O SISTEMA FOTOVOLTAICO HÍBRIDO

SISTEMA FOTOVOLTAICO HÍBRIDO – PV/T

Adeilson Gonçalves de Sena                                        2214100682

Fabiana de Almeida Souza                                        2214103434

Jonathan Marques Silva                                        2214110608

Pedro Henrique Alves Santos Texeira                                2214105014

Willian Germiniasi de Oliveira                                        2214101394

RESUMO

A preocupação com o meio ambiente e a busca por fontes de energias renováveis cresceram nas últimas décadas. A energia solar é a que mais vem se destacando entre as demais, por se tratar de uma fonte abundante e limpa. A energia proveniente do Sol pode ser utilizada de diversas maneiras, dentre elas a geração direta de energia elétrica através de painéis fotovoltaicos, e a geração de energia térmica, devido ao calor produzido pela radiação solar.

Neste projeto será analisado o sistema híbrido, que une as duas formas de geração:  fotovoltaica e térmica. No sistema híbrido a água é aquecida através do calor retirado do módulo, o que também ajuda a aumentar a eficiência elétrica da placa solar, já que painéis solares apresentam redução em seu rendimento quando operam em altas temperaturas.

Palavras-chaves: Energia Solar, Energia Fotovoltaica, Energia Térmica, PV/T.

ABSTRACT

Concern about the environment and the search for renewable energy sources has grown in recent decades. Solar energy is the one that stands out among the others, because it is an abundant and clean source. Energy from the Sun can be used in a variety of ways, including direct electricity generation through photovoltaic panels, and the generation of thermal energy due to the heat produced by solar radiation.

This project will analyze the hybrid system, which joins the two generation forms: photovoltaic and thermal. In the hybrid system water is heated through the heat removed from the module, which also helps increase the electrical efficiency of the solar panel, since solar panels have a reduction in their efficiency when operating at high temperatures.

Keywords: Solar energy, Photovoltaic energy, Thermal energy, PV / T.

1. INTRODUÇÃO

A preservação do meio ambiente é um tema cada vez mais discutidos. O aumento da emissão de gases poluentes, a destruição de ecossistemas e a redução das reservas de combustíveis fósseis fazem com que o termo sustentabilidade se torne cada vez mais presente no dia a dia de todas as pessoas. Observa-se que cada vez mais surgem opções para tentar minimizar o impacto causado ao meio ambiente através da utilização de energias renováveis.

Entre as energias renováveis as que mais tem se destacado são: A energia solar fotovoltaica e a energia solar térmica, onde o Sol é a principal fonte de energia. A energia solar fotovoltaica funciona pelo princípio fotovoltaico, onde a radiação que incide nos módulos é convertida em corrente elétrica. Já na energia solar térmica o calor gerado pelo Sol para aquecer um fluido e transformá-lo em energia. A união destas duas formas de geração de energia é o Sistema Fotovoltaico Hibrido.

Este trabalho analisará a viabilidade técnica de instalação de um sistema híbrido solar fotovoltaico e térmico (PVT) e as vantagens e desvantagens para o usuário e para o Sistema Elétrico Nacional.  

1. Objetivo Geral

Este trabalho tem como objetivos analisar a viabilidade técnica e financeira de um sistema solar híbrido (PV/T) e identificar as vantagens e desvantagens deste sistema.

1. Objetivo Específico

• Estudar o funcionamento de um sistema solar hibrido.
• Identificar os melhores materiais e formas de construção para a elaboração de um protótipo de painel solar hibrido.
• Analisar o custo benefício da implantação de um sistema solar hibrido.

1. Energia Solar

O Sol é a principal estrela do sistema Solar. Por possuir massa e energia muito maiores que as dos demais planetas do sistema, ele faz com que todos os outros corpos girem ao seu redor devido ao forte campo magnético que possui.

A luz visível produzida pelo Sol é proveniente de elétrons que reagem com átomos de hidrogênio. De acordo com dados da Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (NASA,2016), para cada metro quadrado de superfície da Terra diretamente exposta ao Sol, são depositados aproximadamente 1368 Joules de energia a cada segundo. No entanto, tal energia é em parte dissipada antes de chegar na superfície terrestre pela atmosfera, e um dos desafios da atualidade é descobrir como utilizar tal potencial energético a nosso favor, seja armazenando, produzindo calor ou energia elétrica.

A radiação solar é um tipo de radiação eletromagnética que se propaga a uma velocidade de 300.000km/s que ocupa uma faixa espectral de 0,1𝜇m a 5𝜇m, podendo-se observar aspectos ondulatórios e corpusculares. (CRESESB,2006).

Na superfície terrestre, a radiação solar chega de duas maneiras: como radiação direta, que é aquela que vem diretamente do Sol sem sofrer nenhum tipo de desvio devido à reflexão e difusão, ou como radiação difusa, que chega à Terra depois de passar por mudanças em sua direção após passar pela atmosfera. Além disso, se a superfície que recebe os raios solares estiver inclinada em relação à horizontal, parte da radiação poderá ser refletida pelo ambiente. O coeficiente de reflexão destas superfícies é denominado albedo (CRESESB,2006).

A energia que determinado local da Terra recebe do Sol varia devido à alternância entre dias e noites, entre estações do ano e devido à mudanças climáticas como períodos chuvosos e nublados. Portanto, são vários os fatores que influenciam a quantidade de energia solar recebida por determinada região, o que dificulta a dependência apenas na energia solar como fonte energética, levando em conta a tecnologia existente.

1. Radiação Solar

A intensidade da radiação solar que chega à Terra é em torno de 1,3 kW/m² acima da atmosfera. A quantidade de Radiação que chega ao chão, no plano horizontal depende da localização geográica, mas também das condições atmosféricas, assim como do período (estação) do ano. A atmosfera terrestre age como um filtro, que bloqueia uma parte dessa energia. Quanto mais espessa for a camada atmosférica a ser vencida, menor será a Irradiância solar ao nível do solo. A camada atmosférica será mais ou menos espessa, de acordo à elevação do sol, no momento da medição. Essa espessura é medida através de um coeiciente chamado Massa de Ar (AM). A massa de ar inluencia através dos efeitos de absorção e dispersão (Rayleigh e Mie), por isso, quanto mais elevado o sol esiver no céu, menores serão os efeitos da camada atmosférica.