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 m2,0m4 . 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.
