TECNOLOGIAS DE MICRO-GERAÇÃO E SISTEMAS PERIFÉRICOS. 6 Painéis Solares Fotovoltaicos

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1 6 Painéis Slares Ftvltaics 48

2 6.1 Descriçã da tecnlgia A funçã de uma célula slar cnsiste em cnverter directamente a energia slar em electricidade. A frma mais cmum das células slares fazerem é através d efeit ftvltaic. Existem três tips principais de células slares (ver figura 6.1): As células mn-cristalinas representam a primeira geraçã. O seu rendiment eléctric é relativamente elevad (aprximadamente 16%, pdend subir até cerca de 23% em labratóri), mas as técnicas utilizadas na sua prduçã sã cmplexas e caras. Pr utr lad, é necessária uma grande quantidade de energia n seu fabric, devid à exigência de utilizar materiais em estad muit pur e cm uma estrutura de cristal perfeita. As células pli-cristalinas têm um cust de prduçã inferir pr necessitarem de mens energia n seu fabric, mas apresentam um rendiment eléctric inferir (entre 11% e 13%, btend-se até 18% em labratóri). Esta reduçã de rendiment é causada pela imperfeiçã d cristal, devid a sistema de fabric. As células de silíci amrf sã as que apresentam cust mais reduzid, mas em cntrapartida seu rendiment eléctric é também mais reduzid (aprximadamente 8% a 10%, u 13% em labratóri). As células de silíci amrf sã películas muit finas, que permite serem utilizadas cm material de cnstruçã, tirand ainda prveit energétic. Células mn-cristalinas num painel Painel de células pli-cristalinas Painel slar a-si Figura 6.1 Principais tips de células ftvltaicas (Fnte: Australian CRC fr Renewable Energy Ltd) 49

3 Quadr 6.1 Rendiment eléctric ds váris tips de células ftvltaicas (Fnte: BP Slar) Rendiment típic Máxim registad em aplicações Rendiment máxim registad em labratóri Mn-cristalina 12-15% 22.7% 24.0% Pli-cristalina 11-14% 15.3% 18.6% Silíci amrf 6-7% 10.2% 12.7% A cnversã directa da radiaçã slar em electricidade cnsegue-se em materiais semicndutres, cm camps eléctrics interns capazes de acelerar s pares electrãlacuna criads pr incidência ds ftões slares pr frma a gerar uma crrente eléctrica que alimenta um circuit eléctric exterir * (ver figura 6.2). Figura 6.2 Cnversã directa da radiaçã slar em electricidade (Fnte: Australian CRC fr Renewable Energy Ltd) * Energias Renváveis, a Opçã Inadiável Manuel Cllares-Pereira SPES, Sciedade Prtuguesa de Energia Slar

4 6.1.1 Os diferentes tips de paineis slares ftvltaics Uma célula individual, unidade de base dum sistema ftvltaic, prduz apenas uma reduzida ptência eléctrica, que tipicamente varia entre 1 e 3 W, cm uma tensã menr que 1 Vlt. Para dispnibilizar ptências mais elevadas, as células sã integradas, frmand um módul (u painel). Ligações em série de várias células aumentam a tensã dispnibilizada, enquand que ligações em paralel permitem aumentar a crrente eléctrica. A mairia ds móduls cmercializads é cmpsta pr 36 células de silíci cristalin, cnectadas em série, para aplicações de 12V. Quant mair fr módul, mair será a ptência e/u a crrente dispnível (ver figura 6.3). Figura 6.3 Painéis slares ftvltaics Encntram-se, geralmente, 3 tips de painéis slares: Painéis de baixa vltagem / baixa ptência feit de 3 até 12 pequens segments de silíci amrf, cm uma superfície ttal de alguns centímetrs quadrads. A vltagem encntra-se entre 1.5 e 6 V, e a ptência é de alguns miliwatts. O us de este tip de móduls é frequente em relógis, calculadras...etc. Pequens painéis de 1-10 W e 3-12 V. A utilizaçã principal destes móduls é feita em rádis, jgs, pequenas bmbas de água...etc. Grandes painéis de 10 até 60 W, cm uma tensã de 6 u 12 V. A utilizaçã principal é feita essencialmente em grandes bmbas de água, para respnder às necessidades de electricidade de caravanas (luz e refrigeraçã), e também em casas (ver figura 6.4). Figura 6.4 Exempl de aplicaçã de painéis slares ftvltaics (Fnte: Eur-Sun Technlgy) 51

5 Vantagens e desvantagens A tecnlgia slar ftvltaica apresenta um grande númer de vantagens: Alta fiabilidade nã tem peças móveis, que é muit útil em aplicações em lcais islads. A fácil prtabilidade e adaptabilidade ds móduls - permite mntagens simples e adaptáveis a várias necessidades energéticas. Os sistemas pdem ser dimensinads para aplicações de alguns miliwatts u de kilwatts. O cust de peraçã é reduzid - a manutençã é quase inexistente: nã necessita cmbustível, transprte, nem trabalhadres altamente qualificads. A tecnlgia ftvltaica apresenta qualidades eclógicas pis prdut final é nã pluente, silencis e nã perturba ambiente. N entant esta tecnlgia apresenta também algumas desvantagens: O fabric ds móduls ftvltaics necessita tecnlgia muit sfisticada necessitand de um cust de investiment elevad. O rendiment real de cnversã dum mdul é reduzid ( limite teóric máxim numa célula de silíci cristalin é de 28%), face a cust d investiment. Os geradres ftvltaics raramente sã cmpetitivs d pnt de vista ecnómic, face a utrs tips de geradres (e.g. geradres a gasóle). A excepçã restringe-se a cass nde existam reduzidas necessidades de energia em lcais islads e/u em situações de grande precupaçã ambiental. Quand é necessári prceder a armazenament de energia sb a frma química (baterias), cust d sistema ftvltaic trna-se ainda mais elevad. Figura 6.5: Esquema duma instalaçã ftvltaica cmpleta (a) Painéis slares ftvltaics (b) Sistema de regulaçã da ptência ds painéis (c) Sistema de armazenament de electricidade, geralmente baterias (d) Cnversr DC - AC (e) Sistema de backup (pcinal) (f) Sistema de regulaçã d sistema de backup (g) Sistema de ligaçã 52

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