Compreender a fonte de energia: 1. Movimento Solar 2. Espectro Solar 3. Potencia em cada momento no solo

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1 A tecnologia fotovoltaica: 1. Células, módulos, ligações 2. Qualidades de módulos, produção energética anual 3. Factores que limitam a produção de energia. Calor, sombras, nuvens Compreender a fonte de energia: 1. Movimento Solar 2. Espectro Solar 3. Potencia em cada momento no solo Técnica de melhoramento: 1. Seguimento solar 2. Concentração solar 3. Alta concentração A ideia DoubleSun: 1. Esquema de concentração 2. Necessidades de seguimento solar 3. Escolha dos espelhos e material de suporte 4. Prototipagem de conceito: monitorização. 5. Prototipagem industrial: simplificação de estrutura para produção 6. Testes em CAD 7. Registo da protecção industrial 8. Comercialização: Especificações e Design 9. Premiada pelo concurso de Inovação do BES A WS Energia: 1. Comercialização de sistemas DoubleSun 2. Comercialização de fotovoltaico convencional a preços baixos 3. Códigos avançados de sombras e produção anual 4. Serviços de projectação de centrais fotovoltaicas com e sem DoubleSun

2 A tecnologia fotovoltaica Células, módulos, ligações à rede A célula fotovoltaica absorve energia solar e transforma a radiação em electricidade. Os modulos fotovoltaicos são contruídos de conjuntos de células solares em série e paralelo. Os módulos solares ligados em série e em paralelo fornecem electricidade para sistemas isolados ou de ligação à rede.

3 A tecnologia fotovoltaica Qualidade de células e módulos, produção energética anual Células de silício amorfo, cirstalino, monocristalino, filmes finos, etc A qualidade das células é influenciada pela pureza do silício utilizado e pelos métodos de cristalização, entre outros. Eficiências energéticas das céluals mercado variam entre 10% e 20%. Eficiências energéticas dos módulos variam entre 8% e 17%. Perdas com temperatura variam entre 0,3 %/ºC ou 0,6 %/ºC. (16% de perdas com +40ºC)

4 A tecnologia fotovoltaica Factores que limitam a produção de energia. Temperaturas, sombras, nuvens Temperatura aumenta perdas de produção eléctrica. Sombras causam iluminação não homogénea dos módulos causando perdas na produção. Nuvens reduzem radiação directa nos módulos e aumentam radiação difusa. Perdas principalmente em sistema opticos de concentração Mapas resultam de estudos que levam em conta temperatura média e Clear Sky Index. Produção anual na Alemanha: 1100 kwh/kwp Produção anual em Portugal: 1800 kwh/kwp

5 Compreender a fonte: O Sol Espectro Solar Espectro solar aproxima-se a corpo negro com pico de intensidade nos ~500 nm. Espectro de absorção do Silício tem pico de absorção nos 900 nm Para menor aquecimento dos módulos deveria ser filtrado o infravermelho mas é aqui que o sílicio mais absorve

6 Compreender a fonte: O Sol Movimento Solar Distância da terra ao Sol (d=dia) Ângulos vertical e horizontal Declinação do eixo (d=dia) Angulo de Zenith (ø=latitude) Angulo horário (T=hora)

7 Compreender a fonte: O Sol Potencia Solar em cada momento no solo Radiação que chega ao topo da atmosfera é 1367 W/m2 Filtrados através de uma coluna de ar correspondente à atmosfera chegam à superficie terrestre 1000 W/m2 Considerando que a coluna de ar varia com a altitude solar podemos afirmar que: Em que AM(90º) é o valor da radiação na superficie com o sol a pino.

8 Técnicas de aumento de produção Seguimento Solar Sem seguimento: Potencia = AM * sin(ângulo módulos.sol) Seguimento um eixo polar aumenta produção até 25-30% Seguimento com dois eixos aumenta produção até 35-40% Seguimento pode ser passivo ou activo e pode ser com tracking real do Sol ou horário programado.

9 Técnicas de aumento de produção Concentração Solar Maior potencia radiativa na mesma área de módulos. Tiram partido do facto das células produzirem não linearmente com a intensidade e mantem mais horas na região optima de funcionamento Necessidades de tracking variam de técnica para técnica Baixas concentrações são compromisso entre aquecimento e ganhos de potencia Ganhos energéticos variam entre 1.5 e 100X

10 Técnicas de aumento de produção Altas concentrações solares Têm de incluir sistemas de arrefecimento dos módulos ou células. Rendem mais em locais com alto nível de Clear Sky Index pois funcionam com radiação direct do Sol Apenas projectos de grandes dimensões para conseguir suportar investimento em I&D

11 A ideia DoubleSun Esquema de concentração Concentração de 2 Sol. Espelhos planos altamente reflectores redireccionam a radiação solar de modo homogéneo sobre os módulos Ângulo entre espelhos e módulos de 30º, fixo para esta concentração. Necessita espelhos em trapézio para compensar diferentes alturas solares ao longo do ano. Necessita de solar tracking de um eixo polar com o qual se atinguém ganhos téoricos de 2,6X em energia diária

12 Sistema de seguimento solar A ideia DoubleSun Um eixo polar com sensibilidade de 5º de modo a manter performance óptica inalterada ao longo do ano. Reforço do sistema a acoplar para suportar toda a nova estrutura Sistema comercial barato e robusto

13 A ideia DoubleSun Escolha dos espelhos e material de suporte Espelhos leves, resistentes aos UV e ao ambiente exterior. Várias hipóteses: PVC metalizado, espelhos com vidro, alumínio, etc. Escolha de alumínio pela alta reflectividade 93,5 % Espelhos com reforço na reflexão dos comprimentos de onda do silício Material de suporte dos espelhos leve e inquebrável: LEXAN. Utilizado nas janelas dos aviões e cobertura dos estádios do EURO2004

