Há dois anos, a tempestade Uri provocou um congelamento profundo no Texas, causando cortes de energia generalizados que afectaram mais de 4,5 milhões de pessoas. As mudanças drásticas de temperatura durante a tempestade não só reduziram a produção de gás natural e congelaram as turbinas eólicas em todo o Estado, como também tiveram um impacto generalizado nas centrais solares.
Quando a rede eléctrica entrou em colapso durante a tempestade, muitas centrais fotovoltaicas não conseguiram restabelecer a energia depois de terem sido desligadas. Uma das razões foi o facto de a tensão total de circuito aberto (VOC) ter sido superior à gama de tensão de arranque DC dos seus inversores, o que provocou problemas de desempenho e afectou os componentes de energia fotovoltaica.
A tempestade Uri, em retrospetiva, fornece uma lição importante na conceção de projectos solares: Ter acesso a dados de séries temporais solares e utilizar a informação recolhida a partir desses dados durante a fase de conceção de um projeto solar, informa e reforça significativamente a resiliência de um projeto solar a eventos climáticos extremos, juntamente com mudanças drásticas de temperatura.
Figura 1: Temperatura ambiente (temp) do ano de 1999 a 2021.
Eixo X: anos de 1999 a 2021, eixo Y: temperatura de -15°C a 40°C.
Figura 2: Mapa de calor da temperatura ambiente para 2021. Azul escuro - fenómenos meteorológicos negativos extremos.
A escala de cores está expressa em graus Celsius.
Solargis Analyst as temperaturas registadas desceram significativamente abaixo das médias de longo prazo e dos dados históricos durante a tempestade Uri, como se pode ver nas Figuras 1 e 2.
Dados de séries temporais vs. conjuntos de dados TMY
Os especialistas em inversores sublinharam a importância de considerar condições meteorológicas extremas ao conceber configurações fotovoltaicas para garantir a fiabilidade do sistema e evitar períodos de inatividade.
Salientam que os fenómenos climáticos extremos, como a neve, a chuva gelada e as baixas temperaturas, podem provocar humidade no ar, o que pode resultar no desligamento dos inversores e em problemas de sobretensão, devido à menor impedância dos cabos e da cablagem eléctrica.
As células solares, por sua vez, são sensíveis à temperatura e podem ser afectadas por condições meteorológicas extremas. No entanto, as temperaturas extremas não são normalmente tidas em conta durante a fase de conceção de um projeto solar e a indústria continua a basear-se em conjuntos de dados do Ano Meteorológico Típico (TMY) para a conceção de um projeto - causando pontos cegos na força da conceção e resultando potencialmente em maiores perdas financeiras, como se verificou no rescaldo da tempestade Uri.
Figura 3: Histograma de temperatura em Celsius: TMY P50 (azul), TMY P90 (laranja), Série Temporal (verde); é apresentado um histograma dos dados históricos actuais (de 1999 a 2023) e dos ficheiros TMY (de Solargis Analyst).
A figura 3, retirada de Solargis Analystdestaca a importância da utilização de dados exactos e de não se confiar demasiado nos cenários TMY na conceção e planeamento de projectos de energia solar. O forte contraste entre os valores de temperatura nestes conjuntos de dados - na altura da tempestade Uri - pode ser visto olhando para a parte negativa do gráfico.
A percentagem destes valores negativos é próxima de 0%, ilustrando a magnitude da variação que pode ocorrer durante condições climatéricas extremas, como as tempestades de neve. A Figura 3 mostra claramente que apenas os dados das Séries Temporais captaram com exatidão os eventos de temperatura extremamente baixa (indicados nos valores circulados), enquanto os conjuntos de dados TMY não puderam ter em conta esses eventos, uma vez que representam apenas cenários probabilísticos típicos.
As tonalidades variáveis de cada cor na figura 3, que correspondem a cada conjunto de dados, realçam a acumulação de pontos de dados - com tonalidades mais claras a indicar uma menor densidade de dados. Isto, mais uma vez, enfatiza a raridade de valores de temperatura tão baixos que só podem ser observados através de ficheiros de séries cronológicas.
A importância dos dados de séries temporais na conceção do projeto
Os resultados da figura 3 demonstram a importância de utilizar dados precisos de séries temporais plurianuais para uma compreensão mais abrangente dos potenciais impactos de eventos climáticos extremos nos sistemas de energia solar.
Para reforçar a conceção de um projeto solar contra tais eventos, é crucial estudar e utilizar dados precisos para tomar decisões informadas, particularmente durante a fase inicial de conceção dos projectos de energia solar. Isto ajuda a determinar o número de módulos a ligar em série e em paralelo a cada inversor e a garantir que os projectos são construídos para resistir a condições meteorológicas extremas.
Utilizando cenários probabilísticos, a análise dos valores médios, máximos e mínimos a longo prazo dos dados de temperatura e irradiação permite a tomada de decisões mais bem informadas e garante que um projeto solar é construído para resistir a condições meteorológicas e de temperatura extremas.
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