Era do módulo duplo: como escolher o ângulo de inclinação otimizado para sistemas de montagem fotovoltaica

Com os avanços contínuos na tecnologia fotovoltaica, os módulos solares bifaciais estão rapidamente ganhando popularidade global devido à sua maior eficiência de geração de eletricidade. De acordo com os últimos dados da BNEF (Bloomberg New Energy Finance), a quota de mercado global de módulos bifaciais deverá atingir 35% em 2024, um aumento de 8 pontos percentuais em comparação com 2023. Nesta nova era de aceleração da penetração de módulos bifaciais, otimizar o ângulo de montagem para maximizar a geração de eletricidade tornou-se um importante tópico de foco na indústria.

I. A relação entre o mecanismo de geração de energia do módulo bifacial e o ângulo de inclinação de montagem

1. Princípio da Geração de Energia Bifacial

Ao contrário dos módulos monofaciais tradicionais, os módulos bifaciais podem gerar energia nas superfícies frontal e traseira, utilizando luz refletida. A superfície frontal recebe diretamente a radiação solar, enquanto a superfície traseira coleta principalmente a luz espalhada refletida do solo. De acordo com dados de pesquisa da Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA), em condições ideais, os módulos bifaciais podem gerar de 5 a 30% mais energia do que os módulos monofaciais.

2. Duplo impacto do ângulo de inclinação na eficiência da geração de energia

• Impacto na superfície frontal: O ângulo de inclinação determina o ângulo em que o módulo recebe radiação solar direta.

• Impacto na superfície traseira: O ângulo de inclinação afeta o caminho e a intensidade da luz refletida que atinge a superfície traseira do módulo.

Uma pesquisa recente publicada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) no início de 2024 indica que o ângulo de inclinação ideal para módulos bifaciais é normalmente 2 a 5 graus mais alto do que para módulos monofaciais tradicionais. Isto ocorre porque um ângulo de inclinação maior ajuda a aumentar a quantidade de luz refletida que atinge a superfície traseira.

II. Principais fatores que influenciam a seleção do ângulo de inclinação de montagem

1. Fatores geográficos

• Latitude: afeta diretamente o ângulo de entrada da luz solar.

• Condições climáticas: Áreas com chuva ou neve frequentes requerem consideração de ângulos de autolimpeza.

• Características Topográficas: A presença de obstruções próximas pode afetar a exposição à luz.

2. Refletividade do Solo (Albedo)

Segundo dados da Associação da Indústria Fotovoltaica da China:

• Superfície de concreto: Albedo aproximadamente 0,25-0,35

• Pastagem: Albedo aproximadamente 0,15-0,25

• Cascalho Branco: Albedo pode atingir 0,40-0,50

• Solo coberto de neve: Albedo pode atingir até 0,80

3. Densidade de instalação e espaçamento de matriz

Um ângulo de inclinação maior requer maior espaçamento entre fileiras para evitar sombreamento, o que envolve equilibrar a eficiência do uso da terra e a eficiência da geração de eletricidade. As práticas atuais da indústria recomendam um fator de espaçamento de 1,8 a 2,2 vezes a altura da linha para sistemas montados no solo.

III. Ângulo de inclinação ideal para diferentes cenários de aplicação

1. Grandes centrais elétricas montadas no solo

Com base em dados globais do primeiro trimestre de 2024:

• Áreas de Baixa Latitude (0-30°): Ângulo de inclinação recomendado de 15-25°

• Áreas de latitude média (30-45°): Ângulo de inclinação recomendado de 25-35°

• Áreas de alta latitude (>45°): Ângulo de inclinação recomendado de 35-45°

2. Projetos de telhados comerciais e industriais

Devido às limitações de espaço no telhado, deve ser alcançado um equilíbrio entre a eficiência da geração de energia e a densidade de instalação:

• Telhados planos: Ângulo de inclinação recomendado de 10-15°

• Telhados Inclinados: Siga a inclinação do telhado, com um ligeiro ajuste de 5-10° se necessário.

