Profa. Eliane Fadigas Prof. Alberto Bianchi

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1 PEA 2200 Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade Energia Solar Profa. Eliane Fadigas Prof. Alberto Bianchi slide 1 / 19

2 ENERGIA SOLAR Fonte: Barstow TS Usina Termossolar de Barstow Barstow/CA/EUA slide 2 / 19

3 ENERGIA SOLAR FORMAS DE CONVERSÃO slide 3 / 19

4 O RECURSO SOLAR: CARACTERÍSTICAS Energia recebida pela terra: 1, kwh / ano de energia Radiação solar: Radiação eletromagnética λ = Constante solar λ = 1367 W / m 2 Quantidade de energia que incide numa superfície unitária, normal aos raios solares, por unidade de tempo, numa região situada no topo da atmosfera slide 4 / 19

5 RADIAÇÃ ÇÃO O SOLAR NA SUPERFÍCIE TERRESTRE Data Variabilidade da radiação solar É função: da alternância de dias e noites; das estações do ano; dos períodos de passagem de nuvens. Data Condiçõ ções atmosféricas ótimas: Ao nível do mar = 1kW/m2; A 1000 metros de altura = 1,05 kw/ m2; Nas altas montanhas = 1,1 kw/ m2; Fora da atmosfera = 1,367 kw/ m2. slide 5 / 19

6 RADIAÇÃ ÇÃO O SOLAR NO BRASIL Fonte: INPE slide 6 / 19

7 EFEITO FOTOVOLTAICO - 1 Corrente CC, tensão o de saída = 0,6Volts slide 7 / 19

8 EFEITO FOTOVOLTAICO - 2 slide 8 / 19

9 Associação em série/ paralelo de células. MÓDULOS FOTOVOLTAICOS São vendidos em Wp: Ex: 10 Wp, 56Wp, 100Wp etc. slide 9 / 19

10 MATERIAIS UTILIZADOS NA FABRICAÇÃ ÇÃO O DAS CÉLULASC slide 10 / 19

11 MÓDULO - ARRANJO DAS CÉLULASC I I1 I2 V1 0,4 volts Diodo de Bloqueio Células V2 Diodo V V3 Bypass V = V 1 +V 2 + V V n I = I 1 + I I n slide 11 / 19

12 POTÊNCIA INSTALADA DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO Por exemplo: Deseja-se instalar 480Wp de potência: Sendo potência instalada em Wp, então: radiação solar = 1000W/m 2 Considerando uma eficiência do módulo de 10%, então: A área ocupada pelo módulo A = 480Wp/(1000Wp/m 2. 0,10) A =4,8 m 2 slide 12 / 19

13 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Autônomo Conectado à Rede slide 13 / 19

14 INCLINAÇÃ ÇÃO O? ORIENTAÇÃ ÇÃO O? São o Paulo (Lat. 23,43) Critério rio de projeto: Pior mês? Valor Médio? Radiaçã ção no Inverno ou Verão? slide 14 / 19

15 Exemplo : Deseja-se usar um módulo fotovoltaico para alimentar uma carga cujo consumo diário seja de 600Wh = 10 Lâmpadas L de 60W, 12 Volts, ligadas durante 1 hora por dia. Carga de 600Wh/dia Sendo a radiação solar diária incidente = 5 kwh/dia = 5 horas. 1000W/m 2 : 600Wh = P (Wp). 5 horas de sol pleno P (Wp) = 600/5 = 120Wp Se usarmos módulo de 60Wp, 6 volts Teremos de comprar dois módulos e ligá-los em série para alimentar a carga. slide 15 / 19

16 SISTEMA FOTOVOLTAICO - APLICAÇÕ ÇÕES slide 16 / 19

17 PRODUÇÃ ÇÃO O MUNDIAL DE MÓDULOS M FOTOVOLTAICOS Fonte: Prof. Roberto Zilles LSF/IEE-USP slide 17 / 19

18 POTÊNCIA INSTALADA MUNDIAL DE SIST. FOTOVOLTAICOS Fonte: Prof. Roberto Zilles LSF/IEE-USP slide 18 / 19

19 MAIORES PLANTAS FOTOVOLTAICAS DO MUNDO Planta Localidade/Ano Potência (MWp) Sarnia PV Power Plant Canadá, ,0 Moltalto di Castro Itália, ,2 Finsterwalde Solar Park Alemanha, ,7 Rovigo PV Power Plant Itália, ,0 Olmedilla PV Park Espanha, ,0 Strasskirchen Solar Park Alemanha, ,0 Liebrose PV Park Alemanha, ,0 Puertollano PV Park Espanha, ,0 Fonte: Prof. Roberto Zilles LSF/IEE-USP slide 19 / 19

20 SARNIA PV POWER PLANT ONTARIO/CANADÁ Sarnia PV Módulos Fotovoltaicos Área total m 2 Potência 97 MWp Geração anual 120 GWh Fator de capacidade 0,17 Fonte: Sarnia PV slide 20 / 19

21 Conversão o indireta da radiação o solar em eletricidade SISTEMAS TERMOSOLARES Sistema de Receptor Central - Torres de Potência - Princípio de Funcionamento slide 21 / 19

22 Conversão o indireta da radiação o solar em eletricidade UTEs Termossolares Ciclo Rankine SISTEMAS TERMOSOLARES Nestas centrais existe uma torre receptora (caldeira com sal líquido) que recebe os raios refletidos por espelhos sempre orientados para o sol (heliostatos). O sal é bombeado de um depósito "frio" a cerca de 290ºC para a torre e daí segue para o depósito "quente" a 565ºC. Este sal é utilizado para produzir vapor de água a 540ºC num gerador de vapor. Este vapor é utilizado para acionar as turbinas da central. slide 22 / 19

23 Conversão o indireta da radiação o solar em eletricidade UTEs Termossolares Ciclo Rankine SISTEMAS TERMOSOLARES UTE BARSTOW Heliostatos 1818 Área - heliostato 39,9 m 2 Área total m 2 Potência Altura da torre Receptor Diâmetro do Receptor 42 MW 77,1 m 24 painéis de 13,7 m de altura, cada painel tem 12,7 mm de diâmetro 7 m slide 23 / 19

24 Conversão o indireta da radiação o solar em eletricidade UTEs Termossolares Parabólicas Ciclo Rankine SISTEMAS TERMOSOLARES Nestas centrais não existe uma torre solar concentrada, mas, espelhos parabólicos (CSP) com dutos de sal líquido que recebem o calor solar e, através de conexões série-paralelo, levam o sal líquido para o Ciclo de Rankine. Fonte: CSP Solana slide 24 / 19

25 Conversão o indireta da radiação o solar em eletricidade UTE Termossolar Parabólica CSP Solana Arizona/EUA SISTEMAS TERMOSOLARES UTE CSP Solana Concentradores parabólicos Área - concentrador 99,75 m 2 Área total da planta 7,72 km 2 Potência 280 MW Energia Fator de capacidade (com armazenamento de energia) 1,2 TWh 0,49 Fonte: CSP Solana slide 25 / 19

26 Sistema Distribuído slide 26 / 19

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