DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPOS DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS INTEGRADOS EM REVESTIMENTO CERÂMICO PARA APLICAÇÃO EM FACHADAS VENTILADAS

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Gabriel Andrade Antas
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1 DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPOS DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS INTEGRADOS EM REVESTIMENTO CERÂMICO PARA APLICAÇÃO EM FACHADAS VENTILADAS ANDRÉ POSSAMAI ROSSO GIULIANO ARNS RAMPINELLI RODERVAL MARCELINO VILSON GRUBER UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC

2 Sumário 1. Introdução: 1.1 Módulos fotovoltaicos 1.2 Fachadas ventiladas com sistemas fotovoltaicos; 2. Materiais e Métodos: 2.1 Processos de Fabricação de módulos fotovoltaicos convencionais; 2.2 Materiais utilizados; 2.3 Desenvolvimentos dos protótipos fotovoltaicos. 3. Resultados e Discussão: 3.1 Avaliação de inspeção visual dos protótipos 3.2 Testes iniciais de desempenho elétrico.

3 Módulos Fotovoltáicos Módulos fotovoltaicos convencionais apresentam: 1. Material base; 2. Arranjo de células fotovoltaicas; 3. Material encapsulante; 4. Vidro; 5. Bordas de alumínio. Introdução (GORTER; REINDERS, 2012).

4 Introdução Fachada Ventilada com Sistema Fotovoltaico (CHIVELET: SOLLA, 2007).

5 Materiais e Métodos Processo de fabricação de módulos FVs 1. Limpeza do vidro; 2. Interconecção de células; 3. Sistema de montagem da matriz de células; 4. Interconexão manual; 5. Posicionamento do EVA e polímero; 6. Laminação dos módulos fotovoltaicos: - Pré aquecimento e laminação. - Somente laminação. - Controle do processo de resfriamento do módulo fotovoltaico. (Fonte: portal solar)

6 Materiais e Métodos Processo de fabricação de módulos fotovoltaicos convencionais 7. Corte das rebarbas; 8. Caixa de junção; 9. Molduras de alumínio; 10. Testes de Inspeção; - Teste de eletroluminescência. - Teste termográfico. - Determinação da curva I-V. (Fonte: portal solar) 11. Empacotamento.

7 Materiais Utilizados Materiais e Métodos Piso cerâmico ELIANE 118x59 cm; Célula fotovoltaica monocristalina m-si: 4,74 W, 0,5 V, i = 9,48 A, n = 19,4 Célula fotovoltaica policristalina p-si: 4,38 W, 0,5 V, i = 8,76 A, n = 17,93; Fio de estanho Cast solda em fio 189-MSX10 60x g Azul 15944; EVA; Sylgard 184 Silicone Elastomer base; Vidro; Ferro de solda Hikari Plus SC V 50W; Fluxo de Solda No Clean 500 ml; Caneta de fluxo; Caixa de junção com os conectores PV-JB/WL-V00CC; Espátula de polipropileno 27X180 mm Nalgon; Álcool Isopropílico 1000 ml NEON; Fita de estanho 1,8 mm e 5 mm; Silicone PU industrial branco 300 g; Aquecedor Térmico; Parafusos auto brocante; Amperímetro.

Materiais e Métodos Desenvolvimento dos protótipos fotovoltaicos Neste trabalho foram desenvolvidos quatro tipos de protótipos apresentando diferentes estruturas físicas nos encapsulamentos das

8 Materiais e Métodos Desenvolvimento dos protótipos fotovoltaicos Neste trabalho foram desenvolvidos quatro tipos de protótipos apresentando diferentes estruturas físicas nos encapsulamentos das células monocristalinas e multicristalinas de silício. PROTÓTIPOS Prot 1 Prot 2 Prot 3 Prot 4 ESTRUTURA DO MÓDULO Semi Flexível Vidro/EVA Vidro/Silicone Resina PU/Catalisador/EVA 1. Protótipo fotovoltaico Semi flexível (Prot 1).

9 Materiais e Métodos Desenvolvimento dos protótipos fotovoltaicos 2. Protótipo fotovoltaico Vidro/EVA (Prot 2).

10 3. Protótipo fotovoltaico Vidro/Silicone (Prot 3). Materiais e Métodos Desenvolvimento dos protótipos fotovoltaicos 4. Protótipo fotovoltaico Resina PU (Prot 4).

11 Materiais e Métodos Instalação dos protótipos na fachada ventilada MÓDULO CONFIGURAÇÃO Prot 1 4,5,6,7 Prot 2 3 Prot 3 1 Prot 4 8 Convencional 2

Testes de inspeção dos módulos A IEC 61215 estabelece a realização dos seguintes ensaios : 1. Inspeção visual; 2. Teste iniciais de desempenho elétrico 3.