3. Projetos Agrivoltaicos

Os sistemas agrovoltaicos também devem considerar os requisitos de crescimento das culturas:

• Culturas Gerais: Ângulo de inclinação recomendado de 23-28°

• Culturas altas: O ângulo de inclinação pode ser aumentado para 30-35°.

4. Tecnologias e soluções inovadoras

1. Sistemas Inteligentes de Otimização

No início de 2024, várias empresas líderes lançaram sistemas baseados em aprendizagem automática para otimizar ângulos de montagem:

• Monitoramento em tempo real de dados de geração de energia

• Ajustes dinâmicos com base nas condições climáticas

• Alertas de manutenção preditiva

2. Aplicação de novos materiais

O uso de materiais compósitos de fibra de carbono em sistemas de montagem permite ângulos de inclinação maiores:

• Redução de peso em 30-40%

• Aumento de força em 20-25%

• Vida útil prolongada em 5 a 8 anos

3. Tecnologia de rastreamento inteligente

Estão surgindo sistemas de rastreamento de eixo único combinados com módulos bifaciais:

• Ganhos de geração de energia podem ultrapassar 35%

• Período de retorno do investimento inicial reduzido para 4-5 anos

• Os custos de manutenção são aproximadamente 15% mais elevados do que os sistemas de montagem fixa

V. Análise de Benefícios Econômicos

1. Comparação do retorno do investimento

Tomando como exemplo uma central eléctrica terrestre de 100 MW (com base nos dados de custos mais recentes de 2024):

• Módulos Monofaciais Tradicionais + Sistema de Montagem Fixa: Período de retorno de 6 a 7 anos

• Módulos Bifaciais + Sistema Otimizado de Montagem com Inclinação Fixa: Período de retorno de 5 a 6 anos

• Módulos Bifaciais + Sistema de Rastreamento Inteligente: Período de retorno de 4-5 anos

2. Análise de receita de longo prazo (ciclo de vida de 20 anos)

• Aumento da geração de energia: 15-25%

• Aumento da Taxa Interna de Retorno (TIR): 2-3 pontos percentuais

• Redução do custo nivelado de energia (LCOE): 0,05-0,08 RMB/kWh

VI. Recomendações de instalação e manutenção

1. Padrões de instalação

• Siga rigorosamente os ângulos de inclinação projetados

• Garanta a estabilidade geral do sistema de montagem

• Deixe espaço para ajustes de ângulo

2. Pontos-chave da manutenção diária

• Verifique regularmente se há algum desvio do ângulo de inclinação pretendido

• Monitore mudanças na refletividade do solo

• Limpe a superfície do módulo imediatamente

VII. Tendências de Desenvolvimento Futuro

1. Direções da Inovação Tecnológica

• Adoção generalizada de sistemas de otimização assistidos por IA

• Aplicação expandida de novos materiais

• Níveis aumentados de automação e inteligência

2. Previsão de mercado

De acordo com o último relatório da PVTECH:

• A participação de mercado dos módulos bifaciais ultrapassará 45% até 2025

• Os sistemas de montagem inteligentes penetrarão 30% do mercado

• Os custos do sistema de montagem diminuirão em 15-20%

Conclusão e recomendações

Na era dos módulos bifaciais, a otimização do ângulo de inclinação dos sistemas de montagem está diretamente relacionada com a rentabilidade global das centrais elétricas. Recomenda-se que investidores e desenvolvedores:

• Fase de pré-projeto:

• Avalie minuciosamente as condições do local

• Realize um design profissional

• Selecione produtos confiáveis

• Fase de construção:

• Garanta um rigoroso controle de qualidade de instalação

• Implementar supervisão de processo completo

• Conduzir depuração e verificação

• Fase operacional:

• Monitore e otimize continuamente o desempenho

• Execute a manutenção oportuna

• Avalie regularmente os benefícios

Com os avanços na tecnologia e a maturidade do mercado, o desenvolvimento de sistemas de montagem compatíveis com módulos bifaciais continuará a acelerar, trazendo novos motores de crescimento para a indústria fotovoltaica. A escolha do ângulo de inclinação de montagem ideal não só melhorará a eficiência da geração de energia, mas também garantirá a operação estável a longo prazo de todo o sistema fotovoltaico.