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 AlexandreEdmond 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