Avaliação do impacto da sujidade em módulos fotovoltaicos na usina fotovoltaica do Mineirão: análise experimental de desempenho energético e viabilidade econômica
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Monografia de especialização
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Jose Henrique Martins Neto
Resumo
Este trabalho apresenta uma avaliação experimental do impacto da sujidade no desempenho elétrico de módulos fotovoltaicos (FVs) instalados na Usina Fotovoltaica do Mineirão, em Belo Horizonte (MG), com foco na quantificação das perdas energéticas, na recuperação de desempenho após a limpeza e nas implicações econômicas associadas. Foram realizados ensaios de curvas corrente–tensão (I–V) e potência–tensão (P–V) em 52 strings distribuídas nas orientações norte, sul, leste e oeste, antes e após a limpeza dos módulos fotovoltaicos, com medições simultâneas de irradiância e temperatura de célula em condições reais de operação. Os resultados obtidos em condições operacionais foram posteriormente comparados com valores normalizados para condições padrão de ensaio (STC), permitindo isolar o efeito específico da sujidade das variações ambientais entre os ensaios. A análise normalizada indicou relação média de sujidade da ordem de 0,97, correspondente a perdas médias aproximadas de 3 % em potência máxima e cerca de 7,5 % em corrente de curto-circuito antes da limpeza. Entre as orientações analisadas, o setor oeste apresentou maior sensibilidade ao acúmulo de partículas, enquanto o setor leste apresentou o menor impacto relativo. A análise econômica indicou potencial de recuperação energética mensal da ordem de 3,3 MWh associado à remoção da sujidade. Considerando o custo da campanha de limpeza e a tarifa média anual adotada para a energia comercializada, estimou-se payback simples de aproximadamente 22 meses. Os resultados evidenciam a importância da normalização dos dados de desempenho na avaliação do impacto da sujidade e fornecem subsídios técnicos para o planejamento de estratégias de operação e manutenção em usinas fotovoltaicas urbanas.
Abstract
This study presents an experimental assessment of the impact of soiling on the electrical performance of photovoltaic (PV) modules installed at the Mineirão Photovoltaic Power Plant in Belo Horizonte, Brazil. The analysis quantifies energy losses, evaluates performance recovery after cleaning, and examines the associated economic implications. Current–voltage (I–V) and power–voltage (P–V) curves were measured in 52 PV strings distributed across four geographic orientations (north, south, east, and west), before and after module cleaning, with simultaneous measurements of irradiance and cell temperature under real operating conditions. The results obtained under operating conditions were subsequently compared with values normalized to Standard Test Conditions (STC) in order to isolate the specific effect of soiling from environmental variability. The normalized results indicated an average Soiling Ratio (SR) of approximately 0.97, corresponding to average losses of about 3% in maximum power and approximately 7.5% in short-circuit current prior to cleaning. The west-facing sector showed the highest sensitivity to soiling accumulation, while the east-facing sector presented the lowest relative impact. The economic assessment indicated a potential monthly energy recovery of approximately 3.3 MWh, resulting in an estimated simple payback period of about 22 months considering the cleaning cost and the average electricity tariff adopted. The results highlight the importance of performance normalization when assessing soiling losses and provide technical support for defining operation and maintenance strategies in urban photovoltaic power plants.
Assunto
Engenharia elétrica, Energia solar, Células fotovoltaicas, Estádios - Belo Horizonte (MG)
Palavras-chave
Sistema fotovoltaico, Perda por sujidade, Relação de Sujidade (SR), Curva I–V, Desempenho energético, Operação e manutenção, Análise econômica