Guilherme dos S. Celestino 2014

Transcrição

1 Guilherme dos S. Celestino 2014

2 Roteiro Definição Sistemas Fotovoltáicos Conexão com a rede Vantagens e Desvantagens Sistema de Compensação Impactos Ambientais Usinas Energia Solar no Brasil e no Mundo Sol: O futuro da energia Considerações finais Referências

3 Definição Energia solar é aquela proveniente do Sol (energia térmica e luminosa). Esta energia é captada por painéis solares, formados por células fotovoltáicas, e transformada em energia elétrica ou mecânica. A energia solar também é utilizada, principalmente em residências, para o aquecimento da água.

4 Radiação Solar É a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol. Cerca de metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro eletromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta.

5 Potencial Energético A Terra recebe energia proveniente do Sol a uma taxa de 1,8x10¹⁴ kw. No entanto, em média, 60% desta energia chega à superfície. Mesmo assim, se 0,1% desta quantidade fosse convertida em energia elétrica com um rendimento de 10% seria quatro vezes a capacidade mundial de produção de energia.

6 Aquecimento de Água Coletor solar: A radiação solar pode ser absorvida por coletores solares, principalmente para aquecimento de água, a temperaturas relativamente baixas (inferiores a 100ºC). São instalados no teto de uma residência São necessários 4 m² de coletor para suprimento de água quente para 3 ou 4 moradores Concentrador solar: O aproveitamento da energia solar aplicado a sistemas que requerem temperaturas mais elevadas ocorre por meio de concentradores solares, cuja finalidade é captar a energia solar incidente numa área relativamente grande e concentrá-la numa área muito menor, de modo que a temperatura desta última aumente substancialmente.

7 Sistemas Fotovoltáicos O efeito fotovoltaico decorre da excitação dos elétrons de alguns materiais na presença da luz solar. Entre os materiais mais adequados para a conversão da radiação solar em energia elétrica, chamados de células solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício.

8 Efeito Fotovoltaico

9 Vídeo: Uma lição sobre energia solar

10 Associação e Constituição das Células

11 Classificação das Células Fotovoltaicas Silício Monocristalino: Este tipo de células fotovoltaica representam a primeira geração. O seu rendimento elétrico é relativamente elevado (aproximadamente 16%, podendo subir até cerca de 23% em laboratório), mas as técnicas utilizadas na sua produção são complexas e caras. Por outro lado, é necessária uma grande quantidade de energia na sua fabricação, devido à exigência de utilizar materiais em estado muito puro e com uma estrutura de cristal perfeita.

12 Classificação das Células Fotovoltaicas Silício Policristalino: As células poli-cristalinas têm um custo de produção inferior por necessitarem de menos energia na sua fabricação, mas apresentam um rendimento elétrico inferior (entre 11% e 13%, obtendo-se até 18% em laboratório). Esta redução de rendimento é causada pela imperfeição do cristal, devido ao sistema de fabrico.

13 Classificação das Células Fotovoltaicas Silício Amorfo (filme fino): As células de silício amorfo são as que apresentam o custo mais reduzido, mas em contrapartida o seu rendimento elétrico é também o mais reduzido (aproximadamente 8% a 10%, ou 13% em laboratório). As células de silício amorfo são películas muito finas, o que permite serem utilizadas como material de construção, tirando ainda o proveito energético.

14 Eficiência dos Módulos Comerciais

15 Vantagens A energia solar não polui durante sua produção; As centrais necessitam de manutenção mínima; Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo; A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão; Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território; Boa confiabilidade: é uma fonte segura, possuindo vida útil de, em média, 30 anos, e pode ser facilmente reciclada;

16 Desvantagens Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia. Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).

17 Procedimento para conexão com a rede - ANEEL

18 Sistema de Compensação (Net Metering)

19 Sistema de Compensação

20 Sistema de Compensação

21 Sistema de Compensação

22 Vídeo: Microgeração no Brasil (17/01/2014)

23 Cadeia Produtiva

24 Impactos Ambientais Motivo de preocupação Os painéis solares são feitos principalmente de silício, que é um produto seguro e natural da Terra, sendo o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre (depois do oxigênio). Ele não apresenta muito risco quando se trata de painéis solares, mas os componentes químicos combinados com o silício causam preocupação, pois a maior parte deles é altamente tóxica.

25 Impactos Ambientais Preocupações com a eliminação O cliclo de vida e capacidades de reciclagem de painéis solares também são incertos e preocupantes. O "Silicon Valley Toxics Coalition", um grupo de vigilância sediado na Califórnia, tem levantado questões de consciência sobre os resíduos de painéis solares. A quantidade de equipamentos elétricos sendo eliminada diariamente está crescendo exponencialmente. Se nenhum plano bem desenvolvido para eliminação desses resíduos for colocado em prática, haverá consequências ambientais graves, incluindo a toxicidade, aterro e questões trabalhistas.

