Análise do desempenho e degradação ao longo do tempo de usinas fotovoltaicas localizadas no Peru

Abstract

A capacidade instalada de energia fotovoltaica no mundo vem crescendo de forma acelerada e esta tendência traz consigo alguns pontos de incerteza que necessitam ser mitigados. Um deles é o conhecimento do quanto as usinas irão gerar ao longo do tempo, necessário para que se tenha confiabilidade na tecnologia e para que os investidores possam calcular o retorno financeiro de um investimento de maneira adequada. Sabe-se que as usinas fotovoltaicas apresentam perda de potência ao longo do tempo e este fenômeno é chamado de taxa de degradação. O objetivo deste trabalho é estimar o desempenho e a taxa de degradação anual de 5 usinas fotovoltaicas de grande escala localizadas no Peru, com potência instalada total de 102 MWp e com período de operação entre 6 e 9 anos. Inicialmente foi realizado o tratamento e a filtragem dos dados de geração brutos, a fim de excluir períodos que possam introduzir erros nas análises. Após, foram realizadas simulações de geração de energia esperada das usinas, a partir das suas características específicas e recurso solar local. Finalmente, a geração real e a esperada são comparadas para cada ano de operação utilizando três métodos: taxa de desempenho mensal, taxa de desempenho anual e o método ano a ano. Assim, a variação do desempenho dos sistemas ao longo do tempo é obtida. A taxa de degradação média obtida para as usinas de silício amorfo foi de 1,78% aa e para as usinas de silício policristalino de 0,86% aa. Os resultados encontrados são levemente superiores aos valores relatados na literatura para as duas tecnologias avaliadas, sendo superiores à degradação oferecida pelos fabricantes de módulos, que é normalmente de 0,5% aa. Conclui-se que ao se considerar o retorno financeiro de um investimento é necessário levar em consideração a taxa de degradação do sistema como um todo, além de se considerar a tecnologia do módulo a ser utilizado.

The installed capacity of photovoltaic energy in the world has been growing rapidly, and this trend brings some points of uncertainty that need to be mitigated. One of them is the knowledge of how much power the plants will generate over time, which is necessary for the technology to be reliable and for investors to properly calculate the financial return of an investment. It is known that photovoltaic plants have loss of power over time and this phenomenon is called the degradation rate. The objective of this work is to estimate the performance and annual degradation rate of 5 utility scale photovoltaic plants located in Peru, with a total installed power of 102 MWp and an operation period between 6 and 9 years. First, the treatment and filtering of the raw generation data were performed in order to exclude periods that may induce errors. Then, simulations of expected power generation of the plants were performed, based on their specific characteristics and local solar resource. Finally, the actual and expected generation are compared for each year of operation using three methods: monthly performance ratio, annual performance ratio, and the yearby-year method. Thus, the variation in the systems performance over time is obtained. The average degradation rate obtained for amorphous silicon plants was 1.78%/year and for polycrystalline silicon plants was 0.86%/year. The results found are slightly higher than the values reported in the literature for the two technologies evaluated, and higher than the degradation offered by module manufacturers, which is normally 0.5%/year. It is concluded that when calculating the financial return of an investment it is necessary to consider the degradation rate of the whole system, in addition to considering the technology of the module.