Mudança Climática Ameaça Eficiência de Painéis Solares: Estudo do MIT Revela Impacto

No século 21, duas coisas vão acontecer com certeza: a Terra vai ficar mais quente e a implantação de painéis solares vai aumentar. Considerando esses dois fatores, surge a pergunta: como o aquecimento global afetará a produção de energia solar nas próximas décadas.

Como células fotovoltaicas são sensíveis à temperatura, seu desempenho é baseado principalmente em condições meteorológicas locais, como concentração de aerossol e teor de água na atmosfera. O desempenho da tecnologia fotovoltaica mais popular, o silício, é reduzido com o aumento de temperatura e níveis de umidade.

Embora o impacto do aumento de temperaturas no desempenho de células solares tenha sido abordado em vários estudos, a projeção de mudanças na insolação solar permaneceu incerta. Agora, pesquisadores do MIT apresentaram uma projeção simples do impacto da mudança climática no desempenho de células fotovoltaicas de silício em todo o mundo.

Usaram o cenário de Caminho de Concentração Representativo (RCP) 4.5 para analisar o impacto de instalações fotovoltaicas. O cenário projeta emissões de gases de efeito estufa atingindo pico em 2040, e um aumento na temperatura média global (1,8 Kelvin) até 2100.

Saída de Células Solares Cai Conforme Esquentam

Um painel solar é feito de múltiplas unidades menores chamadas células fotovoltaicas. Estas células funcionam permitindo que fótons (da luz solar) libertem elétrons livres dos átomos, criando um fluxo de corrente elétrica.

Ao fazer isso, também criam 'buracos' positivamente carregados dentro do material, que fluem na direção oposta aos elétrons. A eficiência das células depende da rapidez com que elétrons se recombinam com buracos. Quanto mais rápido se recombinam, menor é a saída porque os tira da banda de condução.

A taxa de recombinação é proporcional à temperatura. Isso significa que, à medida que o ambiente externo aquece, a saída do painel solar diminui.

Como as temperaturas aumentam quase em todo lugar na Terra, a eficiência das células solares deve diminuir em todo lugar. No entanto, algumas regiões serão melhores que outras. Segundo os pesquisadores, as regiões mais afetadas (piores) são Ásia Central, África Austral e Sul dos Estados Unidos.

Cálculos mostram que, em média, a saída da célula fotovoltaica diminui 0,45% para cada grau de aumento de temperatura. A produção de energia de instalações fotovoltaicas de silício diminuirá em quase 15 kWh/kWp, com algumas áreas experimentando perdas de até 50 kWh/kWp.

Os pesquisadores também criaram um mapa global para exibir a extensão da mudança na produção de energia em qualquer região.

É Apenas Um Valor Representativo

Os pesquisadores mencionaram que a marca de -0,45%/K é apenas um valor representativo. Avanços em ciência de materiais poderiam mudar substancialmente estes números no futuro.

Por exemplo, materiais com banda proibida maior, como telureto de cádmio, têm queda muito menor na produção de energia. Assim, futuras instalações solares poderiam ser mais robustas a alterações de temperatura.

Além disso, o aquecimento global não é o único fator que reduzirá a eficiência das células solares. Variações nos níveis de insolação e umidade, em particular, afetarão a luz solar que atinge um painel. Precisaremos considerar todos esses fatores ao planejar sistemas de energia verde e renovável para o futuro.