Energia PV com concentração (CPV): tecnologias e perspectivas

Transcrição

1 Energia PV com concentração (CPV): tecnologias e perspectivas António Joyce LNEG Laboratório Nacional de Energia e Geologia Estrada do Paço do Lumiar, Lisboa, PORTUGAL Edifício Solar XXI Antonio.Joyce@ineti.pt 1

2 Introdução Nos países do Sul da Europa o custo de produção de electricidade por via PV em breve atingirá a paridade com a rede eléctrica. EPIA- Solar Generation V 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 2

3 Introdução Como atingir paridade com a rede (grid parity) nos próximos 2 a 3 anos? Baixar o custo de produção das tecnologias existentes nomeadamente através de novos processos integrados de fabrico de silício. Redução do custo associado aos materiais conversores nomeadamente utilizando películas finas e integração com materiais de construção (azulejos e telhas fotovoltaicas, ). Aumento da eficiência global do sistema utilizando células de muito alta eficiência (multijunção) associadas a concentração. Possibilidade de produção conjunta de electricidade e calor. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 3

4 Introdução Evolução da eficiência de diferentes células Multijunção: record 2009 : 41.6 % Silício Película fina Células orgânicas NREL - National Reneawble Energy Laboratory 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 4

5 Introdução Células com várias junções que permitem um melhor aproveitamento do espectro solar. Baseadas em compostos de elementos dos grupos III e V da Tabela Periódica (Arsenieto de Gálio, de Índio e de Germânio) permitindo em células comerciais, eficiências acima dos 36 % e que poderão evoluir para valores da ordem dos 50 %. Tecnologia já largamente utilizada a nível espacial. Custo elevado obriga a utilizar células de pequena dimensão (1 cm x 1 cm) e concentração para diminuir a área de células utilizada. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 5

6 Introdução O conceito de concentração θ Ângulo de aceitação A abertura Sistema óptico Concentração máxima para sistemas de geometria 3 D: A receptor 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 6

7 Tecnologias Sistemas com óptica de reflexão (baixa concentração) Espelhos planos ex: Tecnologia WS Energia (C=2) Módulos de silício cristalino Baixa Concentração ( C<10), células e módulos da primeira geração (silício), estacionários ou com seguimento. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 7

8 Tecnologias Sistemas com óptica de reflexão (alta concentração) Espelho parabólico Reflector secundário Óptica terciária Célula multijunção ex: Tecnologia Solfocus (C =650) Alta concentração (C>500), espelhos parabólicos e ópticas secundária e terciária, células de alta eficiência (multijunção), sistemas de seguimento de elevada precisão. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 8

9 Tecnologias Sistemas com óptica de refracção (alta concentração) Lente de Fresnel Óptica secundária ex: Tecnologia Magpower (C >500) Alta concentração (C>500), lentes de Fresnel, células de alta eficiência (multijunção), sistemas de seguimento de elevada precisão. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 9

10 Tecnologias Sistemas estacionários ou com seguimento Sistema de seguimento a 2 eixos do tipo pedestal - Magpower Sistema estacionário com CPC assimétrico- LNEG/INETI Sistema de seguimento do tipo mesa giratória 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 10

11 Perspectivas Custo da electricidade produzida Path for affordable solar electric power -Lewis Fraas - JX Crystals Inc 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 11

12 Conclusões Portugal tem boas condições para a utilização de sistemas CPV em particular na zona Sul do País com uma boa componente de radiação solar directa. Existem já fábricas com tecnologia nacional neste domínio. Necessidade de alargar a capacidade laboratorial para ensaio destes sistemas com implementação da norma IEC A recente abertura de PIPs para 5 centrais CPV de 1 MW com forte interacção com entidades do Sistema Científico e Tecnológico Nacional vai permitir aumentar o conhecimento desta tecnologia em Portugal. Existe no entanto potencial para muito mais. A título de exemplo 1000 MW corresponderia à ocupação de uma área de um pouco mais de 6 km x 6 km. Tópicos de I&D Sistemas de concentração estacionários, nova óptica, sistemas de seguimento, electrónica de potência associada, cogeração e district heating. 8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 12

13 Obrigado 13