Sombreamentos

A escolha do local para a instalação dos sistemas fotovoltaicos é de extrema importância e é feita para que toda a energia solar recebida pelos painéis fotovoltaicos seja convertida em energia eléctrica. A eficiência dos módulos fotovoltaicos bem como a segurança dos mesmos está directamente dependente do tipo de ligações existentes entre os módulos PV e a possibilidade de ocorrer sombreamento nas células dos módulos PV. A curva característica de um módulo PV altera-se em função do sombreamento a que está sujeito, ou seja há um desvio do ponto máximo de potência, havendo assim uma redução da potência de saída em comparação a um módulo sem o efeito de sombreamento.

O sombreamento das células a acontecer é derivado de vários factores tais como, sujeira acumulada ao longo do tempo, árvores situados relativamente perto da instalação, folhas que possam cair em cima dos módulos ou de outras estruturas ou edifícios situados relativamente próximo da instalação fotovoltaica.

O sombreamento de apenas uma das células de um módulo fotovoltaico pode levar a consequências graves e em casos extremos até a degradação dos módulos. Quando uma célula estiver sombreada esta passará a estar inversamente polarizada, actuando como uma carga eléctrica convertendo a energia eléctrica em calor. Se a corrente for elevada há uma dissipação elevada da potência e consequentemente provocará um aquecimento que pode causar danos à célula. Este fenómeno é denominado de hot-spot. Para prevenir esta situação são instalados díodos internos e a corrente deverá ser desviada da célula solar através de uma derivação da corrente utilizando dispositivos de protecção, como por exemplo díodos bypass.

5.1.4.1

Distância entre strings

Para um melhor aproveitamento da radiação solar por parte dos módulos fotovoltaicos e aumentar assim a produtividades dos mesmos é de extrema importância certificar-se de que durante o período de melhor radiação28 _{não há um sombreamento nos painéis devido a edifícios,} árvores e outras estruturas nas proximidades da instalação. Outra situação a ter em conta quanto a questões de sombreamento é a distância a manter entre strings para que os da frente não provoquem sombreamentos nos módulos posicionados atrás.

Para evitar os casos acima citados é preciso fazer um bom dimensionamento da posição dos módulos fotovoltaicos instalados. Um bom dimensionamento da posição dos módulos fotovoltaicos a instalar, possibilita que existindo o espaçamento correcto entre os strings, seja evitado o sombreamento de células ou módulos fotovoltaicos e ainda permitir uma boa

circulação do ar entre os strings contribuindo assim para algum arrefecimento dos módulos instalados. Este dimensionamento pode ser feito através da seguinte equação:

( ) ( ) (5.1)

Sendo que: F – distância

Fe – factor de espaçamento (depende da latitude do local da instalação); H0– altura do objecto;

Hm– altura em relação ao nível do solo em que se encontram instalados os módulos;

Utilizando a equação (5.1) os strings foram instalados de forma a estarem afastados a uma distância de pelo menos 22 m de algumas árvores presentes nas proximidades do local onde foi feita a instalação do sistema fotovoltaico.

Figura 5.2 – Fotografia dos painéis instalados realçando o espaçamento entre strings

Visto que no telhado onde foi feita a instalação do sistema fotovoltaico haver bastante espaço vazio, o espaçamento determinado entre os strings foi de 5 m. Esta distância permite ter uma margem de segurança e permite garantir uma redução das perdas do sistema quanto ao sombreamento mútuo entre strings.

5.1.4.2

Díodos de bloqueio e by-pass

Nos módulos fotovoltaicos são geralmente integrados díodos by-pass, colocados em paralelo com uma célula ou com um conjunto de células ligadas em série entre si, para evitar o bloqueio

do sistema fotovoltaico em caso de avarias dos módulos. A função de um díodo de by-pass é proteger o módulo PV dos sombreamentos, ou seja no caso de uma célula estar total ou parcialmente sombreada, o díodo de by-pass desvia a corrente que passa pela célula avariada. Um módulo fotovoltaico geralmente dispõe de um a três díodos by-pass consoante o número das células integradas no módulo PV.

Em instalações em que existem vários strings utiliza-se normalmente díodos by-pass29 em paralelo com os módulos, com o objectivo de desviar a corrente de um módulo avariado, tornando o módulo defeituoso inactivo. Nos casos em que os módulos estão ligados em paralelo são utilizados neste caso díodos de bloqueio para se evitar curto-circuitos e correntes inversas entre strings no de caso alguma avaria.

+

_

Na Figura 5.3 está representado a disposição de díodos de bloqueio e by-pass num sistema fotovoltaico constituído por três strings ligados em paralelo entre si. Cada módulo fotovoltaico de um string tem acoplado um díodo by-pass ligado em paralelo, que têm a função de fazer circular menos corrente pelo módulo no caso de um sombreamento parcial ou completo. Entre cada string (ligados em paralelo), são utilizados díodos de bloqueio para evitar curto-circuitos e correntes inversas entre strings, no caso de alguma avaria em algum dos strings.

Figura 5.4 - Fusíveis de protecção do sistema PV instalado

Os díodos de bloqueio entre strings podem ser suprimidos, recorrendo para o efeito à utilização de fusíveis de protecção nos dois lados dos strings. Protegendo assim contra sobreintensidades e possíveis correntes inversas no sistema. Os cabos de cada um dos strings são ligados paralelamente, juntamente com as protecções DC, na caixa de junção conforme representado na Figura 5.4. As caixas de juncão para instalações fotovoltaicas exteriores devem respeitar a norma CEI 60439-1.