26 Impactos Ambientais Energia e Emissões A fabricação de painéis solares em última análise requer uma quantidade imensa de energia - ironicamente, a partir da energia produzida pelo carvão. Mesmo com uma consciência cada vez maior e vontade para reduzir as emissões industriais, elementos contaminadores (principalmente mercúrio) são inevitavelmente liberados no ambiente durante o processo de fabricação de painéis solares. O mercúrio é uma substância tóxica, conhecida por prejudicar o funcionamento do cérebro humano. A queima do carvão também libera compostos orgânicos voláteis a uma taxa de mais de 30 mil toneladas por ano na produção de apenas uma fábrica de painéis solares. Esses compostos orgânicos são conhecidos por causar câncer.

27 Usinas Termosolares Usina solar é uma estrutura capaz de produzir energia elétrica a partir da energia solar. Sua configuração mais comum é de um conjunto de espelhos móveis espalhados por uma ampla área plana e desimpedida, que apontam todos para um mesmo ponto, situado no alto de uma torre. Neste ponto, canalizações de água são aquecidas pela incidência da luz solar refletida, produzindo vapor que move uma turbina a vapor e que aciona um gerador de energia elétrica.

28 Vídeo: Espelhos e Robôs geram Energia Solar

29 Os 10 países que mais usam energia solar no mundo 4º - Japão - Consumo em 2011: 4,5 TWh 5º - China - Consumo em 2011: 2,5 TWh 6º - República Tcheca - Consumo em 2011: 2,1 TWh 7º - França - Consumo em 2011: 1,8 TWh 8º - Estados Unidos - Consumo em 2011: 1,8 TWh 9º - Bélgica - Consumo em 2011: 1,5 TWh 10º - Coréia do Sul - Consumo em 2011: 0,9 TWh

30 3º - Espanha Consumo em 2011: 9,1 TWh Consumo em 2010: 7,1 TWh Variação: 28,4% Fatia mundial: 16,4%

31 2º - Itália Consumo em 2011: 9,4 TWh Consumo em 2010: 1,9 TWh Variação: 394% Fatia do total mundial: 16,9%

32 1º - Alemanha Consumo em 2011: 19,0 Terawatt-hora (TWh)* Consumo em 2010: 11,7 TWh Variação: 62,6% Fatia do total mundial: 34,1% *metade do que Belo Monte deverá produzir

33 As 10 maiores usinas solares do mundo 4º - Andasol Solar Power System, Aldiere, Espanha MW 5º Extresol Solar Power Station, Torre de Miguel Sesmero, Espanha 150 MW 6º - Shams Solar Power Station, Madinat Zayed, Emirados Árabes 100 MW 7º - Palma del Rio Solar Power Station, Palma del Río, Espanha MW 8º - Manchasol Power Station, Ciudad Real, Espanha 100 MW 9º - Valle Solar Power Station, Sano sé Del Vale, Espanha MW 10º - Centro Martin de Energia Solar de Próxima Geração, Flórida, Estados Unidos - 75 MW

34 3º - Solnova Solar Power Station, Sanlúcar la Mayor, Espanha Tecnologia: Concentração de Energia Solar (CSP) Capacidade: 150 MW

35 2º - Sistemas Geradores de Energia Solar (SEGS), Califórnia, Estados Unidos Tecnologia: Concentração de Energia Solar Capacidade: 354 MW

36 1º - Ivanpah Solar Electric Gerating System, Califórnia, Estados Unidos Tecnologia: Concentração de Energia Solar Capacidade: 392 MW

37 Vídeo: Google financia maior usina solar do Mundo

38 Usina solar no Deserto do Saara Abastecer 15 a 20% da Europa Construção a partir de 2012 Área de 12 km² Solatermia X Fotovoltaica ESPELHOS NO SAARA O projeto pode produzir energia suficiente para abastecer 15% das necessidades européias em 2050

39 Energia Solar no Brasil Variação da radiação solar no Brasil.

40 Propostas para o desenvolvimento do setor fotovoltaico brasileiro Fonte: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE), 2010.

41 Matriz Elétrica Brasileira Atualizado em: 16/04/2014

42 Usinas Solares no Brasil A maior usina solar em funcionamento no país está situada na cidade de Campinas, usina de Tanquinhos vai gerar 1,6 GWh por ano o suficiente para abastecer mensalmente 657 residências do estado de São Paulo; Em atividade desde o começo de 2013, e com investimentos na casa de R$ 13,8 milhões, a usina solar de Campinas utiliza a energia fotovoltaica para fornecer energia elétrica à população; A segunda maior, localizada em Tauá, no Ceará, com capacidade instalada inicial de 1 MW, o suficiente para abastecer 1,5 mil de famílias; A usina solar de Tauá já possui autorização da ANEEL para expandir a capacidade instalada para 5 MW.

