Painéis solares monocristalinos vs policristalinos

Os módulos FV monocristalinos e policristalinos baseiam-se ambos em silício cristalino, mas o material de silício é formado de forma diferente. As células monocristalinas são produzidas a partir de um material com uma estrutura cristalina mais uniforme, ao passo que as células policristalinas tradicionais contêm vários grãos cristalinos no material de silício.

Historicamente, estas diferenças de fabrico influenciaram o aspeto das células, os processos de fabrico, as características elétricas e a área de módulo necessária para uma determinada potência nominal. Não devem ser transformadas numa afirmação universal de que um tipo de módulo é sempre a escolha certa para todos os projetos.

A tecnologia dos módulos também evoluiu ao longo do tempo. A arquitetura das células, a conceção das bolachas (wafers), os métodos de interligação, o formato do módulo, o encapsulamento, as folhas posteriores (backsheets) ou a construção em vidro e a qualidade de fabrico podem ser tão importantes como a etiqueta genérica de monocristalino ou policristalino.

Nas decisões de projeto, a ficha técnica completa do módulo e os requisitos de campo são mais úteis do que a categoria tecnológica isolada. A potência nominal, as dimensões, as características elétricas, os coeficientes de temperatura, as classificações mecânicas, as condições de degradação, a documentação do produto e a compatibilidade com o resto do sistema devem ser comparados em conjunto.

Um módulo monocristalino mais recente e um módulo policristalino mais antigo podem diferir em muitos pormenores de conceção para além da estrutura cristalina. Essas diferenças não devem ser todas atribuídas à distinção entre mono e poli.

As propostas de módulos devem ser comparadas nas mesmas condições de ensaio indicadas. Os valores de potência nominal ou de eficiência só têm significado quando se conhecem as condições e a base de medição. Comparar valores obtidos com pressupostos diferentes pode criar uma falsa impressão de superioridade técnica.

O coeficiente de temperatura é particularmente relevante, porque a tensão e a potência do módulo mudam com a temperatura das células. Um módulo com um determinado conjunto de características nominais em condições normalizadas pode comportar-se de forma diferente, num ambiente de funcionamento quente, de outro com coeficientes de temperatura distintos.

A tolerância de potência também deve ser analisada. A tolerância indica ao comprador como o resultado nominal medido do módulo entregue pode variar em relação à potência declarada, nas condições definidas pelo fabricante. Não deve ser confundida com a produção de energia a longo prazo.

As condições de garantia exigem a leitura direta da documentação real. A garantia do produto, as condições associadas ao desempenho, as exclusões, os requisitos de instalação, as condições de transferência e os procedimentos de reclamação podem diferir entre fabricantes e gerações de produtos. Nenhum artigo geral pode afirmar que uma tecnologia cristalina oferece sempre melhor proteção de garantia.

As dimensões físicas e os valores elétricos devem ser comparados com o inversor e o sistema de montagem previstos. Um módulo de maior potência pode também ser maior ou ter características de corrente diferentes, pelo que o projeto deve avaliar o sistema completo e não apenas ordenar os produtos pelos watts por módulo.

A adequação no local depende, em última análise, da conceção real da central e do ambiente.

A produção FV depende da irradiância, da temperatura do módulo, do sombreamento, da sujidade, da orientação, da configuração elétrica e do estado do equipamento. Estes fatores afetam tanto os sistemas monocristalinos como os policristalinos, embora cada conceção de módulo responda de forma diferente.

A temperatura é particularmente importante nos módulos de silício cristalino. Com irradiância comparável, uma temperatura das células mais elevada reduz, em geral, a tensão e a potência disponível. A dimensão desse efeito deve ser retirada dos coeficientes de temperatura documentados do módulo em causa e não de um pressuposto genérico sobre o tipo de cristal.

O sombreamento pode afetar qualquer das tecnologias. A consequência depende da disposição das células, da disposição dos díodos de derivação, da topologia das strings, da arquitetura do inversor e do local onde incide a sombra. A etiqueta tecnológica, por si só, não descreve como um sistema completo responde ao sombreamento parcial.

A sujidade também depende do local. O pó, o pólen, os dejetos de aves, os resíduos agrícolas ou outros depósitos afetam a quantidade e a distribuição da luz que chega às células. A inclinação dos módulos, as práticas de limpeza, a precipitação e o ambiente local podem ter mais relevância operacional do que as células serem mono ou poli.

As comparações em campo devem, por isso, ser feitas em condições de funcionamento comparáveis. Comparar a produção de centrais diferentes sem ter em conta a orientação, o clima, a conceção do inversor, o envelhecimento, a sujidade e a configuração elétrica não permite isolar o efeito da tecnologia das células.

Misturar diferentes tipos de módulos na mesma string exige uma análise elétrica cuidadosa. Os módulos ligados em série conduzem a mesma corrente da string, pelo que as diferenças nas características de corrente podem limitar o funcionamento do conjunto. As características de tensão e o comportamento com a temperatura também afetam a compatibilidade com a janela de funcionamento do inversor.

Mesmo módulos que parecem semelhantes pela potência nominal podem ter tensão em circuito aberto, tensão de funcionamento, corrente de curto-circuito, corrente de potência máxima, coeficientes de temperatura, dimensões, tipos de conectores ou características mecânicas diferentes. Estas diferenças devem ser verificadas antes de os módulos serem combinados.

Substituir um módulo danificado num conjunto mais antigo pode, portanto, ser mais complicado do que encontrar outro painel com a mesma potência nominal. A substituição deve ser avaliada quanto à compatibilidade elétrica com a restante string e quanto à compatibilidade física com a estrutura de montagem e os conectores.

