O IMPACTO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NAS PERDAS POR TEMPERATURA DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS EM TRÊS LOCALIDADES BRASILEIRAS
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2024.2534Palavras-chave:
Desempenho de sistemas fotovoltaicos, Mudanças climáticas, Perdas por temperaturaResumo
Com o aumento das temperaturas globais, as energias renováveis, especialmente a solar fotovoltaica (FV), tornam-se cruciais. No entanto, as condições climáticas afetam significativamente o desempenho desses sistemas, com a temperatura ambiente sendo um fator crucial. Este trabalho aborda o impacto das mudanças climáticas nas perdas de potência de módulos fotovoltaicos devido à temperatura. Foram analisados dois modelos de estimativa de temperatura (Ross e Faiman) em três localidades brasileiras (Cuiabá, Florianópolis e Fortaleza) para diferentes cenários climáticos futuros (RCP2.6 e RCP8.5) até 2090. Os arquivos climáticos futuros foram previamente desenvolvidos com base nas projeções de modelos climáticos do projeto CORDEX-CORE, considerando HadGEM2, MPI-ESM e NorESM1 como Modelos Globais de Circulação (GCMs) e regcm e remo como modelos regionais aninhados (RCMs). Os cenários RCP2.6 e RCP8.5 foram selecionados para analisar possíveis futuros otimistas e pessimistas. Os resultados mostram que Cuiabá experimenta os maiores aumentos médios e máximos de perda de potência. Para os casos de Cuiabá e Fortaleza o cenário pessimista, os modelos HadGEM2-regcm apresentaram as maiores perdas (5,11% e 3,57% para 2090, respectivamente), enquanto NorESM1-remo mostrou cenários mais amenos (3,82% e 3,02% também para 2090, respectivamente). Os resultados demonstram o impacto das mudanças climáticas nas perdas de potência dos módulos fotovoltaicos, especialmente em regiões com altas temperaturas.
Downloads
Referências
Bracht, M.K., Olinger, M.S., Krelling, A.F., Gonçalves, A.R., Melo, A.P. and Lamberts, R., 2023. Brazil - Future weather files for building energy simulation. https://doi.org/10.5281/ZENODO.10015137.
Bracht, M.K., Olinger, M.S., Krelling, A.F., Gonçalves, A.R., Melo, A.P. and Lamberts, R., 2024. Multiple regional climate model projections to assess building thermal performance in Brazil: Understanding the uncertainty. Journal of Building Engineering, 88, p.109248. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109248.
Canadian Solar, 2020. Datasheet - Ku Power - HIGH EFFICIENCY MONO PERC MODULE. Available at: <https://www.canadiansolar.com/wp-content/uploads/2020/05/Canadian_Solar-Datasheet-KuPower_CS3K-MS_EN.pdf> [Accessed 30 November 2023].
Crawley, D. B., L., L., 2023. Repository of free climate data for building performance simulation - Climate.OneBuilding.Org. Available at: <https://climate.onebuilding.org/> [Accessed 30 November 2023].
Eyring, V., Cox, P.M., Flato, G.M., Gleckler, P.J., Abramowitz, G., Caldwell, P., Collins, W.D., Gier, B.K., Hall, A.D., Hoffman, F.M., Hurtt, G.C., Jahn, A., Jones, C.D., Klein, S.A., Krasting, J.P., Kwiatkowski, L., Lorenz, R., Maloney, E., Meehl, G.A., Pendergrass, A.G., Pincus, R., Ruane, A.C., Russell, J.L., Sanderson, B.M., Santer, B.D., Sherwood, S.C., Simpson, I.R., Stouffer, R.J. and Williamson, M.S., 2019. Taking climate model evaluation to the next level. Nature Climate Change, 9(2), pp.102–110. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0355-y.
Faiman, D., 2008. Assessing the outdoor operating temperature of photovoltaic modules. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 16(4), pp.307–315. https://doi.org/10.1002/pip.813.
