Energia Fotovoltaica

OBRIGADO!
Placas fotovoltaicas
Filmes Finos
-Fabricados pela pulverização de finas camadas de Si sobre uma base feita de material rígido ou flexível.

-O custo dos filmes finos é menor, pois em sua fabricação não há serragem de lingotes, ocorrendo menos desperdício de material e menor consumo de energia, pois os processos de fabricação empregam temperaturas menores do que as utilizadas na fabricação do silício cristalino.

-Fabricação é menos complexa, tornando mais simples automatização dos processos e facilitando a produção em grande volume.
Placas fotovoltaicas
Várias células em série para produzir painéis ou módulos PV.

Os módulos PV de silício cristalino encontrados no mercado apresentam Ppico entre 85 W e 255 W. Suas Vmáx de saída em circuito aberto vão até aproximadamente 37 V e podem fornecer em torno de 8,5 A de corrente elétrica.

Os módulos de filmes finos são formados por uma célula única com as dimensões do próprio módulo. Em geral são encontrados em potências em torno de 50 W e 100 W
Controladores de Carga:
Operam em Corrente Contínua;
Evita sobrecargas ou descargas excessivas da bateria;
Gerenciamento da carga da bateria.
Bateria
-Linearidade durante o fornecimento de energia.

-Evita desperdício de carga - o consumo é baixo.

-Armazena energia - pouca ou nenhuma radiação.

-Estabilização da tensão de saída do módulo fotovoltaico em relação aos demais componentes ou ao inversor eletrônico.

-Vida útil influenciada pela temperatura de operação e pelas profundidades de descarga.

Inversor

Fornece CA aos equipamentos conectados convertendo contínua produzida pelo painel fotovoltaico ou armazenada na bateria em corrente alternada.

Térmicos
Forma de energia: captá-la e armazená-la
Coletores solares.
O fluido aquecido é mantido em reservatórios termicamente isolados até o seu uso final.
Utilizados:
Residências
Hospitais
Hotéis, etc.

Curiosidades
http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/novo_dispositivo_solar_tem_dupla_vantagem.html
Placas fotovoltaicas
Silício Policristalino
Quando equiparadas as células de Si monocristalino, as células PV de cristais de Si policristalino são menos eficientes comercialmente, custo de fabricação menor devido o processo de preparação do material ser menos rigoroso.

Estas células são peças resultantes de mais de uma formação cristalina, apresentando mais imperfeições. São obtidas a partir da fundição e cristalização do lingote de silício de forma direcional em uma camará através da técnica de Bridgman. Os wafers de Si policristalino são a base da industria fotovoltaica atual
Placas fotovoltaicas
Com altas temperaturas, dos blocos de Si ultrapuro, formação de cristal através do método de Czochralski resultando no lingote de si monocristalino. A partir da secção e fatiamento desse lingote, são produzidos os wafers que são submetidos a processos químicos e recebem impurezas nos dois lados, constituindo camadas de Si de + e - .
Recebe uma película metálica em um dos lados, uma grade metálica e uma camada de material antirreflexivo na outra superfície onde a luz incidirá.

São rígidas e quebradiças, mais eficientes. custos de produção são maiores
Silício Monocristalino
O a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto à radiação eletromagnética de f alta o suficiente para que os seus fótons energizem os elétrons do material. Essa frequência depende do material.

O efeito fotovoltaico é o surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando é exposto à luz visível.

Efeito fotoelétrico x fotovoltaico
-O Si possui propriedades intermediárias entre as do carbono e o germânio.
-Na forma cristalina é muito duro e pouco solúvel, apres um brilho metálico e cor grisácea.
-É relativamente inerte e resistente à ação da maioria dos ácidos;
-Transmite mais de 95% dos comprimentos de onda das radiações infravermelhas.
-O silício é o segundo elemento mais abundante da crosta terrestre; 26 a 28% da crosta terrestre é composto de silício
Painel Solar Fotovoltaico de 250W Kyocera Solar + Controlador de Carga MPPT de 10A EP Solar por "APENAS" R$ 1.409,00ou 3x sem juros de R$ 469,67
Instalação de módulos solares
-Apropriado para o carregamento de bancos de baterias que funcionem em 24Vcc.

-Pesa 20Kg, dim. 1662 x 990 x 46 (mm).

-Certificado pelo INMETRO "A", apresentando "Ef" de 14,9%

-Protegidas por resistente camada de vidro temperado e moldura em alumínio.

-Em CII, este módulo solar PV produz 250W, 8,39A e 29,8V em CC.

-Controlador de 10A com tecnologia MPPT Tracer-1210RN, incluso no kit, possui dissipadores para resfriamento. 

-Conta com tecnologia MPPT do módulo PV, permitindo eficiência até 30% superior quando comparada aos controladores de carga tradicionais (tecnologia PWM).

