Energia Solar Fotovoltaica

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Energia Solar Fotovoltaica

  1. 1. SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS
  2. 2. APRESENTAÇÃO <ul><li>Designação: Energia Solar Fotovoltaica (F. Modular) </li></ul><ul><li>Formador: Bruno Alves </li></ul><ul><ul><li>email: vbcalves@hotmail.com </li></ul></ul><ul><ul><li>tlm: 938 371 569 </li></ul></ul>
  3. 3. REFERENCIAL DE FORMAÇÃO <ul><li>Introdução </li></ul><ul><ul><li>Apresentação; </li></ul></ul><ul><ul><li>Definição de energia solar fotovoltaica; </li></ul></ul><ul><ul><li>Generalidades </li></ul></ul>
  4. 4. REFERENCIAL DE FORMAÇÃO <ul><li>Tecnologia dos Sistemas Solares Fotovoltaicos </li></ul><ul><li>Tipos de sistemas </li></ul><ul><li>. Sistemas autónomos </li></ul><ul><li>. Sem armazenamento </li></ul><ul><li>. Com armazenamento </li></ul><ul><li>. Sistemas ligados à rede eléctrica </li></ul><ul><li>. Sistemas híbridos </li></ul><ul><li>Tipos de ligação </li></ul><ul><li>. Ligação em série </li></ul><ul><li>. Ligação em paralelo </li></ul>
  5. 5. REFERENCIAL DE FORMAÇÃO <ul><li>Sistemas Solares Fotovoltaicos </li></ul><ul><li>. Esquemas de sistemas solares fotovoltaicos </li></ul><ul><li>. Funções e características dos elementos constituintes </li></ul><ul><li>. Módulos/células solares fotovoltaicas </li></ul><ul><li>. Bateria </li></ul><ul><li>. Regulador de carga </li></ul><ul><li>. Conversores de corrente contínua/corrente alternada </li></ul><ul><li>. Gerador auxiliar </li></ul><ul><li>. Instalação eléctrica (quadro eléctrico, cablagem, protecções contra descargas atmosféricas, disjuntores, </li></ul><ul><li>fusíveis e outros elementos do circuito eléctrico) </li></ul>
  6. 6. REFERENCIAL DE FORMAÇÃO <ul><li>Sistemas Solares Fotovoltaicos </li></ul><ul><li>. Exemplo de Dimensionamento de um sistema ligado à rede; </li></ul><ul><li>. Exemplo de Dimensionamento de um sistema isolado. </li></ul><ul><li>Funcionamento e regulação </li></ul><ul><li>Normas técnicas e legislação aplicável </li></ul><ul><li>Manutenção e conservação – princípios </li></ul>
  7. 7. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA A energia solar fotovoltaica corresponde a um sistema directo de conversão, uma vez que os fotões da radiação solar interactuam de um modo directo com sobre os electrões do captador fotovoltaico. Dá-se então um efeito foto eléctrico e em consequência a geração de corrente eléctrica.
  8. 8. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Componente Básico O componente básico deste modo directo de conversão é a célula solar , com a qual se constroem os módulos solares ou painéis solares, os quais proporcionam a corrente eléctrica, com um valor que depende da radiação solar recebida.
  9. 9. Constituição Básica do Sistema Um conjunto de componentes permitem a acumulação de energia eléctrica e sua posterior utilização na alimentação de equipamentos eléctricos e até injecção da rede de distribuição.
