Marcos Baldoni

SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICA

Minas Gerais quer se tornar polo de energia solar

• Por Caroline M., da Energio Nordeste - O estado de Minas Gerais se prepara para se tornar um polo fotovoltaico nacional. Isso porque, em 2016 a empresa espanhola Solatio Energy vai investir R$ 1,1 bilhão em Minas na construção de oito parques solares, localizados em Vazante, na região Noroeste de Minas, e em Pirapora, no Norte do Estado. Juntos, eles vão somar 240 MW de potência instalada.

• A previsão é de que os parques sejam explorados durante 20 anos e, nesse período, faturarem R$ 2,2 bilhões.

Minas Gerais quer se tornar polo de energia solar

• A Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig) também contribui para colocar o Estado no mapa da energia solar nacional. Através da subsidiária Renova, braço de energias renováveis da estatal mineira, ela acaba de firmar uma parceria com a SunEdison, norte-americana que detém tecnologia de ponta em energia solar.

• Representantes da Cemig afirmam que a empresa trazer para Minas Gerais uma fazenda solar através da participação em leilões. Além disse, empresas de placas solares manifestam interesse em se instalar em Minas. A instalação de empresas de placas fotovoltaicas pode, no futuro, reduzir o valor do produto em solo nacional e acabar com o principal entrave da geração distribuída: o alto custo.

O Efeito Fotovoltaico

• O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por Edmond Becquerel. Entretanto, só após 1883 que as primeiras células fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o selénio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar junções.

• Ao conjunto de células fotoelétricas denomina-se por painel solar fotovoltaico cujo uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional.

Existem três tipos principais de células solares

• Painel solar composto por células monocristalinas• Este tipo de células fotovoltaica representam a primeira

geração. O seu rendimento elétrico é relativamente elevado (aproximadamente 16%, podendo subir até cerca de 23% em laboratório), mas as técnicas utilizadas na sua produção são complexas e caras.

• Por outro lado, é necessária uma grande quantidade de energia na sua fabricação, devido à exigência de utilizar materiais em estado muito puro e com uma estrutura de cristal perfeita.

Existem três tipos principais de células solares

• Painel Solar composto por células policristalinas• As células policristalinas têm um custo de

produção inferior por necessitarem de menos energia na sua fabricação, mas apresentam um rendimento elétrico inferior (entre 11% e 13%, obtendo-se até 18% em laboratório). Esta redução de rendimento é causada pela imperfeição do cristal, devido ao sistema de fabricação.

Existem três tipos principais de células solares

• Painel Solar composto por células de silício amorfo• As células de silício amorfo são as que apresentam

o custo mais reduzido, mas em contrapartida o seu rendimento elétrico é também o mais reduzido (aproximadamente 8% a 10%, ou 13% em laboratório). As células de silício amorfo são películas muito finas, o que permite serem utilizadas como material de construção, tirando ainda o proveito energético.

Funcionamento da Célula Fotovoltaica

Existem materiais na natureza denominados como semicondutores, que se caracterizam por possuírem uma banda de valência totalmente preenchida por elétrons e uma banda de condução “vazia” (sem elétrons) na temperatura do zero absoluto (0 k ou -273.15). Assim sendo um semicondutor comporta-se como isolante a 0 k.

Funcionamento da Célula Fotovoltaica

A separação entre as duas bandas de energia permitidas dos materiais semicondutores, é denominada de banda proibida (Bandgap, ou sigla (Eg) pode atingir até 3eV (Elétron-Volt), diferenciando estes materiais dos materiais considerados como isolantes ou dielétricos, onde a banda proibida supera este valor.

ESTRUTURA DE SEPARAÇÃO DE BANDAS DE ENERGIA PARA CONDUTORES

SEMICONDUTORES E ISOLANTES

Funcionamento da Célula Fotovoltaica

Dimensionamento do sistema fotovoltaico

As especificações técnicas dos inversores fornecem informação muito importante para o dimensionamento e a instalação dos sistemas fotovoltaicos. A configuração do sistema FV determina o número, o nível de tensão e a classe de potência dos inversores. Atendendo a que os inversores são fabricados para vários níveis de potência, e que a potência total do sistema fotovoltaico é determinada pela área útil disponível, é utilizado uma razão entre as potências do gerador fotovoltaico e do inversor de 1:1. Qualquer eventual desvio deverá ser considerado com base nesta razão.

Identificação das características elétricas dos módulos

Associações de células e módulos

Dispositivos podem ser associados em série ou em paralelo, de forma a se obter os níveis de corrente e tensão desejados. Tais dispositivos podem ser células, módulos ou arranjos fotovoltaicos. Os arranjos podem ser constituídos por um conjunto de módulos associados eletricamente em série e/ou paralelo, de forma a fornecer uma saída única de tensão e corrente.

Associação em Série Na conexão em série o terminal positivo de

um dispositivo fotovoltaico é conectado ao terminal negativo de outro dispositivo, e assim por diante. Para dispositivos idênticos e submetidos a mesma irradiancia, quando a ligação é em série as tensões são somadas e a corrente elétrica não é afetada, ou seja:

No caso de associarem em série dispositivos com diferentes correntes de curto circuito, a corrente elétrica da associação será limitada pela menor corrente. Entretanto a associação de módulos de corrente diferentes não é recomendada na prática pois pode causar superaquecimento.

Associação em Paralelo• Na associação em paralelo, os terminais

positivos dos dispositivos são interligados entre si, assim como os terminais negativos. A equação a seguir demonstra o resultado da soma das correntes elétricas em células ideais conectadas em paralelo. As correntes elétricas são somadas, permanecendo inalterada a tensão. Ou seja:

Associação em Paralelo

Influência da Temperatura na Célula

Em uma célula de silício o aumento da temperatura produz uma variação na da ordem de -0,2v (-30%) em Vc e de +0,2% de Ic.

Dimensionamento do controlador de carga para um sistema solar

Banco de Baterias

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