terça-feira, 19 de janeiro de 2016

Introdução à Energia Solar Fotovoltaica

A eletricidade produzida com energia solar Fotovoltaica apresentou um notável crescimento durante o ano 2011.O potencial FV na américa latina é enorme, devido a que grande parte dos países dispõe de uma maior quantidade de radiação solar do que os países europeus, e se encontram dentro do denominado “cinturão solar” (área do planeta com maior quantidade de radiação solar). Mais sobre isso no relatório: Unlocking the sunbelt potencial for photovoltaics. EPIA, March 2011


O fundamento da conversão da energia do sol em energia elétrica está no Efeito Fotovoltaico, descoberto por Becquerel em 1839 ao observar que certos materiais, ao ser expostos à luz, eram capazes de produzir uma corrente elétrica. No entanto, somente em 1954 foi produzida a primeira célula fotovoltaica com uma eficiência de conversão aceitável (Chapin, 1954, célula de 6%).

O elemento fundamental na conversão FV é a CÉLULA SOLAR. Uma célula solar não é mais do que um semicondutor preparado de maneira que seja possível extrair a circulação de corrente do mesmo até um circuito externo.


Em determinados materiais semicondutores, os fotóns da radiação solar são capazes de transmitir sua energia aos elétrons de valência do semicondutor, tornando possível romper suas ligações de modo que fiquem livres e possam movimentar-se no material. A ausência de um elétron devido ao rompimento de uma ligação se chama lacuna, e também pode mover-se através do semicondutor. Portanto, as propriedades de condução elétrica de um semicondutor devem-se tanto ao movimento dos elétrons, quanto ao movimento das lacunas, denominando-se ambos, de maneira genérica, portadores de carga.
O movimento dos elétrons e lacunas em direções opostas gera uma corrente elétrica no semicondutor, que seria aproveitável por um circuito externo. A fim de separar as lacunas elétrons para que a ligação não se reestabeleça utiliza-se um campo elétrico que obrigada a circulação de ambas cargas em sentidos opostos.


O módulo fotovoltaico consiste na conexão eléctrica de células FV em série-paralelo até obter os valores de tensão e corrente desejados. O conjunto assim definido é encapsulado isolando-o eletricamente do exterior. Os primeiros módulos fotovoltaicos utilizados em aplicações autônomas de pequena potência costumavam estar constituídos por 33 ou 36 células de silício monocristalino ou policristalino, associadas em série.


Uma maneira de aumentar o rendimento do sistema de geração FV é utilizando sistemas de concentração. Nestes sistemas uma parte da superfície da célula é substituída por um sistema ótico capaz de concentrar a quantidade de radiação solar incidente em uma célula menor, proporcionando uma produção elétrica igual ou superior a que seria conseguida com a célula de tamanho equivalente, mas com menor custo de fabricação.


Para poder estimar a energia gerada por um gerador fotovoltaico devemos, em primeiro lugar, saber qual é a radiação incidente sobre o plano em o que se localizam os módulos fotovoltaicos. A partir desta, e com os dados de temperatura, deveremos estimar a potência nas condições experimentais desejadas e avaliar ou, pelo menos, determinar o valor dos mais comuns existentes na bibliografia, aos distintos fatores de perdas que reduzem a potência de um gerador de seus valores nominais até seus valores reais em operação. Obtida esta potência, integram-se estes valores para o período que desejamos quantificar a energia, seja diário, mensal ou anual. Os dados foram obtidos do programa Meteonorm ou da aplicação PVGIS: Geographical Assesstmen of Solar Energy Resource and Photovoltaic Technology. Esta aplicação foi desenvolvida pelo Instituto de Estudos Ambientais (IES: Institute of Environmental Studies) do JRC em colaboração com a Agência Internacional da Energia e a Escola de Minas de Paris,

A eficiência de conversão eléctrica de um dispositivo fotovoltaico se expressa em tanto por cento com relação à irradiância solar global incidente sobre este. A Irradiação Solar Anual característica de uma localidade constitui o parâmetro fundamental a ser considerado para situar uma instalação solar fotovoltaica.
A radiação solar é a energia que chega do sol em forma de ondas eletromagnéticas e pode ser transmitida através do vácuo. Praticamente toda sua energia se encontra o intervalo de comprimentos de onda existente entre m2,0m4 . Sua representação é conhecida como Espectro Solar . O conteúdo energético existente em uma região do espectro solar indica o grau de aproveitamento deste que um material semicondutor pode realizar


Para um maior aproveitamento da energia solar é possível a instalação de sistemas fotovoltaicos com rastreamento solar. O tipo de rastreamento depende da localidade em que será instalado o sistema, e o ganho que conseguirá com relação à ocupação do terreno.

Resumo embasado no curso da ONUDI sobre Energia Solar Fotovoltaica. Procure saber mais sobre os componentes dos sistemas autônomos, sistemas fotovoltaicos e as suas conexões à rede.

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