Como medir o Albedo em Painel Solar Bifacial

Albedo, também chamado de refletância solar, é definido como a razão entre a radiação refletida e a radiação global. É um número adimensional menor que 1. É uma propriedade da superfície do solo. 

Um albedômetro é um instrumento que mede a radiação solar global e refletida e, por cálculo, o albedo solar, ou refletância solar para uma determinada superfície do solo. É composto por dois piranômetros, ambos instalados horizontalmente, sendo o voltado para baixo medindo a radiação solar refletida.
Em campo aberto, o albedo solar depende da distribuição direcional da radiação incidente e das propriedades da superfície ao nível do solo. Geralmente é expresso como um único número, determinado pela média de um dia. As mudanças de albedo são tipicamente lentas e sazonais, exceto quando neva. Albedos de superfícies típicas variam de cerca de 4% para asfalto fresco, 15% para grama verde a 90% para neve.

A aplicação clássica de albedômetros é em estudos de balanço de energia meteorológica, estudando variações de albedo de grandes áreas ao longo de vários anos.
Com o aumento da popularidade dos módulos fotovoltaicos bifaciais, há um aumento na demanda para medir o albedo em usinas fotovoltaicas. Isso é possível com piranômetros, mas há algumas coisas a serem lembradas.

Figura 1  usuários de monitoramento de desempenho de sistema fotovoltaico normalmente empregam Plane of Array (POA) à direita, Global Horizontal Irradiance (GHI) à esquerda e Reflected Irradiance (RI), no meio.

Recomendações para Medição de Albedo para paineis bifaciais:

• Mantenha a definição de albedo simples: a maioria dos modelos assume que é uma propriedade da superfície do solo com uma variabilidade sazonal (mensal); deixe o modelo cuidar das correções dos padrões de sombreamento e da conversão para o plano da matriz.

• Empregue pelo menos um instrumento localizado longe da matriz, de modo que você tenha uma medição de albedo de referência desobstruída. Isso pressupõe que as propriedades da superfície do solo na estação são representativas para aquelas entre a matriz

• Manter a logística simples; use os mesmos instrumentos para medições de POA, GHI e RI. Normalmente, são piranômetros espectralmente planos de Classe A (padrão secundário). Você também pode usar os mesmos serviços de calibração.

• Use 2x piranômetros únicos ou instrumentos modulares consistindo em 2x piranômetros, isso é mais fácil para manutenção e recalibração

• Considere a realização de pesquisas para caracterização do local em diferentes estações (também em relação à estação de referência desobstruída) para determinar as propriedades da superfície do solo. Este é um requisito para avaliação de incerteza.

• Como alternativa para levantamentos, considere o uso de múltiplos instrumentos entre as matrizes para verificar os cálculos do modelo de irradiância refletida e ter uma ideia de sua variabilidade espacial; ao usar vários instrumentos entre as linhas, você também pode empregar instrumentos de menor precisão (classe B ou C espectralmente plana). Normalmente, esses instrumentos são instalados horizontalmente voltados para baixo; em alguns casos, os usuários optam por instalar no plano da matriz.

• Não instale piranômetros para medição de RHI abaixo de 1 m de altura, 1,5 m de altura é ideal e prático

• Para segurança pessoal, isole eletricamente o corpo do instrumento das estruturas de montagem do painel fotovoltaico

• Em caso de nevasca, não use os valores medidos por uma estação de medição de albedo de referência desobstruída. Uma estação desobstruída não terá padrões de neve representativos daqueles entre as matrizes.

Modelo de Desempenho, Proporção e Índice

A nova série de padrões IEC 61724 “Desempenho do sistema fotovoltaico” é a melhor fonte disponível que define parâmetros como “taxa de desempenho” e “índice de desempenho”. IEC usa as seguintes definições:

• O modelo de desempenho fornece uma descrição matemática da saída elétrica do sistema fotovoltaico em função das condições meteorológicas, dos componentes do sistema e do projeto do sistema. Normalmente, esse modelo é acordado com antecedência pelas partes interessadas no teste.  
• Saída prevista é a saída para um determinado período, conforme calculado usando o modelo de desempenho com base em dados meteorológicos históricos
• Saída esperada é a saída calculada usando o modelo de desempenho ao inserir os dados meteorológicos medidos
• Desempenho de classificação conforme especificado pelo fabricante, geralmente confirmado por meio da placa de identificação no painel, ou conforme acordado por um fornecedor, normalmente sob condições de referência, como Condições de Teste Padrão (STC)
• Taxa de desempenho (PR) é a proporção da produção medida para a produção esperada para um determinado período de relatório com base na classificação da placa de identificação do sistema
• Índice de desempenho é a relação entre a produção medida e a produção esperada para um determinado período de relatório com base em um modelo mais detalhado de desempenho do sistema do que a taxa de desempenho

Pesquisa de Campo em dia ensolarado

Para investigar as características do local, os usuários podem realizar uma pesquisa de campo. Durante a pesquisa você pode, com um albedômetro, medir diferentes locais. Sob condições solares estáveis, você também pode usar um único piranômetro e invertê-lo. O objetivo dessa pesquisa é investigar:

• Variabilidade espacial do albedo

• Variabilidade sazonal do albedo

• Correlação entre uma estação de campo e as condições próximas à matriz.

No local de todas as medições de POA, IEC 61724-3, a cláusula 5 requer a medição do albedo local para verificar se é representativo do albedo da usina total, se encaixa nas suposições feitas na modelagem e para usar a medição no avaliação da incerteza do teste de desempenho.

As recomendações e condições limite para a pesquisa são:

• Escolha um dia ensolarado, com cobertura de nuvens limitada e elevações solares acima de 60 graus

• Você está interessado em medir as propriedades da superfície do solo: meça acima de locais não sombreados com uma superfície/vegetação representativa do solo.

• As medições em locais sombreados normalmente fornecem um nível de sinal que é muito baixo para fazer uma boa estimativa de albedo

• Caso haja vegetação sazonal, medir em 2 a 4 momentos no ano

• Você pode usar um albedômetro ou, em condições solares estáveis, você pode usar um único piranômetro e invertê-lo

Figura 2 . As montagens de tubo de SR30 e SR15 e SR05 podem muito bem ser usadas para medir a irradiância global, refletida e Plano de matriz. Para instrumentos voltados para baixo, normalmente não usamos protetor solar. Veja também a Figura 1.

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Como Medir o Albedo para Painel Solar (PV) Bifacial - Nota (PDF EN)