-O KD250GH-4FB2 possui 02 anos de garantia contra defeitos de fabricação e até 20 anos para geração de energia
ESPECIFICAÇÕES DOS PRODUTOS

-Painel Solar Fotovoltaico (CPT):
-Potência máxima (Pmax): 250Wp
-Tolerância: +5%/-3%
-Tensão em circuito aberto (Voc): 36,9V
-Tensão de Pico (Vmpp): 29,8V
-Corrente de curto-circuito (Isc): 9,09A
-Corrente de Pico (Impp): 8,39A
-Voltagem máxima do sistema: 1000V
-Tipo de célula: Silício Policristalino
-Dimensões painel: 1662 x 990 x 46 (mm)
-Moldura: Alumínio
-Peso: 20 kg
CPT: Irradiação de 1000W / m², Espectro de Massa de Ar 1.5 e Temperatura de Célula de 25°C
O painel deve ser instalado em um local ensolarado e sem sombras, orientado para a direção norte, com inclinação de acordo com a tabela disponível
Instalação de módulos solares
Sistema Fotovoltaico de Geração Autônoma
São utilizados em lugares onde não há redes elétricas convencionais.

Estação autônoma de recarga de veículos elétricos alimentada por módulos fotovoltaicos.
Diagrama de Sistemas Fotovoltaicos em função da carga utilizada.
COMPONENTES - SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÔNOMO

Módulo fotovoltaico
Controlador de carga
Bateria
Inversor de carga
SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÔNOMO
Placas fotovoltaicas
Diferentes tecnologias são empregadas na fabricação da célula PV que corresponde a unidade do modulo, placa ou painel PV. Entretanto, as mais recorrentes são a do Si monocristalino, policristalino e do filme fino de Si.

O Si presente na célula PV e retirado do mineral quartzo que passa por um processo de purificação para a fabricação de células. O Brasil e um dos principais lideres na produção mundial de silício de grau metalúrgico, embora não exista a purificação de silício ate o grau solar, em nível comercial, em solo brasileiro (ABINEE, 2012).
http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/maior_usina_solar_do_mundo_produzira_290_megawatts_de_energia.html

Curiosidades
http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/aviao_deve_sobrevoar_os_estados_unidos_movido_a_luz_solar.html
Curiosidades
CURIOSIDADES
SIMULAÇÃO


SIMULAÇÃO

SIMULAÇÃO

SIMULAÇÃO

SIMULAÇÃO

SIMULAÇÃO

SIMULAÇÃO

CONVENCIONAL:
206 MWh –> R$- 112,63
FOTOVOLTAICO:
150,09 MWh -> gerado pelo sistema FV
55,91 MWh -> fornecido pela rede – R$ 28,7


SIMULAÇÃO

www.americadosol.org/simulador/


Pesquisas
Pesquisas
Sobre a eficiência, a célula nacional converte 15,4% da energia solar em elétrica. Pode parecer pouco, mas a média mundial é de 14%. As melhores placas solares comercializadas do mundo convertem cerca de 16%.
Pesquisadores da PUC do Rio Grande do Sul desenvolveram placas de captação de energia solar mais eficientes que a média mundial, a custos menores, mas ainda não conseguiram ganhar escala no mercado brasileiro.
CURIOSIDADES
CURIOSIDADES
CURIOSIDADES
CURIOSIDADES
Pesquisas
As empresas Philips e Basf têm trabalhado em um painel automotivo que capta a luz solar e a transforma em energia. O painel de OLED, mesma tecnologia usada na fabricação de telas de computador, funciona como um teto solar transparente. À noite, ele é capaz de iluminar o interior do carro utilizando a energia acumulada durante o dia.
Protótipo Daimler.
Pesquisas
Graças à um grande painel de energia solar no teto, o veículo tem autonomia de 675 km em dias de sol e 400km em dias nublados. Feito de um tipo especial de alumínio e fibra de carbono, o carro pesa apenas 380 kg.
O Solar Team Eidhoven pertence à Universidade de Tecnologia de Eidhoven, Holanda, é primeiro "carro com energia positiva" do mundo. Com um design futurista e aerodinâmico, o Stella produz mais energia do que usa e ainda tem espaço para uma família de quatro pessoas.
Team Eidhoven
Pesquisas
Em 2014 a Ford cria o C-Max Energi Solar, um veículo conceito que foi apresentado no início deste ano.
O seu teto é repleto de painéis solares que captam a energia do sol, que é armazenada na bateria do carro. Para uma carga mais rápida, será necessário recorrer a uma tomada, mas as placas irão auxiliar a aumentar a autonomia dos automóveis
C-Max Energi Solar
Referências
CRESESB - Centro de Referéncia para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito, Centro de Pesquisa de Energia Elétrica. (2008). Tutorial de energia Solar Fotovoltaica. Rio de Janeiro, 2008.

