Guía Didático Energia Solar Fotovoltaica. Guía Didático 1
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- Alessandra Custódio Fragoso
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1 Guía Didático Energia Solar Fotovoltaica Guía Didático 1
2 Guía Didático Energia Solar Fotovoltaica OBJETIVOS Objetivo geral O objetivo geral deste módulo é dotar os alunos dos conhecimentos necessários para que sejam capazes de entender os fundamentos da conversão fotovoltaica, o estado atual da tecnologia e como evoluiu desde seu principio até o ponto de desenvolvimento atual, bem como os distintos tipos e características dos sistemas fotovoltaicos. Assim, espera-se que adquiram as habilidades necessárias para prever as possibilidades de desenvolvimento desta fonte de energia em seus países de origem ou outros nos quais venham a trabalhar, contribuindo assim à ampliação da energia gerada por meios fotovoltaicos. Isto, por sua vez, redunda na maior diversificação das fontes energéticas, aumento do uso de energias limpas e, consequentemente, contribui também à redução das emissões de gases de efeito estufa. Objetivos específicos Permitir que o estudante compreenda os princípios básicos da conversão fotovoltaica, isso é, como é possível transforar a energia do Sol em eletricidade e os elementos chaves necessários para realizar tal transformação. Saber quais são os principais componentes dos sistemas fotovoltaicos isolados e pequenas redes (mini-grids), suas aplicações e dimensionamento básico. Explicar os princípios e conceitos básicos da radiação solar e sua influencia na conversão energética. Conhecer os principais componentes dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede eléctrica e estimar e simular a produção eléctrica destes sistemas. Guía Didático 2
3 ESTRUTURA DO CURSO Para conseguir os objetivos propostos o módulo foi estruturado em 5 grandes capítulos, por sua vez divididos em vários bloques de trabalho que percorrem todos os aspectos relacionados com a conversão da energia do sol em eletricidade, dos fundamentos físicos às aplicações mais comuns. 1. Fundamentos da conversão fotovoltaica. Células, módulos e geradores fotovoltaicos A energia fotovoltaica e as demais energias renovables. Situação no mundo Possibilidades Fundamentos da conversão fotovoltaica. Tecnologia de células e módulos O efeito Fotovoltaico. A célula solar Estrutura da célula solar Princípio de funcionamento Eficiência quântica e resposta espectral Parâmetros característicos da célula solar Distintos tipos de células fotovoltaicas O gerador fotovoltaico e associações. Painel plano e sistemas de concentração Introdução O módulo fotovoltaico Distintos tipos de módulos fotovoltaicos A curva característica do módulo fotovoltaico Fatores que afetam a característica I-V do gerador FV A equação característica Condições de referência para a característica I-V Extrapolação a otras condições de operação A eficiência do módulo fotovoltaico Breve nota sobre os sistemas de concentração Tipos de sistemas de concentração 2. Fundamentos da Radiação Solar e Energia Gerada Natureza da Radiação Solar Irradiância e Irradiação Solar Composição espectral da radiação solar Componentes direta e difusa da radiação solar Caracterização da Radiação Solar Tempo Civil e Tempo Solar Determinar a posição solar Ângulos de declinação, altitude e azimute solares A influência da atmosfera e o clima Estruturas de suporte e energia gerada A instalação do gerador. Estruturas de soporte Sistemas com rastreamento Guía Didático 3
4 A energia obtida do gerador fotovoltaico Extrapolação dos valores de potência às condições de operação. Método -1 (simplificado). Os factores de perdas Resumen do capítulo 3. Componentes de os sistemas fotovoltaicos e estándares Almacenamiento e acondicionamiento de energia Sistema de acumulação de energia Reguladores de carga Inversores CC/CA Seguidores de máxima potência Resto do sistema Cargas de os sistemas fotovoltaicos Iluminação Bombas Refrigeração de vacunas Otras cargas e usos Estandares Internationais Organismos de normalização e laboratorios acreditados Normas Fotovoltaicas Resumen do capítulo 4. Sistemas fotovoltaicos autónomos e miniredes Sistemas fotovoltaicos autónomos Solar Home Systems (SHS) e Lighting Kits Miniredes Conceptos de dimensionamento Dimensionamento Básico Dimensionamento de sistemas híbridos Algunas Ideas de Dimensionamento Avanzado Resumen do capítulo 5. Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red Associações de módulos fotovoltaicos. Descripção e problemas Diodos de paso Diodos de bloqueo Parámetros de Funcionamiento Parámetros Básicos Perdas e Rendimientos Dimensionamento do Sistema Fotovoltaico Gerador fotovoltaico Inversor Cabeamento e conexões Aspectos Técnicos e Legais Instalações fotovoltaicas na América Central e América do Sul Resumo do capítulo Guía Didático 4
