Geração de energia elétrica Capítulo 4 Sistemas solares para geração de eletricidade Lineu Belico dos Reis
Os sistemas baseados no uso da energia transmitida à Terra pelo Sol para geração de eletricidade podem ser divididos em dois tipos básicos: Sistemas fotovoltaicos autônomos, que efetuam a transformação da energia solar em elétrica diretamente; Sistemas termossolares, em que a energia solar é usada para produzir o vapor que acionará uma termelétrica a vapor. Em ambos os casos, a variável básica para o aproveitamento da energia solar é a radiação solar incidente no sistema de geração de eletricidade. Os níveis de radiação solar em um plano horizontal na superfície da Terra variam com as estações do ano, principalmente em razão da inclinação de seu eixo de rotação em relação ao plano da órbita em torno do Sol. Variam também de acordo com a região, principalmente por causa das diferenças de latitude, condições meteorológicas e altitude.
Vários materiais e tipos de estruturas são usados na produção de células fotovoltaicas. Atualmente o silício é o material mais importante, pois há muito já se tem um conhecimento tecnológico dele e da matéria-prima que lhe dá origem. Entretanto, o uso crescente da tecnologia fotovoltaica tem despertado o interesse já há algum tempo para o estudo de outros materiais tais como o arseneto de gálio e o sulfeto de cádmio, entre outros. O sistema de armazenamento de energia é constituído de baterias eletroquímicas. Assim como o gerador fotovoltaico, as baterias são aparelhos estáticos, de corrente contínua e baixa tensão. A bateria de chumbo-ácido é barata e encontrada facilmente. Há ainda baterias, como as de níquel-cádmio, de confiabilidade ainda maior, mas seu custo inviabiliza o uso em grande escala. Acumuladores automotivos podem ser utilizados em sistemas fotovoltaicos, porém com um tempo de vida útil bem mais reduzido que aqueles projetados especificamente para esse fim.
O subsistema condicionador de potência, conhecido normalmente como PCS (Power Conditioning Subsystem), permite a interligação da fonte de energia elétrica, gerada pelo arranjo dos módulos na forma de corrente contínua com uma carga ou sistema de potências em corrente alternada. O componente mais importante do PCS é o inversor, que deve converter a energia CC (corrente contínua) para a forma CA (corrente alternada). Existem, atualmente, dois tipos de inversores em utilização: os comutados pela linha e os autocomutados. No primeiro, o processo de inversão é controlado pela tensão da rede; no autocomutado o controle é realizado por um sinal gerado no próprio dispositivo.
Potência e Energia Geradas pela Instalação A potência gerada PG(t) dependerá basicamente de dois fatores: A radiação solar horária incidente no plano coletor (painel); A potência instalada, que estará ligada à área do painel e às características do mesmo e dos demais equipamentos constituintes do sistema condicionador de potência..
.
.
.
Inserção no Meio Ambiente Na verdade, os maiores problemas se encontram na produção das células,. não se esperando impactos significativos na aplicação. Esses impactos na produção seriam mais importantes numa análise de ciclo de vida. Alguns métodos de fabricação de células fotovoltaicas utilizam materiais perigosos, como o seleneto de hidrogênio e de solventes similares àqueles usados na produção de outros semicondutores. Os riscos podem ser reduzidos a níveis baixos, se modernas técnicas de minimização e reciclagem de sobras forem empregadas durante a fabricação.
Na aplicação de sistemas fotovoltaicos de pequeno porte, o principal problema será o das baterias, pois os painéis ocuparão pequeno espaço, ou no telhado das construções ou em locais específicos de uma pequena. comunidade. No caso de sistemas solares fotovoltaicos de grande porte, desenvolvidos para operar em paralelo com os sistemas de potência (rede em CA), além das baterias, pode-se eventualmente considerar, como impacto ambiental, a perda do uso do espaço preenchido pelo sistema, para outras finalidades. Mas, isso dependerá largamente da localização do sistema e, obviamente, da área ocupada.
Geração Termossolar A geração termossolar é um processo que converte a energia solar em. energia térmica e esta, por sua vez, em energia elétrica. O processo de conversão passa por quatro sistemas básicos: coletor, receptor, transporte, armazenamento e conversão elétrica.