Feron, S., Cordero, R.R., Damiani, A. and Jackson, R.B., 2020. Climate change extremes and photovoltaic power output. Nature Sustainability, 4(3), pp.270–276. https://doi.org/10.1038/s41893-020-00643-w.
Giorgi, F., Coppola, E., Jacob, D., Teichmann, C., Abba Omar, S., Ashfaq, M., Ban, N., Bülow, K., Bukovsky, M., Buntemeyer, L., Cavazos, T., Ciarlo`, J., Da Rocha, R.P., Das, S., Di Sante, F., Evans, J.P., Gao, X., Giuliani, G., Glazer, R.H., Hoffmann, P., Im, E.-S., Langendijk, G., Lierhammer, L., Llopart, M., Mueller, S., Luna-Nino, R., Nogherotto, R., Pichelli, E., Raffaele, F., Reboita, M., Rechid, D., Remedio, A., Remke, T., Sawadogo, W., Sieck, K., Torres-Alavez, J.A. and Weber, T., 2022. The CORDEX-CORE EXP-I Initiative: Description and Highlight Results from the Initial Analysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 103(2), pp.E293–E310. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-21-0119.1.
Holmgren, W., Hansen, C. and Mikofski, M., 2018. pvlib python: a python package for modeling solar energy systems. Journal of Open Source Software, 3(29), p.884. https://doi.org/10.21105/joss.00884.
International Electrotechnical Commission, 2016. IEC 61853-2 Photovoltaic (PV) module performance testing and energy rating - Part 2: Spectral responsivity, incidence angle and module operating temperature measurements.
International Electrotechnical Commission, 2018. IEC 61853-3:2018 Photovoltaic (PV) module performance testing and energy rating - Part 3: Energy rating of PV modules.
Machard, A., Inard, C., Alessandrini, J.-M., Pelé, C. and Ribéron, J., 2020. A Methodology for Assembling Future Weather Files Including Heatwaves for Building Thermal Simulations from the European Coordinated Regional Downscaling Experiment (EURO-CORDEX) Climate Data. Energies, 13(13), p.3424. https://doi.org/10.3390/en13133424.
Mora Segado, P., Carretero, J. and Sidrach‐de‐Cardona, M., 2015. Models to predict the operating temperature of different photovoltaic modules in outdoor conditions. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 23(10), pp.1267–1282. https://doi.org/10.1002/pip.2549.
PVsyst, 2023. Array thermal losses. Available at: <https://www.pvsyst.com/help/thermal_loss.htm> [Accessed 30 November 2023].
Ross, R. G. Jr., 1981. Design Techniques for Flat-Plate Photovoltaic Arrays. In: 15th IEEE Photovoltaic Specialist Conference. 15th IEEE Photovoltaic Specialist Conference. Orlando, FL.
Russo, M.A., Carvalho, D., Martins, N. and Monteiro, A., 2023. Future perspectives for wind and solar electricity production under high-resolution climate change scenarios. Journal of Cleaner Production, 404, p.136997. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136997.
Tahir, F., Baloch, A.A.B. and Al-Ghamdi, S.G., 2022. Impact of climate change on solar monofacial and bifacial Photovoltaics (PV) potential in Qatar. Energy Reports, 8, pp.518–522. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.02.197.
Van Vuuren, D.P., Edmonds, J., Kainuma, M., Riahi, K., Thomson, A., Hibbard, K., Hurtt, G.C., Kram, T., Krey, V., Lamarque, J.-F., Masui, T., Meinshausen, M., Nakicenovic, N., Smith, S.J. and Rose, S.K., 2011. The representative concentration pathways: an overview. Climatic Change, 109(1–2), pp.5–31. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0148-z.
Zuluaga, C.F., Avila-Diaz, A., Justino, F.B., Martins, F.R. and Ceron, W.L., 2022. The climate change perspective of photovoltaic power potential in Brazil. Renewable Energy, 193, pp.1019–1031. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.05.029.