — critério para o dimensionamento do arranjo e das baterias — e métodos estatísticos, similares aos das usinas hidrelétricas. Neste caso, as baterias fazem papel similar ao dos reservatórios das hidrelétricas, regulando a potência gerada e aumentando, então, o fator de capacidade do sistema (REIS, 2003). Quanto à radiação máxima, usualmente se utiliza RSM = 1 kW/m2, que é a intensidade de radiação das CPT.

O rendimento das células depende de diversos fatores, conforme já abordado. A operação em módulo possui eficiência global inferior à eficiência das células individuais devido ao fator de empacotamento, à eficiência ótica da cobertura frontal do módulo, à perda nas interconexões elétricas das células e ao descasamento nas características das células (REIS, 2003). Já o rendimento do PCS depende principalmente do inversor. Os valores de rendimentos costumam ser fornecidos pelos fabricantes, devendo ser relembrado que as condições para as quais os rendimentos foram obtidos devem ser consideradas. O Quadro 04, para exemplificar, mostra valores de rendimentos obtidos atualmente para componentes e sistemas fotovoltaicos; portanto, em cada caso real, devem ser utilizados os valores de rendimento fornecidos pelos fabricantes ou verificados em ensaios. A partir de informações como essas, a energia gerada anualmente pelo sistema fotovoltaico pode ser calculada pela equação a seguir (ALDABÓ, 2002; REIS, 2003):

Segundo Reis (2003), o fator de capacidade do sistema depende: (a) da disponibilidade e da intensidade da insolação; (b) das perdas no sistema; (c) da capacidade instalada dos principais componentes — módulos fotovoltaicos, PCS e baterias. Informações relativas ao fator de capacidade máximo das instalações existentes são, ainda, muito poucas, especialmente para períodos de observação mais longos. Porém, há alguns dados práticos que o situam entre 25% e 30%. Acerca disso, as informações mais importantes referem-se às instalações do Arco Solar, no estado da Califórnia, nos EUA, cujo fator de capacidade máximo tem atingido 30%. O Quadro 05 sintetiza informações relativas a isso.

Fonte da informação Fator de capacidade máximo