43 Usina Solar Tanquinho Campinas/SP Usina Solar Tauá Tauá/CE

44 1º Leilão de Energia Solar Cinco empresas foram escolhidas para atuar, em Pernambuco, com a comercialização de energia solar durante o primeiro leilão do tipo no país. A ação resultará em um investimento de R$ 597 milhões. As empresas vão funcionar no Sertão (Santa Maria da Boa Vista, Flores e Tacaratu), Zona da Mata (Joaquim Nabuco) e no Grande Recife (Cabo de Santo Agostinho). A previsão é de que comecem a funcionar até junho de Foram contratados 122,82 megawatts de energia proveniente do sol, equivalente a seis vezes mais do que é atualmente produzido no Brasil.

45 Vídeo: Empresas participam do primeiro Leilão de Energia Solar no Brasil

46 Notícia: Aneel homologa resultado do leilão A-3 A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) homologou em reunião ordinária de diretoria, nesta terça-feira (25/02/2014), o resultado do leilão A-3, destinado à contratação de energia elétrica proveniente de novos empreendimentos de geração, a partir de fonte hidráulica, eólica, solar (fotovoltaica e termossolar) e biomassa, para início de suprimento em 1º de janeiro de O certame foi realizado em 18 de novembro, na Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE). Foram viabilizados 39 empreendimentos eólicos (877,6MW ou 380,2MWméd ) nos estados da Bahia, Ceará, Pernambuco, Piauí e Rio Grande do Sul. Os projetos eólicos devem demandar R$3,37 bilhões de novos investimentos. O preço médio de venda foi R$ 124,43 por MWh, o que corresponde a um deságio de 1,25%. Foram vendidos MWh, num total financeiro movimentado de R$ 7,2 bilhões. Os contratos serão por disponibilidade, com duração de 20 anos. O leilão, que terminou 30 minutos após seu início às 11h, contava com usinas hidrelétricas, térmicas e solares. Mas estas fontes não venderam energia.

47 Sol: O futuro da energia A tecnologia solar é o futuro da energia, a solução para a redução da queima de petróleo e outros combustíveis fósseis e para a estabilização do clima do Planeta. Já começou a corrida pelo domínio deste mercado.

48 Sol: O futuro da energia Concentrador Solar: Cientistas do Laboratório de Pesquisas da IBM e da empresa de energia solar Airlight Energy afirmam ter desenvolvido um método para concentrar em até 2 mil vezes a radiação solar e direcioná-la para células fotovoltaicas. Segundo eles, utilizando a nova tecnologia, seria possível atender toda a demanda mundial por energia cobrindo apenas 2% do deserto do Saara com espelhos. De acordo com os pesquisadores, cerca de 30% da radiação solar coletada é transformada em eletricidade e outros 50% são aproveitadas na forma de calor para a dessalinização da água ou para sistemas de calefação.

49 Sol: O futuro da energia Grafeno pode aumentar eficiência de painéis solares: Cientistas da Universidade Jaume I, na Espanha, e da Universidade de Oxford, na Inglaterra conseguiram aumentar a eficiência das células solares de grafeno para 15,6%. Esta nova célula de grafeno é fabricada a baixas temperaturas, com as várias camadas que compõem a célula sendo processadas abaixo dos 150ºC. Este processo proporciona menores custos de produção a nível de potência, além de tornar possível que esta tecnologia seja aplicada em plásticos flexíveis, Por possuir características eléctricas ópticas, mecânicas e térmicas únicas, o grafeno é um excelente condutor de calor e eletricidade. Apesar de ser o material mais fino descoberto até à atualidade, é a substância mais resistente que se conhece. Quando incorporado num painel solar, o grafeno facilita o abastecimento de energia a numerosos dispositivos eletrônicos, ao contrário dos metais convencionais, que absorvem a luz.

50 Considerações finais A energia solar é a mais fácil de utilizar entre todas as energias naturais. Além de se poder utilizar em pequena escala, o preço do investimento compensa os ganhos futuros em pouco espaço de tempo na energia elétrica. A necessidade de criar uma sociedade saudável, reduzindo os gastos energéticos é uma obrigação que todos devemos ter.

51 Referências nergia-solar/; Atlas Brasileiro de Energia Solar, SWERA; Energia Solar, MME; Atlas de Energia Elétrica do Brasil, 3ª ed., ANEEL.

52 de contato:

53 Obrigado