Sistema Fotovoltaico

2009/1

SOLUÇÕES ENERGÉTICAS PARA O SÉCULO XXI: DIVERSIFICAR AS FONTES PARA NÃO FALTAR

RESUMO: A energia solar tem como matéria-prima o Sol, sendo produzida por ação direta ou indireta do mesmo. Como todas as outras energias esta também é portadora de algumas vantagens e desvantagens (ou impactos ambientais). A energia solar não polui durante a sua utilização. Para além disso, os painéis solares são cada vez mais potentes e o seu custo está a decair, o que torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável. Por outro lado, existe uma variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma. Uma central fotovoltaica pode também alterar a paisagem existente e o equilíbrio natural.

PALAVRAS-CHAVE: Alternativa, Renovável, Vantagens, Desvantagens, Meio Ambiente.

O aproveitamento pelo homem das fontes renováveis de energia, como a energia solar, é muito antigo, desde séculos antes de nossa era já eram utilizados, mas com a revolução industrial o uso dessa fonte foi abandonado devido o baixo preço do petróleo. Nos últimos 50 anos, devido ao incremento do custo de combustíveis fósseis e o problema ambiental, derivados dessa exploração assiste o renascimento das energias renováveis. A energia fotovoltaica é uma forma alternativa de geração de energia elétrica de baixo impacto ambiental que pode substituir as formas convencionais de geração de

energia elétrica em determinadas situações. A região do globo onde o Brasil está situado é privilegiada pela alta incidência de radiação solar durante todo o ano.

O sol é uma fornalha atômica que transforma massa em energia. A cada segundo, o sol transforma 657 milhões de toneladas de hidrogênio em 653 milhões de toneladas de hélio. Os 4 milhões de toneladas de diferença são transformados em energia e descarregados no espaço em forma de radiação solar. A terra recebe apenas 2 bilionésimo dessa energia. O aproveitamento da radiação solar para a conversão de energia elétrica pode ser feito através de painéis fotovoltaicos ou coletores solares. Para o aproveitamento da energia solar, que é o nosso foco, esta utilizada para aquecimento de água, secagem de sementes, em sistemas concentrados para gerações termoelétricas e para produção direta de energia através de sistemas fotovoltaicos.

O efeito fotovoltaico dá-se em materiais da natureza denominados semicondutores que se caracterizam pela presença de bandas de energia onde é permitida a presença de elétrons (banda de valência) e de outra onde totalmente “vazia” (banda de condução).

O semicondutor mais usado é o silício. Seus átomos se caracterizam por possurem quatro elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-se átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando", fracamente ligado a seu átomo de origem. Isto faz com que, com pouca energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda de condução. Diz-se assim, que o fósforo é um dopante doador de elétrons e denomina-se dopante n ou impureza n.

Dentre de grandes projetos de energia renováveis, os sistemas fotovoltaicos apresenta uma alternativa promissora, sendo de alta confiabilidade, facilidade de instalação e manutenção, ausência de resíduos, renovabilidade e diminuição dos preços com um aumento da eficiência. Os equipamentos de converção de energia solar que aproveitam a radiação solar apresentam baixos custos operacionais, porém um elevado desembolso inicial. A tecnologia fotovoltaica pode ser utilizada para suprir a demanda de eletricidade em qualquer região isolada da rede de energia elétrica, e uma das principais vantagens de se aplicar esta energia no Brasil, é que seu solo recebe um grande potencial energético da radiação solar.

particularidade de assegurar o isolamento elétrico entre as células. Os módulos de silício amorfo são menos influenciados ás variações de temperaturas. A reduzida potência das células solares justifica a ligação de várias células no fabrico dos módulos Fotovoltaicos

O dimensionamento de sistemas fotovoltaicos consiste basicamente no cálculo de número de módulos fotovoltaicos necessário para suprir a demanda de energia solicitada pelas cargas e baterias. Além da carga outros aspectos interferem no dimensionamento do sistema como variações climatológicas, radiações, a temperatura ambiente e velocidade do vento, os elementos que compõe o sistema como baterias, controladores de cargas e inversores e o custo do próprio sistema e a demanda de energia solicitada pela carga.

A absorção ótica de uma celula solar; é definida em termos da costante de absorção a dada através da expressão, G(x)= G0exp[- α(λ)x], onde G(x) = intensidade da luz incidente a uma profundidade x da superfície do semicondutor - G0 = intensidade da luz incidente na superfície e Para λ vísivel, 103cm-1≤α≤105cm-1.

Trajetória dos raios sol na atmosfera e a definição do coeficiente de massa de Ar.

Para construção do sistema tem de saber das relações trigonométricas entre a posição do sol e da superfície, pois assim terá a radiação solar. Os coletores devem ser inclinados a fim de receber uma distribuição uniforme ao máximo de radiação ao longo do ano e esta inclinação varia de acordo com a latitude do local. O conhecimento exato da localização do Sol, é necessário para determinar os dados de radiação e a energia produzida pelas instalações solares. A localização do Sol pode ser definida em qualquer local, pela sua altura e pelo seu azimute. No campo da energia solar, o Sul é referido geralmente como α = 0°. O símbolo negativo é atribuído aos ângulos orientados a Leste (Leste: α = - 90°) e o símbolo positivo aos ângulos