A documentação do fabricante e as condições de garantia também podem influenciar as decisões de substituição. Usar um produto, um conector ou uma configuração diferentes pode ter implicações que devem ser verificadas nos documentos reais do equipamento e não presumidas a partir de uma semelhança tecnológica geral.

Quando diferentes grupos de módulos têm de coexistir, a arquitetura do sistema pode oferecer melhores opções do que forçar produtos distintos numa única string em série. A abordagem correta depende das entradas do inversor, da disposição dos MPPT, da conceção das strings e das características dos módulos disponíveis.

A compatibilidade elétrica deve ser demonstrada e não inferida pelo facto de ambos os produtos serem de silício cristalino.

Tanto os módulos monocristalinos como os policristalinos exigem manutenção e inspeção baseadas no estado. O vidro, as molduras, as caixas de junção, os conectores, a cablagem, a montagem, a contaminação, a vegetação, o sombreamento e o comportamento elétrico podem mudar durante o funcionamento da central, independentemente do tipo de cristal das células.

Os dados de monitorização podem identificar strings ou entradas de inversor que diferem de partes comparáveis do conjunto. A inspeção visual pode documentar vidro partido, contaminação, danos físicos ou sombreamento, enquanto os ensaios elétricos podem analisar a corrente, a tensão, o isolamento, a polaridade, a continuidade ou o comportamento IV, quando relevante.

A termografia aérea também pode ser usada em conjuntos em funcionamento. A IEC 62446-3 trata da inspeção termográfica no exterior de sistemas FV em funcionamento, incluindo o equipamento, as condições ambientais, o procedimento, a competência do pessoal e o relatório. Não prescreve um intervalo de temperatura universal para todos os tipos de módulos ou centrais.

As imagens térmicas podem mostrar aquecimento localizado de células, padrões mais amplos no módulo, aquecimento de conectores ou diferenças entre strings. Não provam por si só a causa de fundo, e a interpretação deve ter em conta a irradiância, o vento, a nebulosidade, a temperatura do módulo, os reflexos e o ângulo de observação.

Os requisitos de inspeção devem, por isso, seguir o estado do equipamento e o comportamento da central, e não a etiqueta de mono ou poli. Uma central policristalina mais antiga com bom desempenho não se torna defeituosa só porque existem tecnologias de módulos mais recentes.

A decisão sobre o módulo deve começar pelos requisitos do projeto. A área disponível, a dimensão pretendida do sistema, as características do inversor, o sistema de montagem, os limites de corrente e tensão, o clima, o método de instalação, a disponibilidade de fornecimento, a estratégia de manutenção e o planeamento da substituição podem influenciar a escolha.

Quando o terreno ou a área de cobertura são limitados, a densidade de potência do módulo pode ter mais peso. Num local com muito espaço, outros fatores, como a compatibilidade elétrica, a conceção mecânica, a aquisição, a disponibilidade a longo prazo ou a manutenção, podem ser mais importantes.

As equipas de projeto devem comparar produtos concretos em vez de tratar todos os módulos monocristalinos como uma categoria e todos os policristalinos como outra. Dois módulos com a mesma tecnologia de células de base podem ainda diferir significativamente nos parâmetros elétricos, na construção, nas dimensões, no comportamento com a temperatura e na documentação.

A estratégia de fornecimento e de substituição também pode ser importante numa central de longa duração. Um módulo que se adapta bem à conceção inicial, mas é difícil de substituir mais tarde, pode levantar considerações de manutenção diferentes das de um módulo de uma família de produtos amplamente suportada. Esta questão depende do projeto e do fornecedor.

O marketing tecnológico reduz muitas vezes a decisão a uma única métrica de destaque. A seleção de engenharia deve, em vez disso, comparar os parâmetros que afetam a conceção real e o ambiente de funcionamento.

Não é necessário declarar um vencedor universal entre mono e poli para tomar uma decisão de projeto sólida.

Um módulo policristalino em funcionamento não deve normalmente ser substituído só porque existe um produto monocristalino mais recente. A substituição deve ser justificada pelo estado, pela compatibilidade elétrica, pelos objetivos da central, pelas necessidades de manutenção ou por outro requisito de projeto documentado.

Trocar módulos numa string em funcionamento pode introduzir problemas de compatibilidade. Tensão, corrente, tamanho, conectores, características mecânicas ou de temperatura diferentes podem criar mais complexidade do que a substituição resolve.

Uma eficiência nominal mais elevada também não estabelece automaticamente uma modernização vantajosa. A remoção de módulos em funcionamento, a alteração da configuração elétrica, a mão de obra, o novo equipamento, a vida útil restante dos componentes, a paragem da central e outros fatores do projeto teriam de ser considerados antes de se poder chegar a qualquer conclusão financeira.

Pela mesma razão, não se deve afirmar um prazo de retorno fixo apenas a partir da etiqueta tecnológica. Os preços da energia, o perfil de produção, o custo da instalação, o estado do equipamento existente, o financiamento, a conceção do sistema e o âmbito da substituição afetam o resultado.

A inspeção térmica ou visual não pode determinar que um módulo deva ser substituído apenas porque outra tecnologia tem melhor desempenho no papel. O estado elétrico e físico do módulo existente tem de ser avaliado com base na sua própria evidência.

A comparação útil é, portanto, entre módulos concretos e necessidades concretas do projeto. Monocristalino e policristalino descrevem parte da tecnologia das células; não substituem a análise de engenharia do sistema FV completo.