12 Testes de inspeção dos módulos A IEC estabelece a realização dos seguintes ensaios : 1. Inspeção visual; 2. Teste iniciais de desempenho elétrico 3. Determinação da potência máxima e da curva IV em condições padrão; 4. Resistência de isolamento; 5. Teste molhado de fuga de corrente; 6. Medição dos coeficientes de temperatura; 7. Medição da temperatura nominal de operação da célula; 8. Teste de exposição à radiação solar; 9. Teste de resistência de hot spot; 10. Teste de resistência ultravioleta; 11. Ensaio de ciclagem térmica; 12. Teste de umidade e congelamento; 13. Teste de carga mecânica. Resultados e Discussão

13 Resultados e Discussão Avaliação de inspeção visual Após 1 mês os protótipos instalados na fachada, foi realizado o teste de inspeção visual. Prot 1 Prot 3 Prot 2 Prot 4

14 Resultados e Discussão Avaliação de inspeção visual PROTÓTIPOS Prot 1 AVALIAÇÃO INSPEÇÃO VISUAL Aprovado Prot 2 Prot 3 Prot 4 Aprovado Aprovado Reprovado

15 Isc (A) Isc (A) Resultados e Discussão Testes iniciais de desempenho elétrico Prot 1 Prot y = 0.006x R² = G(W/m²) y = x R² = G(W/m²)

16 Isc(A) Isc(A) Isc (A) Resultados e Discussão Testes iniciais de desempenho elétrico Prot 3 Prot y = x R² = G (W/m²) y = x R² = Módulo Convencional G (W/m²) y = 0.006x R² = G(W/m²)

17 Considerações finais A tecnologia de energia solar fotovoltaica apresenta maturidade tecnológica e confiabilidade de desempenho; A geração distribuída com sistemas fotovoltaicos atualmente têm viabilidade econômica e competitividade; A fachada ventilada atua como elemento arquitetônico e de conforto térmico, apresentando também a capacidade de geração de energia elétrica a partir dos protótipos desenvolvidos e apresentados; Testes iniciais de exposição à radiação solar e desempenho elétrico foram realizados, sendo que outros testes serão aplicados aos protótipos na sequência das atividades.

18 Referências bibliógráficas CHIVELET, Nuria Martín; SOLLA, Ignacio Fernández. La envolvente fotovoltaica em la arquitectura: Criterios de dinseño y aplicaciones. Barcenona: Reverté, p. (Estudios universitários de Arquitectura). COELLO, J.; Degradation of Crystalline Silicon Modules: A case Study on 785 Samples After Two Years Under Operation, 26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg. DINIZ, C. A.; COSTA, S. S.; BATISTA, F. R.; NETO, M. B. L.; SOUZA, M. M.; SOUZA, F. F.; PADRÃO, C. W.; MICHEL, C. F.; TOLEDO, M. O.; FILHO, O. D.; Estudo da implantação de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica com armazenamento. V Congresso Brasileiro de Energia Solar Recife, 31 a 03 de abril de Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Balanço Energético Nacional 2016: Ano base 2015: Relatório final: EPE, GALDINO, A. M; SILVA, C. P. Subsídios para identificação visual de problemas em células e módulos fotovoltaicos. Revista Brasileira de Energia Solar Volume V, Número 2, dezembro de 2014 p GORTER, T.; REINDERS, A.h.m.e.. A comparison of 15 polymers for application in photovoltaic modules in PV-powered boats. Applied Energy, [s.l.], v. 92, p , abr Elsevier BV. MACÊDO, Wilson Negrão. Análise do fator de dimensionamento do inversor aplicado a sistemas fotovoltaicos conectados à rede f. Tese (Doutorado) - Programa Pós-graduação em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, PINHO, João Tavares; GALDINO, Marco Antonio (Brasil) (Org.). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro, PORTAL SOLAR, disponível em RAMPINELLI, Giuliano Arns. Análise da distribuição de tensões elétricas em uma associação de módulos de um sistema fotovoltaico conectado à rede f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RÜTHER, Ricardo. Edifícios solares fotovoltaicos: O potencial da geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligada à rede elétrica pública no Brasil, p. (Editora UFSC). RÜTHER, Ricardo et al. Geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas: compromissos entre forma e função. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA SOLAR (CBENS), 4., 2012, São Paulo. Anais do IV Congresso Brasileiro de Energia Solar. São Paulo: Cbens, p ZANESCO, I.; GARCIA, B. S.; MOEHLECKE, A.; VALDIVIA, B. H.; LIMA, W. N.; Análise da degradação de módulos fotovoltaicos fabricados com diferentes células solares. Revista Brasileira de Energia Solar, Volume V, Número 2, dezembro de 2014 p

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