5 MAPA CONCEITUAL Guía Didático 5
6 PLANO DE ATIVIDADES Para o estudo deste curso é necessária a leitura e compreensãoo dos conceitos teóricos encontrados no documento extenso em formato pdf. Nestes conteúdos de estudo concebem-se aspectos que logo serão avaliados nas atividades do curso, que são: Visualização do material multimídia e realização da avaliação tipo teste final do mesmo. Neste teste serão apresentadas 5 perguntas com várias respostas possíveis e somente uma correta. Dispõe-se de 2 tentativas para realiza-lo. Para superar esta atividade o participante deve acertar 80% das perguntas (4 respostas corretas). Leitura da documentação. Existe um documento em formato pdf no qual estão todos os conteúdos teóricos necessários para adquirir as habilidades requeridas ao finalizar este módulo. Além de mostrar os conteúdos teóricos, o documento proporciona exemplos resolvidos e bibliografia de referência com a que ampliar os conceitos estudados. Em vários capítulos do documento são propostas atividades recomendadas. Algumas delas são pesquisas na Internet que permitem saber qual é o estado da arte de determinadas tecnologias e situam o aluno na realidade do mercado, tanto a nível local, quanto mundial. Considera-se especialmente interessante este tipo de pesquisa para não se restringir ao plano teórico ou acadêmico, e ser capaz de adquirir um conhecimento mais aplicado. Outras atividades recomendadas no texto são cálculos simples para verificar a assimilação dos conceitos teóricos. Caso prático. Apresenta-se um caso prático muito completo, que repassa e aplica diversos conceitos teóricos apresentados na documentação. O caso prático foi dividido em 7 partes, e utiliza arquivos Excel complementares para realizar os cálculos. No enunciado de cada parte do caso prático são especificados os arquivos Excel com os que se deve trabalhar para resolvê-lo. Nestes arquivos se encontra também a solução e alguns deles fornecem ao aluno material muito útil para realizar cálculos ou simulações adicionais. Os arquivos Excel a utilizar são: Curvas IV e Sol.xls para a parte 1, parte 2, parte 3, parte 4 e parte 5. Irradiação Santiago Chile.xls para a parte 6 Hospital Rural DATOS+SOLUÇÃO.xls para a parte 7 Ao final do mesmo será apresentada uma relação de perguntas teste cujo objetivo é avaliar o conhecimento após a realização do caso prático, bem como a compreensão do mesmo. Para cada pergunta haverá varias repostas possíveis e somente uma correta. Dispõe-se de 5 tentativas para realiza-lo. Para superar esta atividade o participante deve acertar 100% das respostas. Através do teste final de auto-avaliação, será possível comprovar até que ponto foram assimilados os conteúdos do módulo, servindo também como referência para sinalizar os conceitos nos quais é preciso clarificar melhor através de uma nova leitura do módulo e/ou acudindo à bibliografia referenciada. Guía Didático 6
7 Neste teste serão apresentadas 20 preguntas com varias respostas possíveis e somente uma correta. Dispõe-se de 1 hora e 2 tentativas para realiza-lo. Para superar esta atividade o participante deve certar 80% das perguntas (16 respostas corretas). Para completar adequadamente o curso, estima-se uma dedicação de 16 horas distribuídas conforme seja mais conveniente para cada participante. Por ser uma modalidade de auto-formação, permite-se flexibilidade na realização das atividades, ainda que se recomende regularidade no curso, dedicando de uma a duas horas diárias, para seu melhor aproveitamento. Em todas as atividades, que permitem mais de uma tentativa para sua realização, será considerada a tentativa com qualificação mais alta como resultado final. DIPLOMA Ao finalizar o curso CIEMAT e UNIDO expedirão um diploma de aproveitamento para os participantes que superem os seguintes requisitos: Visualização de 100% do conteúdo e superar 80% do teste de avaliação associado ao mesmo. Realizar os casos práticos e responder corretamente 100% das preguntas associadas aos mesmos. Superar 80% do teste de auto-avaliação final. Uma vez superados estes requisitos, o participante poderá ter acesso à seção correspondente da Aula Virtual e fazer o download do diploma de aproveitamento em formato eletrônico. Guía Didático 7
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