Albedo no setor fotovoltaico: o que é e como afeta o rendimento
O albedo é a fração da radiação solar que uma superfície reflete para o ambiente, em relação à radiação que recebe. No setor fotovoltaico, o albedo é um parâmetro especialmente relevante em instalações que utilizam módulos bifaciais, uma vez que a radiação refletida pelo solo pode atingir a parte posterior dos módulos e contribuir para aumentar a produção de eletricidade.
O valor do albedo é normalmente expresso por um número entre 0 e 1. Um valor baixo indica que a superfície absorve uma maior proporção da radiação incidente, enquanto um valor elevado indica uma maior capacidade de reflexão. Por exemplo, as superfícies escuras apresentam geralmente valores de albedo inferiores aos das superfícies claras.
Numa instalação fotovoltaica, o albedo não é uma característica do módulo, mas sim uma propriedade do ambiente e, principalmente, da superfície situada por baixo e à volta dos painéis.
Por que razão o albedo é importante numa central fotovoltaica?
A importância do albedo aumenta especialmente nas centrais fotovoltaicas equipadas com módulos bifaciais. Estes módulos podem aproveitar tanto a irradiância que incide na sua face frontal como parte da radiação que atinge a sua face posterior.
Quando a superfície do terreno apresenta um albedo elevado, uma maior quantidade de radiação solar pode ser refletida para a parte traseira do módulo. Esta irradiância adicional pode aumentar a produção de energia em comparação com uma instalação equivalente situada numa superfície com menor capacidade refletora. O efeito final depende de diferentes variáveis de conceção e das condições do local:
- Valor do albedo: determina a proporção da radiação incidente que pode ser refletida pela superfície.
- Tecnologia bifacial: o aproveitamento da radiação refletida depende da capacidade do módulo de gerar eletricidade através da sua face posterior.
- Altura dos módulos: altera a área visível a partir da parte traseira do módulo.
- Distância entre fileiras: o pitch determina a área iluminada e a distribuição das sombras no terreno.
- Inclinação dos módulos: afeta a geometria com que a radiação refletida atinge a parte traseira.
- Sombreamento: as próprias filas de módulos podem reduzir a radiação que chega ao solo e alterar o efeito do albedo.
O National Renewable Energy Laboratory (NREL) considera o albedo um dos fatores que influenciam o fator de capacidade das centrais fotovoltaicas, a par da bifacialidade, do sombreamento, do tipo de seguimento e das perdas do sistema.
Albedo e módulos fotovoltaicos bifaciais
A relação entre o albedo e os módulos bifaciais é especialmente importante durante a conceção e a estimativa da produção de uma central solar. Num módulo monofacial, a radiação refletida pelo solo tem uma influência relativamente limitada na produção de energia. Em contrapartida, num módulo bifacial, a face posterior foi concebida para aproveitar parte dessa irradiação. Por este motivo, conhecer corretamente o albedo do local é fundamental para realizar uma estimativa energética fiável.
De acordo com dados publicados pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL) dos EUA, a radiação refletida pelo solo representa uma proporção muito mais significativa para os módulos bifaciais do que para os módulos monofaciais, uma vez que o rendimento adicional da tecnologia bifacial depende da irradiância que atinge a sua face posterior. O albedo pode variar consideravelmente consoante a superfície. O solo natural, a vegetação, o cascalho, o betão e a neve apresentam comportamentos reflexivos diferentes. Além disso, o valor não tem necessariamente de permanecer constante ao longo de todo o ano.
As precipitações, a humidade do solo, o crescimento da vegetação, a presença de neve ou determinadas alterações nas condições da superfície podem alterar a refletividade e, consequentemente, o albedo utilizado nos modelos de produção.
Como é que se mede e se tem em conta o albedo numa instalação fotovoltaica?
Para estimar corretamente o albedo de um projeto fotovoltaico, é necessário caracterizar a superfície real do local e ter em conta a sua possível variabilidade temporal. Nem sempre é adequado utilizar um único valor fixo ao longo de toda a vida útil de uma central. O albedo pode ser calculado a partir da relação entre a irradiância refletida por uma superfície e a irradiância incidente. Em campanhas de medição específicas, podem ser utilizados instrumentos como pirheliómetros e piranómetros orientados para registar a radiação incidente e refletida. Nos projetos fotovoltaicos bifaciais, o albedo é incorporado nos modelos de simulação energética juntamente com parâmetros como a geometria das filas, a altura dos módulos, o pitch, a inclinação, o sombreamento e as características bifaciais do módulo.
O NREL desenvolveu conjuntos de dados específicos sobre o albedo para facilitar o planeamento e a modelação de sistemas fotovoltaicos bifaciais. Estes conjuntos incluem dados temporais e valores agregados de diferentes locais e tipos de superfície. Além disso, ferramentas de modelação como bifacial_radiance, desenvolvida pelo NREL, permite analisar a irradiância posterior dos módulos, tendo em conta variáveis como o albedo, a inclinação, a distância entre filas, a altura dos módulos e o sombreamento.
De que forma o albedo influencia o rendimento fotovoltaico?
Um albedo mais elevado pode aumentar a irradiância recebida pela face posterior de um módulo bifacial e, em determinadas condições, melhorar a produção de energia da instalação. No entanto, o aumento da produção não depende exclusivamente do valor do albedo.
O rendimento bifacial é determinado pela combinação entre as características do módulo, a geometria da instalação e as condições da superfície. A altura dos módulos, a distância entre as filas, o ângulo de inclinação, o seguimento solar e as sombras determinam a quantidade de radiação refletida que pode efetivamente chegar à face posterior. Por este motivo, aumentar o albedo de uma superfície não significa automaticamente que a produção aumente na mesma proporção. O efeito deve ser analisado através de modelos de irradiância e produção que representem as características específicas do projeto.
Nos seus cenários tecnológicos para centrais fotovoltaicas de grande escala, as melhorias no albedo são precisamente consideradas como um dos fatores que podem contribuir para aumentar o fator de capacidade de uma instalação, especialmente quando combinadas com uma maior utilização de módulos bifaciais. A importância do albedo na conceção de sistemas bifaciais também se reflete na normativa técnica. A IEC 62548-1:2023+AMD1:2025 inclui requisitos relacionados com a conceção de painéis fotovoltaicos e aborda aspetos específicos dos sistemas que utilizam módulos bifaciais.