Um grupo de pesquisadores da Universidade de Exeter, no Reino Unido, realizou uma revisão de estudos sobre sistemas fotovoltaicos integrados a veículos (VIPV, na sigla em inglês) e concluiu que a principal contribuição da tecnologia pode estar na preservação das baterias, e não no aumento da autonomia dos VEs.
O VIPV, que não deve ser confundido com sistemas fotovoltaicos adicionados a veículos (VAPV), consiste na integração dos materiais fotovoltaicos diretamente à carroceria do veículo. No VAPV, por outro lado, módulos solares convencionais são instalados sobre superfícies já existentes dos veículos.
“A revisão também mostra que o setor precisa de um padrão dinâmico específico para aplicações automotivas, que permita identificar melhor os tipos e configurações de células mais adequados e estimar corretamente a energia gerada para carregamento”, disse ao pv magazine Henry Betts, autor correspondente do estudo.
Segundo ele, os atuais padrões de avaliação de módulos, baseados em condições de teste estáticas e com superfícies planas, não representam o comportamento dos sistemas instalados em veículos em movimento e com superfícies curvas.
Betts acrescentou que o próximo passo da equipe será contribuir para os esforços em andamento para desenvolver um padrão dinâmico específico para VIPV, de modo que os resultados dos testes representem melhor as condições reais de condução.
A revisão analisou estudos publicados entre 2015 e 2026. Os pesquisadores identificaram inicialmente 1.050 trabalhos. Após aplicar um filtro baseado na terminologia técnica, reduziram o conjunto para cerca de 450 estudos e, finalmente, selecionaram 93 artigos científicos, revisões e trabalhos apresentados em conferências.
A análise se concentrou no uso de VIPV em carros de passeio e veículos comerciais leves terrestres, especialmente estudos sobre os efeitos do sombreamento urbano e da variação da irradiância. Foram excluídas aplicações marítimas, aeroespaciais, em satélites, drones e estacionamentos solares.
Os pesquisadores dividiram os estudos em três áreas: materiais fotovoltaicos e integração aos veículos, arquitetura elétrica e desempenho em condições reais.
Foram comparadas tecnologias baseadas em silício cristalino, CIGS, III-V e perovskita-silício, considerando eficiência, custo, peso, flexibilidade e durabilidade. O estudo também avaliou perdas causadas pela curvatura das superfícies e pelo sombreamento provocado pelo próprio veículo.
A equipe analisou ainda como as mudanças rápidas de sombra em ambientes urbanos afetam o rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) e as conexões entre módulos. Segundo os pesquisadores, algoritmos convencionais de MPPT podem ter dificuldade para acompanhar variações de irradiância de até 100 Hz.
“Foi surpreendente ver como os algoritmos convencionais de rastreamento têm dificuldade em acompanhar a condução em áreas urbanas. A eficiência caiu para cerca de 65% sob sombras de árvores, porque os sistemas eletrônicos não conseguem acompanhar a frequência das mudanças na iluminação”, afirmou Betts.
Sombreamento pode reduzir geração em mais de 50%
Os pesquisadores também compararam projeções de desempenho em larga escala com dados obtidos em campo. Os resultados indicam que prédios e vegetação podem reduzir a geração dos sistemas VIPV em mais de 50%. Além disso, módulos instalados nas laterais dos veículos geralmente recebem uma quantidade de irradiância significativamente menor do que aqueles instalados no teto.
“Fiquei particularmente impressionado com o paradoxo do verão”, disse Betts. “Convencionalmente, o verão é a melhor estação para a geração solar. No entanto, como as árvores estão mais cheias de folhas nessa época, as perdas provocadas pelo sombreamento acabam anulando boa parte dessa vantagem sazonal.”
A revisão conclui que o maior benefício dos sistemas VIPV pode não estar no aumento da autonomia, mas na redução da frequência de carregamento na rede e no menor desgaste das baterias, por meio de um carregamento contínuo e de baixa corrente.
O benefício ambiental da tecnologia, porém, depende de fatores como a irradiância local, o nível de sombreamento, a vida útil do veículo e a intensidade de carbono da eletricidade utilizada para carregá-lo.
Segundo os pesquisadores, a indústria dá importância excessiva à potência de pico, medida em watts-pico (Wp) em condições de teste padrão (STC). Para eles, esse indicador não representa adequadamente o desempenho do VIPV, que opera em um ambiente tridimensional de incidência solar que não pode ser reproduzido pelas condições estáticas de teste.
Por isso, o grupo defende o desenvolvimento de um método de teste dinâmico que considere eventos de sombreamento de alta frequência, vibrações e a curvatura dos módulos. O objetivo seria avaliar de forma mais adequada quais materiais fotovoltaicos são mais apropriados para aplicações automotivas.
O artigo, intitulado “The urban shading paradox: Why vehicle-integrated photovoltaics must pivot from range extension to asset protection” (“O paradoxo do sombreamento urbano: por que a energia fotovoltaica integrada aos veículos deve deixar de priorizar o aumento da autonomia e focar na preservação do ativo”), foi publicado na revista Energy 360.