BALDISSERA, Luciano Bonato, Desenvolvimento de um Protótipo de um Veículo Elétrico. (Monografia). Ijuí, Ago. 2014.
Blue Sol Educacional
Vilalva, G.
América do Sol www.americadosol.com
GALDINO M. A.; CASTRO P. S.; MAIS M.; Sistemas Fotovotaicos para os parques municipais da cidade do Rio de Janeiro. Em: III Congresso Brasileiro de Energia Solar. Belém, 21 a 24 de setembro de 2010.

Instalação de módulos solares
Ângulo da altura Solar
Instalação de módulos solares
A altura do Sol no céu é maior nos dias de verão, o que significa que nessa época os raios solares incidem com um angulo azimutal menor, percorrendo uma massa de ar reduzida.
No inverno, acontece o contrário, a altura do Sol no céu é menor, ângulo azimutal e as massas de ar são maiores .
Antes de atingir o solo, as características da radiação solar são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento.

Radiação Solar

Inesgotável fonte energética.

O sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x 10^18 kWh de energia.

Captação e Conversão

Radiação Solar a Nível do Solo
Energia Fotovoltaica
- A Energia Solar Fotovoltaica
LUZ > ELETRICIDADE
A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão.

O efeito fotovoltaico - aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz.

O semicondutor mais usado é o silício.
Breve histórico


Historiadores acreditam que Arquimedes incendiou navios romanos concentrando sobre eles raios solares refletidos.

Em 1774, Lavoisier, químico francês, construiu um forno solar e conseguiu obter a temperatura de 1700°C.

Durante 1870 e 1880, John Ericsson, engenheiro sueco-americano, propôs um sistema para transformar a energia solar em mecânica.

O efeito fotovoltaico foi relatado por Edmond Becquerel em1839.

A pesquisa moderna sobre o uso da energia solar teve início durante a década de 1930.







Energia solar
Fonte alternativa ideal

Características básicas:
-Abundante
-Permanente
-Renovável a cada dia
-Não polui nem prejudica o ecossistema
-Gratuita


Energia Solar

Componentes:
Loren Flores
Sabrina Meira
Vinícius Marinho
Nem toda luz emitida pelo sol é visível ao olho humano, mas pode ser detectada de outras formas: em um feixe de luz solar existe diferentes freqüências de ondas eletromagnéticas cujo conjunto denomina-se espectro de radiação solar.
No espaço terrestre, antes de atingir a atmosfera, a radiação solar é composta aproximadamente de 53% de radiação invisível - com uma pequena parcela de luz infravermelha e uma grande parcela de luz ultravioleta - e 47% de luz visível.[...] (VILLALVA; GAZOLI, 2012, p. 40).

Regras a serem observadas durante a instalação de um modulo solar.
Instalação de módulos solares
Orientação do equipamento (Norte geográfico)
2. Ajuste do angulo de Inclinação (Latitude Geog.)
Fatores que interferem na distribuição da energia do espectro de radiação.
Massas de Ar
Localização geográfica, hora do dia, dia do ano, condições climáticas, composição da atmosfera, altitude, etc.
Países situados na zona tropical, entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, sofrem interferências reduzidas das massas de ar (raios solares incidem com Oz menores).
A distribuição espectral AM 1,5 refere-se ao comportamento médio anual da radiação solar em países entre os trópicos de Câncer e o círculo ártico.
Ângulo da altura Solar
Instalação de módulos solares
Determinado pelo ângulo de inclinação da trajetória do Sol com o plano horizontal.
Influenciado pela localização geográfica, bem como pelo ângulo de declinação do Sol.
Instalação de módulos solares
Translação, Rotação e inclinação do eixo da Terra
Esta inclinação em relação a orbita elíptica em torno do Sol forma um angulo de 23,5°, aproximadamente, e determina as estações do ano a depender da posição do planeta em sua trajetória de translação.
Massas de Ar
AM= Air Mass
A espessura da massa de ar atravessada pelos raios solares na atmosfera depende do ângulo zenital do Sol.
Porção individualizada do ar atmosférico cujas características e propriedades representam as condições gerais do tempo de onde são formadas.

Alterações ocasionadas : vapor d'água, ar, partículas em suspensão, sujidade, etc.

O percurso maior ou menor da radiação solar na massa de ar será determinado pelo ângulo de incidência dos raios solares (angulo zenital) em relação a linha do zênite.

A energia solar que incide sobre uma área de superfície plana num dado intervalo de tempo.
Insolação
Instalação de módulos solares
Inclinação do eixo da Terra
Ângulo da altura Solar
Ângulo de inclinação dos módulos
Ângulo Azimutal do Sol
IRRADIANCIA


W/m² (watt por metro quadrado).

É medida através de sensores.

Na superfície da Terra - cerca de 1000W/m²

No espaço sideral, entre o Sol e a Terra aprox. 1353W/m².

Ferramenta na avaliação da eficiência dos dispositivos e sistemas fotovoltaicos.
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