TEEE:
Colheita de
Energia
Prof. Protásio
Laboratório de Microengenharia/DEE/CEAR/UFPB
Principais fontes de energia em EH
▪ Energia Solar
▪ Energia Vibracional Mecânica
▪ Energia Eletromagnética
▪ Energia Térmica
▪ Energia Acústica
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Energia Solar
▪ É a forma mais comum de energia utilizada
≈30% é refletido
em colheita de energia
▪ Energia solar na superfície da terra
pela atmosfera
O restante é aproximadamente
3.850.000 exajoules (EJ) por ano.
“Estima-se que a quantidade de
energia solar dissipada na terra
em 1 dia é igual a consumida em
energia elétrica em 1ano”.
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Energia Solar
▪ Sistemas de colheita de energia solar, em
geral, são baseados em:
▪ Máquinas térmicas
▪Células fotovoltaicas
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Células fotovoltaicas
▪ São dispositivos semicondutores baseados no efeito
fotovoltáico.
Eficiência de conversão:
quociente entre energia elétrica
que é produzida e a irradiação
solar que incide na área da célula.
𝐸𝑒
𝜀=
𝐸𝐿
▪ Materiais mais utilizados na confecção de células fotovoltaicas:
▪ Silício monocristalino (mono-Si)
▪ Eficiência da ordem de 18%, mas com custo maior
▪ Silício policristalino (poly-Si)
▪ Eficiência da ordem de 16% e com custo menor
▪ Silício amorfo (a-Si)
▪ Eficiência da ordem de 10% e com o menor custo
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Efeito fotovoltaico
▪ Efeito responsável pela conversão da
energia luminosa diretamente em energia
elétrica
▪ Descoberto em 1839 pelo físico francês
Edmund Becquerel.
▪ Este efeito compreende 3 fenômenos
físicos simultâneos:
▪ Absorção da luz pelo material
▪ Transferência de energia de fótons para cargas
elétricas
▪ Criação de corrente eléctrica.
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Efeito fotovoltaico
▪ A luz ao incidir em um material pode sofrer
os seguintes efeitos:
▪ Reflexão:
▪ a luz é refletida pela superfície do material
▪ Refracção:
▪ a luz atravessa o material
▪ Absorção:
▪ a luz penetra no material e pode ser convertida em
outra forma
▪ É na absorção que o efeito fotovoltaico é
aproveitado.
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Efeito fotovoltaico
▪ Transferência de energia de fótons para cargas
elétricas e criação de corrente eléctrica
▪ Células fotovoltáicas são feitas de silício dopados que, quando sua
junção PN é exposta a luz, ocorrem formação de pares eletronslacunas criando uma corrente elétrica
Semicondutor
Tipo-N
0,5V
Semicondutor
Tipo-P
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Densidade de potência na luz solar
▪ Em ambientes internos:
▪ Até 100μW/cm2
▪ Em ambiente externos:
▪ Até 100mW/ cm2
▪ Lembrar que a eficiência das células
solares fotovoltaicas são da ordem de 10 a
20%
▪ Eficiência dos sistemas EH solares são
afetados pela variação da intensidade
luminosa
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Exemplo de um nó sensor com EH solar
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Atividade 1
▪ Avaliar a potência elétrica gerada por um
transistor 2N3055 operando como célula
fotovoltaica.
▪ Realização do experimento:
https://www.youtube.com/watch?v=526xslmO6Ds
P
I
R
V
Considerar
diferentes
intensidade
luminosas
R
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Atividade 2
▪ Avaliar a potência elétrica gerada por uma
célula fotovoltaica.
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