Um novo modelo que demonstra como os painéis solares podem aproveitar de forma mais eficaz a energia elétrica e térmica, abordando a questão dos hotspots nas células solares, foi desenvolvido como parte de um estudo internacional envolvendo a Universidade de Kingston, em Londres.
A energia solar é uma parte fundamental do roteiro de energia renovável do Reino Unido, seguindo compromissos recentes em torno da redução das emissões globais para combater as mudanças climáticas. O governo pretende chegar a zero líquido até 2050, com novas tecnologias híbridas tornando a energia solar cada vez mais comercialmente viável.

Juntamente com os sistemas de painéis solares fotovoltaicos que convertem a luz solar diretamente em eletricidade, o calor residual também pode ser coletado como energia térmica por meio desses sistemas híbridos para uso em aplicações de água quente ou para sistemas de refrigeração, como ar condicionado. Isso pode ter um papel significativo a desempenhar na redução de emissões, principalmente em países quentes.

Em um novo artigo publicado no Journal of Energy Conversion and Management , pesquisadores da Kingston University, da University of Exeter, do Indian Institute of Technology Madras e da Academy of Scientific and Innovative Research, na Índia, modelaram a eficácia de um sistema térmico fotovoltaico híbrido que usa um espelho extra para melhorar o desempenho.

Para criar temperaturas altas o suficiente para serem úteis em sistemas térmicos fotovoltaicos, a luz solar deve ser concentrada ou focalizada usando concentradores parabólicos compostos – espelhos curvos em forma de parabólica colocados em ambos os lados dos painéis solares. No entanto, a quantidade de luz solar que atinge os painéis pode variar, criando pontos de acesso que afetam significativamente a produção geral e podem causar falhas nas células solares.

No novo estudo, os pesquisadores modelaram o desempenho de um sistema que usa um espelho vertical adicional como homogeneizador para distribuir a luz solar concentrada de maneira mais uniforme pelas células. O modelo demonstrou como essa adição melhorou a saída elétrica - mostrando um aumento de 12% em relação ao concentrador parabólico composto padrão - e com o desempenho térmico também aumentando entre um e dois por cento.

As descobertas promissoras forneceram uma visão de como os sistemas híbridos podem ajudar a tornar os painéis solares mais econômicos e comercialmente viáveis ​​para uma variedade de usos no futuro, disse o especialista em energia renovável da Universidade de Kingston, Dr. Hasan Baig.

"O objetivo desses sistemas é obter energia térmica de alta qualidade, que pode ser usada em uma ampla gama de aplicações de água quente e sistemas de refrigeração, juntamente com alta potência elétrica que pode alimentar máquinas ou ir diretamente para residências. O desafio, ao otimizar uma sistema para aproveitar os dois tipos de energia, normalmente você só obtém energia térmica de baixo grau que não atinge as temperaturas necessárias", disse ele.

Dr. Baig disse que o modelo da equipe de pesquisa previu com precisão o desempenho aprimorado que poderia ser alcançado pela distribuição mais uniforme da luz solar concentrada atingindo os painéis com um espelho homogeneizador. Modelos anteriores usaram cálculos baseados na radiação média, que não considerou o impacto indireto que os hotspots estavam tendo na produção geral, explicou ele.

"Se conseguirmos extrair mais energia dos sistemas solares, além de reduzir o espaço necessário nos telhados para os painéis, isso poderá ter um impacto real na redução das emissões domésticas por meio do uso de fontes de energia limpa, tanto no Reino Unido quanto em países como a Índia, onde as unidades de ar condicionado e refrigeração têm grande demanda", acrescentou.