14 A ideia DoubleSun Prototipagem de conceito: monitorização. Primeiro protótipo apenas de teste do conceito. 3 módulos de 175 W da BP solar. 7m2 de espelhos MIROSOLAR Utilização do sistema de seguimento solar comercial Montagem simples e com elementos modulares. Perfis de alumínio, cabos, etc Resultados mostraram ganhos de 2,17X em energia diária. A adquirir dados desde Março

15 A ideia DoubleSun Prototipagem industrial: simplificação de estrutura para produção Reforço da estrutura nos pontos de maior stress com auxílio de programas de análise de elementos finitos Estrutura encomendada através dos desenhos CAD de modo industrial Simplificação da montagem no campo em apenas 3 passos com re-design dos componentes. Cancelamento das forças de rotação imposto pela presença dos espelhos.maior tempo de vida.

16 Registo da protecção industrial A ideia DoubleSun Foi feita a protecção da propriedade industrial com o pedido de modelo de utilidade. Patente deve defender os pontos únicos do sistema sem descrever totalmente o sistema Protecção expansível no futuro a Itália e Espanha (mercado da DoubleSun) Marca DoubleSun registada a nível Europe Técnica vencedora do prémio inovação do Banco Espirito Santo

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18 A ideia DoubleSun Registo da protecção REIVINDICAÇÕES industrial 1. Sistema para o aumento da energia diária produzida por módulos fotovoltaicos, caracterizado por compreender uma estrutura de suporte (1) que reforça um qualquer sistema externo (2) de seguimento diário do movimento solar para módulos fotovoltaicos (3) e que permite o acoplamento, adequado à montagem industrial e balançado em peso e forças de resistência ao vento, de dois planos de superfícies de material reflector (6) sustentados por molduras de alumínio (5) ou qualquer outro material suportadas por sua vez por barras (4), reflectindo a luz solar de modo uniforme para os módulos fotovoltaicos (3) presentes no sistema externo de seguimento solar (2), aumentando assim a concentração da radiação solar incidente nos módulos. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma estrutura de suporte (1) em qualquer material onde encaixam com fixação as barras verticais (4) de suporte das molduras (5), reforça a estrutura do sistema externo de seguimento solar (2) ao criar forças em planos diferentes do sistema e balançar, através da distribuição do peso dos seus elementos, o efeito de todos os elementos colocados na frente do plano dos módulos fotovoltaicos. 3. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 2, caracterizado por as superfícies reflectoras (6) serem em material plástico, ou metálico, ou resinoso ou outro leve e resistente e as suas propriedades reflectoras se adequarem ao uso na tecnologia dos módulos fotovoltaicos. 4. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por as superfícies reflectoras (6) serem suportadas com um ângulo (11) com superfície dos módulos (3) que permite iluminá-los modo uniforme e existir em cada plano reflector dois triângulos rectângulos de pelo menos 24.5 graus que permitem a iluminação homogénea dos módulos ao longo de todo o ano, mesmo com Fisica sistemas da Energia, externos de 11 seguimento de Dezembro solar com um único eixo de rotação polar. 5. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por as molduras (5) permitirem o suporte, fixação e manuseamento das superfícies reflectoras (6) altamente sensíveis sem risco para o utilizador ou para os próprios materiais, por os pontos de intercepção (10) das molduras com as barras verticais (4) serem reforçados estruturalmente e permitirem trancar o movimento das barras e por, caso exista um material de suporte (6) das superfícies espelhadas, as molduras os unir mecanicamente. 6. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por c ompreender uma chapa de material de elevada resistência mecânica (7) e com propriedades mecânicas indicadas para o suporte, por vários anos em condições exteriores, da superfície reflectora (6), compensando a possível fraca resistência desta superfície e garantindo, em conjunto com a moldura, a planicidade óptica da superfície reflectora. 7. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por, caso as forças estruturais assim o impliquem, compreender arames, fios ou barras (9) que, ligam o topo das barras verticais (4), não produzem sombra que implique percas de potência nos módulos fotovoltaicos a iluminar (3) e, ao incluir um sistema de aperto (12), aumentam a rigidez do conjunto estrutural e balançam as forças exercidas pelo vento em cada um dos planos de superfície reflectora. 8. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado por não aumentar o esforço mecânico de quaisquer motores de rotação do sistema de seguimento solar (2) devido ao centro de massa dos elementos adicionados se encontrar no eixo de rotação (8) do sistema de seguimento solar. 9. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado por a sua montagem final ser realizada em apenas três passos, excluindo a montagem do sistema externo de seguimento solar (2) e a montagem de módulos (3): acoplamento da estrutura de reforço (1) ao sistema externo de seguimento solar (2), encaixe das barras verticais (4) com molduras (5) e aperto dos arames ou barras de tensão (9) das barras verticais, permitindo assim uma eficiente

19 A WS Energia Comercialização de sistemas DoubleSun e fotovoltaico concencional Empresa de I&D nas energias renováveis Comercialização dos produtos que aplicam DoubleSun Lançamento de novos produtos decorrentes da sua actividade de I&D Formação de rescursos humanos avançados Prestação de serviços de projectação de centrais

20 A WS Energia Códigos avançados de sombras e produção anual Códigos desenvolvidos pela WS Energia permitem calcular sombra em cada momento do ano com e sem tracking Sombra e painel visto de cima em junho pelas 15h Mesma situação pelas 18h Mesmo painel em Janeiro pelas 11h Permitem calcular produção anual de energia em qualquer método de seguimento ou fixação e em qualquer parte da Terra Area de sombra anual ponderada pela potencia instantanea com Painel de 10x

21 A WS Energia Empresa presente no Taguspark e em A multiplicação do SOL!