Análise de desempenho de sistemas fotovoltaicos com células integradas em telhas

Abstract

Este trabalho apresenta a análise de desempenho de dois sistemas fotovoltaicos integrados em telhas, instalados no Laboratório Fotovoltaica da Universidade Federal de Santa Catarina, no período de novembro de 2023 a outubro de 2024. O objetivo principal foi avaliar a viabilidade técnica dessas tecnologias por meio da métrica de Performance Ratio (PR) convencional e PR corrigida pela temperatura. A metodologia adotada incluiu medições de geração de energia, irradiância e temperatura, além da aplicação de ensaios técnicos, como eletroluminescência, curva IV e termografia, para a detecção de falhas e degradações nos módulos. Os resultados demonstraram que a temperatura impacta a eficiência dos sistemas, com perdas anuais entre 4% e 5% na geração de energia. Além disso, degradações superiores às taxas aceitas comercialmente foram observadas, com destaque para o sistema com telhas de grande área, que apresentou uma taxa de degradação de 7,3% ao ano. Esse resultado pode estar associado a deficiências na qualidade dos materiais empregados e a limitações no processo de fabricação, que podem originar defeitos estruturais ou falhas de encapsulamento, acelerando o processo de degradação dos módulos. As intervenções corretivas realizadas nos módulos com falhas, identificadas pelos ensaios técnicos, foram eficazes em restabelecer a performance dos sistemas. O estudo conclui que, embora promissoras, as soluções de telhas fotovoltaicas analisadas ainda enfrentam desafios técnicos e de confiabilidade para se equipararem aos módulos convencionais em termos de durabilidade e desempenho.

This work presents the performance analysis of two photovoltaic systems integrated into roof tiles, installed at the Photovoltaic Laboratory of the Federal University of Santa Catarina, from October 2023 to October 2024. The main objective was to evaluate the technical feasibility of these technologies using the conventional Performance Ratio (PR) and the temperature-corrected PR as metrics. The adopted methodology included measurements of energy generation, irradiance, and temperature, along with technical tests such as electroluminescence, IV curve, and thermography to detect faults and degradation in the modules. The results demonstrated that temperature impacts system efficiency, with annual energy losses between 4% and 5%. Moreover, degradation rates above commercially accepted levels were observed, especially for the large-area tile system, which presented an annual degradation rate of 7.3%. This result may be related to deficiencies in the quality of the materials and limitations in the manufacturing process, which can lead to structural defects or encapsulation failures that accelerate the degradation of the modules. The study concludes that, although promising, photovoltaic roof tile solutions still face technical and reliability challenges in matching the durability and performance of conventional modules.