Geração Fotovoltaica Pedro A. B. G. Mol
Índice Introdução Efeito Fotovoltaico Tecnologias existentes Conexão com a Rede Elétrica Impactos Ambientais Conclusões
Introdução Tem como objetivo gerar energia elétrica a partir das energias fornecidas pelo Sol: luminosa e/ou térmica Em 2009 a capacidade instalada mundial de energia solar era de 2,6 GW, cerca de 18% da capacidade instalada de Itaipu
Introdução
Introdução Vantagens: limpa, de fácil manutenção e uma vez instalada é relativamente barata Desvantagens: pouco eficiente demora muito para se pagar ( no caso do processo fotovoltaico) e exige a necessidade de uma geração secundaria caso a intensidade luminosa não seja suficiente.
Efeito fotovoltaico Observado pela primeira vez por Alexandre- Edmond Becquerel em 1839 Diretamente ligado ao efeito fotoelétrico Enquanto o efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons de um material quando este é atingido por uma radiação eletromagnética (luz), o efeito fotovoltaico é o deslocamento dos elétrons dentro das bandas de valência do próprio material
Efeito Fotovoltaico Junção PN semicondutora Semicondutores tem a banda de valência completamente cheia e a banda de condução vazia Semicondutor tipo P possui lacunas enquanto o tipo N possui elétrons livres Com a luz incidente elétrons livres preenchem as lacunas presentes no material tipo P
Efeito Fotovoltaico Dopagem: material tipo P com mais lacunas e material tipo N com mais elétrons livres Tipo P: adiciona-se um material que é geralmente trivalente ao semicondutor, aumentando as lacunas Tipo N: adiciona-se um material que é geralmente pentavalente ao semicondutor, aumentando os elétrons livres.
Efeito Fotovoltaico
Tecnologias Dividida em 3 gerações Primeira: Células de silício cristalino Segunda: Filmes finos Terceira: Fabricados com materiais orgânicos
Tecnologias A primeira geração de células fotovoltaicas é constituída pelas células de silício cristalino. As células consistem de uma lâmina de silício na qual é formada uma junção PN díodo de junção, capaz de gerar energia elétrica utilizável a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar. A primeira geração de células constitui a tecnologia dominante em termos de produção comercial, representando mais de 80% do mercado mundial.
Tecnologias
Tecnologias A segunda geração de materiais fotovoltaicos está baseada no uso de filmes finos de semi-condutores Apresenta a vantagem de reduzir a quantidade de material utilizado na fabricação Existem vários materiais em investigação como o silício amorfo Eficiência reduzida em relação às de silício cristalino Necessita de menor suporte técnico
Tecnologias
Tecnologias A terceira geração fotovoltaica é muito diferente das duas anteriores, definida por utilizar semicondutores que dependam da junção p-n para separar partículas carregadas por fotogestão. Estes novos dispositivos incluem células fotoeletroquímicas e células de nanocristais.
Conexão com a Rede A instalação de um painel fotovoltaico deve levar em conta os seguintes fatores: Radiação Irradiação Movimento da Terra Ângulo Azimutal Altura Solar Ângulo de incidência dos raios solares Ângulo de inclinação do painel solar
Conexão com a rede Radiação: é a potência por metro quadrado Irradiação: é a energia por metro quadrado durante um período de tempo num determinado local Movimento da Terra: devido ao movimento de translação da Terra e à inclinação de seu eixo, o Sol possui uma posição diferente no decorrer do ano
Conexão com a rede Ângulo Azimutal: ângulo de incidência dos raios solares com o eixo Norte-Sul geográfico. Altura Solar: fenômeno decorrente do Movimento da Terra Ângulo de incidência dos raios solares: quanto mais próximo de 90 graus for o ângulo de incidência, maior será a energia gerada Ângulo de inclinação do painel solar: deve ser calculado para otimizar o ângulo de incidência
Conexão com a Rede Uma vez instalado o painel de forma a otimizar sua geração, pode-se aplica-lo de varias formas: Sistemas Isolados Sistemas Híbridos Sistemas Conectados a Rede
Conexão com a Rede Sistemas Isolados: geralmente se utilizam de algum recurso para armazenar a energia gerada e é mais utilizada para alimentar cargas menores
Conexão com a Rede
Conexão com a Rede Sistemas Híbridos: São parecidos com o sistema simples no quesito armazenamento. O diferencial é que apresentam outros tipos de geração (eólica, hidrelétrica, geradores a diesel...) caso haja falta de uma fonte.
Conexão com a Rede Sistemas conectados à rede: não há necessidade de armazenamento, pois toda energia ou é utilizada ou o que sobra é devolvido diretamente na rede de distribuição. Representam uma fonte complementar a alimentação fornecida por uma concecionária
Conexão com a Rede
Conexão com a Rede A conexão com a rede de distribuição pode ser de duas formas: As grandes centrais Pequenos geradores instalados em edificações urbanas
Conexão com a Rede Pequenos geradores: também conhecida com produção distribuída Montados diretamente nas edificações que serão alimentadas A energia proveniente do painel passa por um inversor CC/CA para deixar a energia de formato compatível com a rede de distribuição de baixa tensão
Conexão com a Rede Grandes centrais: Uma grande central fotovoltaica fornece a potência à rede elétrica instantaneamente por meio de um ou mais inversores e transformadores. Como ocupam uma grande área de operação, estão geralmente muito distantes dos pontos consumidores
Impactos Ambientais Energia Limpa: sem resíduos, ruídos, etc.. Não existe necessidade de alterar o meio para instalação Comparativamente é a menos poluente. Pode haver poluição na fabricação dos painéis
Conclusões É uma energia limpa, e uma vez instalada, é barata, mas não é muito eficiente ainda, não sendo uma escolha viável para uma geração primaria Como uma geração secundária é uma otima escolha