Autor: Ailton Sebastião Seabra | Publicado: 2015-11-24T09:36:00-03:00




A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL

A energia solar fotovoltaica, no Brasil, caminha lentamente, pois o material para captação e transformação da energia solar em energia elétrica é muito caro para a popularização. O valor cobrado pelas concessionárias de energia elétrica, quase dobrou neste ano de 2015 e seria muito bom se tivéssemos indústrias de células fotovoltaicas,aqui no Brasil. Atualmente, apenas uma indústria está se instalando em São Paulo do Grupo BYD da China, que terá a capacidade de produzir 400 MW de painéis solares por ano com investimento de apenas R$ 150 milhões. Portanto, está aí um excelente negócio, para os produtores de placas fotovoltaicas se instalarem no Brasil, pois a incidência solar no Brasil é excelente para se captar este tipo de energia e a expansão é imensa. Em época de crise energética e aumento constante na energia elétrica, gerada pelas Usinas movidas a água, eis um excelente negócio para os investidores externos.

Ailton Seabra


Abaixo temos o método como essa energia fotovoltaica é obtida:


1. Energia Solar Fotovoltaica
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Área da ciência e tecnologia que trata da conversão direta da energia solar em energia elétrica e suas aplicações.

2. Célula Solar de Silício Cristalino
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;A Figura 1 apresenta um diagrama de uma célula solar convencional. A estrutura mais básica é composta de uma lâmina de silício na qual são introduzidas impurezas doadoras, denominadas de tipo n, ou aceitadoras, denominadas de tipo p, e de contatos metálicos na face frontal e posterior. Em consequência, é criado um campo elétrico no interior do material. Para diminuir a reflexão dos raios solares, deposita-se sobre a superfície um filme antirreflexo. Ao incidir radiação solar, produz-se tensão e corrente elétrica se o dispositivo for conectado a um circuito externo.


Figura 1: Diagrama de uma célula solar.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;As melhores células de silício fabricadas em laboratório atingem eficiências de 24,7% e na indústria são obtidas eficiências de até 22%, porém com desenhos bastante complexos. Em linhas industriais convencionais, fabricam-se células de 12% a 15% de eficiência.

3. O Módulo Fotovoltaico
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Um módulo fotovoltaico é constituído de células solares associadas eletricamente e, geralmente, em série. A maioria dos módulos convencionais encontrados no mercado são constituídos de 36 células solares de silício. Consequentemente, a tensão de circuito aberto, isto é, a diferença de potencial quando a corrente elétrica é nula, é da ordem de 20 V. A potência do módulo, sob condições padrão, é variável desde 10 W a 150 W. Em consequência, o tamanho do dispositivo varia entre 0,2 m2&nbsp;a 1,5 m2.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Após serem soldadas, as células são encapsuladas com a finalidade de isolá-las do exterior e protegê-las das intempéries, bem como para dar rigidez ao módulo. O módulo, como mostra a Figura 2, é constituído das seguintes camadas: vidro de alta transparência e temperado, acetato de etil vinila (EVA), células solares, EVA e filme de fluoreto de polivinila (Tedlar) ou vidro. A seguir, é colocado o marco de alumínio, para dar o acabamento e facilitar a instalação. A durabilidade destes módulos é superior a 30 anos e atualmente está determinada pela degradação dos materiais usados no encapsulamento, ou seja, a durabilidade das células solares de silício cristalino é bastante superior.


Figura 2: Constituição de um módulo fotovoltaico.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Além dos módulos fotovoltaicos convencionais, existem os módulos concentradores de radiação solar. Alguns são projetados para serem fixados em estruturas, como os convencionais, denominados módulos fotovoltaicos concentradores estáticos. Outros, como o ilustrado na Figura 3, estão associados a um mecanismo para seguir o movimento aparente do Sol. O objetivo da concentração da radiação solar é reduzir o custo do módulo fotovoltaico pela diminuição da área de células solares e o acréscimo de um sistema óptico de baixo custo.


Figura 3: Módulo fotovoltaico concentrador desenhado para acompanhar o movimento do Sol ao longo do dia.



4. Sistemas Fotovoltaicos
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Os sistemas fotovoltaicos fornecem energia elétrica a uma determinada demanda energética, usando como fonte de energia a radiação solar. Portanto, o custo total resume-se no investimento inicial. Além disso, quase não necessitam de manutenção e são de fácil instalação. No entanto, por depender diretamente das flutuações naturais da radiação solar, a energia elétrica produzida é variável durante o dia e ao longo do ano. Por este motivo, em algumas situações, são necessários sistemas de armazenamento de energia. Os sistemas fotovoltaicos dividem-se em: autônomos e conectados à rede elétrica convencional.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Na Figura 4 representa-se um esquema de um sistema fotovoltaico autônomo, que proporciona energia elétrica em residências ou povoados em locais isolados. É constituído essencialmente de um conjunto de módulos e baterias recarregáveis associadas a controladores de carga. Durante os dias com elevados valores de radiação solar, os módulos produzem energia elétrica. A quantidade de energia que não é utilizada pelos usuários é armazenada nas baterias. Durante a noite e nos dias nublados, a energia para o consumo é fornecida pelas baterias. Neste caso, a tensão proporcionada é contínua e os instrumentos usados devem enquadrar-se a esta característica. Se há necessidade de tensão alternada, associa-se ao sistema um inversor, que transforma a tensão contínua em alternada.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;No entanto, para que apresentem um ótimo desempenho e o menor custo é necessário um dimensionamento adequado. O dimensionamento de um sistema fotovoltaico autônomo consiste basicamente em encontrar a área do conjunto de módulos e a capacidade das baterias que melhor se enquadram à demanda energética, à distribuição da radiação solar local e à probabilidade de perda de carga (LLP) desejada e que resulta no menor custo da instalação.&nbsp;


Figura 4: Esquema de um sistema fotovoltaico autônomo.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Um sistema para bombeamento de água desde poços ou rios, também é considerado um sistema autônomo. Classificam-se em sistemas com tensão contínua e alternada. No primeiro caso, o conjunto de módulos fornece energia a um motor que está acoplado a uma bomba de superfície. Nos sistemas que operam com tensão alternada, o inversor está acoplado aos módulos e à bomba submersa. Neste caso, também varia a quantidade de água bombeada em função da radiação incidente. Nos sistemas de bombeamento não são necessárias baterias para armazenar energia, pois o próprio reservatório de água serve para esta finalidade.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Os sistemas autônomos encontram também aplicações agropecuárias, como por exemplo, em granjas e fazendas, podendo ser usados para irrigação, cercas elétricas, ventilação, etc. A iluminação pública, de jardins, parques, sistemas de telefones em autoestradas, geladeiras para conservação de remédios, etc. são outras aplicações deste tipo de sistema.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Por outro lado, os sistemas conectados à rede estão voltados principalmente para atender a população usuária da rede elétrica convencional. Dividem-se em sistemas residenciais e centrais de médio e grande porte. Na Figura 5 representa-se um esquema de um sistema fotovoltaico que injeta energia elétrica na rede. Os módulos podem ser colocados no telhado ou nas fachadas das casas ou edifícios. Estes sistemas trocam energia com a rede. No momento em que a produção de energia é maior que o consumo, o sistema "vende" para a companhia elétrica e quando é inferior, "compra".


Figura 5: Esquema de um sistema fotovoltaico residencial conectado à rede elétrica convencional.



Fonte: PUC-RS - BRASIL