O impacto da poeira em sistemas fotovoltaicos em ambientes costeiros áridos
Nov 03, 2025
Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade Imam Abdulrahman Bin Faisal da Arábia Saudita conduziu um estudo experimental sobre como diferentes composições de poeira afetam o desempenho fotovoltaico. O estudo examinou quatro tipos de poeira-montmorilonita, caulinita, bentonita e poeira natural-em painéis solares operando em ambientes costeiros áridos.
“As descobertas deste estudo têm implicações práticas para otimizar a manutenção fotovoltaica em regiões costeiras áridas”, explicou o grupo. "Ao vincular a composição da poeira aos mecanismos de degradação, as partes interessadas podem priorizar cronogramas de limpeza ou selecionar revestimentos adaptados aos minerais dominantes. Por exemplo, os revestimentos hidrofóbicos podem mitigar a adesão impulsionada pela umidade-em ambientes ricos-de cálcio, enquanto regiões ricas-de ferro podem se beneficiar de materiais-resistentes ao calor."
Os experimentos foram realizados em Jubail, cidade na costa do Golfo Pérsico, na Arábia Saudita, classificada como BWh (deserto quente) pelo sistema climático de Köppen. Um painel fotovoltaico policristalino de 20 W foi usado para testes de desempenho externos entre 9 e 29 de setembro de 2025. Na potência máxima, o painel forneceu uma corrente de 1,14 A e uma tensão de 17,6 V, com uma tensão de-circuito aberto de 21,1 V e uma corrente de-curto-circuito de 1,29 A.
As argilas montmorilonita, caulinita e bentonita foram obtidas como pós minerais comerciais e peneiradas a menos de 45 μm. Amostras de poeira natural foram coletadas manualmente de superfícies de vidro expostas às condições ambientais em Jubail. A deposição de poeira foi realizada em sete etapas, começando com uma densidade superficial em torno de 1,0 g/m² e aumentando gradativamente até aproximadamente 7,0 g/m². As medições foram feitas após cada etapa de deposição.
"A análise mineralógica via SEM-EDX revelou perfis de composição distintos que se correlacionam diretamente com padrões de degradação de desempenho", disseram os acadêmicos. "A poeira natural, caracterizada por alto teor de sílica (25,37%) e óxido de cálcio (30,52%), emergiu como o contaminante mais prejudicial, induzindo uma perda de energia de 48% a uma densidade de deposição de 6 g/m2 através de dispersão de luz combinada e cimentação higroscópica."
Descobriu-se que a poeira-rica em cálcio é especialmente problemática em condições costeiras, onde a umidade elevada (40–65% de umidade relativa) transforma partículas soltas em camadas aderentes resistentes aos mecanismos naturais de limpeza. Em contraste, o elevado teor de ferro da montmorilonita (62,67%) contribuiu para a degradação térmica, elevando a temperatura da superfície do painel para 40,4 C e reduzindo a tensão do-circuito aberto.
"A umidade emergiu como um fator crítico de amplificação, em vez de um estressor independente, reduzindo a eficiência em 15 a 30% quando a umidade relativa excedeu 60%. Esse limite marca uma transição da sujeira reversível para a adesão cimentada, onde as forças capilares ligam as partículas de poeira à superfície fotovoltaica com força suficiente para resistir à remoção-conduzida pelo vento", explicaram ainda os acadêmicos. "A análise diurna revelou que a geração ideal de energia ocorre durante as horas matinais de baixa{6}} umidade (8h às 11h30, eficiência de 12 a 13%), enquanto os períodos da tarde apresentam perdas de eficiência de 20 a 25%. "
A equipe também descobriu que a poluição particulada influenciou significativamente a degradação do desempenho, com o Índice de Qualidade do Ar (AQI) mostrando uma correlação negativa mais forte com a eficiência do que apenas a umidade. "Em níveis de AQI superiores a 160, os efeitos combinados da dispersão da luz por aerossóis e sujidade superficial reduziram a eficiência de conversão abaixo de 10%, mesmo sob densidades moderadas de deposição de poeira (3–4 g/m2)", concluíram.
Suas descobertas estão disponíveis em "Estudo experimental e de modelagem do impacto da composição da poeira no desempenho fotovoltaico em ambientes costeiros áridos", publicado no Journal of Materials Research and Technology. Cientistas da Universidade Imam Abdulrahman Bin Faisal da Arábia Saudita, da Autoridade Egípcia de Energia Atômica e da Universidade Ain Shams do Egito participaram do estudo.