  10. 10. <ul><li>Aplicações </li></ul><ul><li>Electrificação Habitacional </li></ul><ul><ul><li>Inicialmente em locais de difícil acesso à rede de distribuição, mas agora com uma aplicação mais abrangente. </li></ul></ul><ul><li>Agricultura e Pecuária </li></ul><ul><ul><li>Aplicação na iluminação de estufas; bombeamento de água; sistemas de rega; electrificação de cercas; entre outros. </li></ul></ul>SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
  11. 11. <ul><li>Aplicações </li></ul><ul><li>Comunicações </li></ul><ul><ul><li>Alimentação de repetidores de sistemas telefónicos, de rádio e TV; sistemas de telemetria; sistemas telefónicos rurais. </li></ul></ul><ul><li>Sinalização </li></ul><ul><ul><li>Iluminação de outdoors; balizas de sinalização; sinalização em auto-estradas; estações meteorológicas; semáforos. </li></ul></ul>SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
  12. 12. Instalações Isoladas da Rede Obtenção de energia eléctrica para qualquer tipo de aplicação, sem nenhum ponto de conexão com a rede pública de energia. CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
  13. 13. Instalações Isoladas da Rede Dois tipos: Centralizadas – cobrem as necessidades de um conjunto de vivendas com o objectivo da redução do impacte ambiental e económico. Descentralizadas – cobrem as necessidades de uma só utilização. CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
  14. 14. Instalações Isoladas da Rede CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES Diagrama de blocos Painel Fotovoltaico
  15. 15. <ul><li>Instalações Ligadas à Rede </li></ul><ul><li>São as instalações que estão conectadas à rede pública e que permite as seguintes possibilidades: </li></ul><ul><li>Venda da totalidade da energia eléctrica gerada; </li></ul><ul><li>Venda da energia eléctrica sobrante, segundo as necessidades do local de geração da energia. </li></ul>CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
  16. 16. <ul><li>Instalações Ligadas à Rede </li></ul><ul><li>São introduzidos dois novos componentes em relação ao tipo de instalação anterior. A saber: </li></ul><ul><li>Inversor de rede – com a finalidade de sincronizar a fase da energia a injectar com a da energia pública. </li></ul><ul><li>Contador de energia – para medir a injecção de energia na rede, para efeitos de cobrança. </li></ul>CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
  17. 17. Instalações Isoladas da Rede CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES Diagrama de blocos Painel Fotovoltaico
  18. 18. <ul><li>História </li></ul><ul><li>Edmond Becquerel, em 1839, descreve o efeito fotovoltaico como o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção de luz; </li></ul><ul><li>Em 1876 foi concebida a primeira célula fotovoltaica; </li></ul><ul><li>Em 1956 iniciou-se a produção industrial de células fotovoltaicas; </li></ul>SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO
  19. 19. <ul><li>História </li></ul><ul><li>A corrida espacial foi o grande impulsionador da industria fotovoltaica; </li></ul>SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO Nave Nimbus - 1964
  20. 20. <ul><li>História </li></ul><ul><li>A crise energética de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações terrestre; </li></ul><ul><li>Em 1978 a produção industrial atingiu a marca de 1 MWp/ano; </li></ul><ul><li>Em 1998 a produção atinge a marca de 150MWp/ano, sendo o silício quase absoluto entre os materiais utilizados; </li></ul>SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO
  21. 21. <ul><li>Tecnologia dos Equipamentos Fotovoltaicos </li></ul><ul><li>O silício que é o segundo elemento mais abundante na natureza, é explorado sob as seguintes formas: </li></ul><ul><ul><li>Monocristalino; </li></ul></ul><ul><ul><li>Policristalino; </li></ul></ul><ul><ul><li>Amorfo. </li></ul></ul>CÉLULA FOTOVOLTAICA
  22. 22. <ul><li>Silício Policristalino </li></ul><ul><li>Obtidas a partir de lingotes de silício, por fusão do silício puro, utilizando moldes especiais e com um arrefecimento lento; </li></ul><ul><li>Os átomos organizam-se em cristais, formando uma estrutura policristalina; </li></ul><ul><li>Os lingotes são cortados depois em finas bolachas, para construirem posteriormente as células fotovoltaicas. </li></ul>TIPOS DE CÉLULAS
  23. 23. Silício Policristalino TIPOS DE CÉLULAS Lingote e Corte em bolachas Silício Policristalino
  24. 24. <ul><li>Silício Monocristalino </li></ul><ul><li>Obtêm-se a partir de barras cilíndricas de silício monocristalino obtidos em fornos especiais e serrados em bolachas com espessura de 0,4 a 0,5mm; </li></ul><ul><li>A célula obtém-se a partir de um único cristal; </li></ul><ul><li>A rede cristalina é a mesma e tem muito poucos defeitos ou imperfeições; </li></ul>TIPOS DE CÉLULAS
  25. 25. <ul><li>Silício Monocristalino </li></ul><ul><li>Processo de cristalização ainda complexo e caro, mas que leva a uma maior eficiência; </li></ul><ul><li>O método mais utilizado é o de Czochralski, em que se funde o lingote policristalino por meio de indução electromagnética, arrefecendo depois de forma lenta, o que leva à homogeneização do cristal monocristalino de silício, para depois ser cortado em finas bolachas </li></ul>TIPOS DE CÉLULAS
  26. 26. <ul><li>Silício Amorfo </li></ul><ul><li>Deposição de finas camadas de plasma de silício monocristalino sobre vidro, plásticos e outros materiais; </li></ul><ul><li>Tem o rendimento mais baixo das células de silício, mas tem maior estabilidade face à temperatura ; </li></ul><ul><li>Para temperaturas mais elevada é o que varia menos a sua eficiência. </li></ul>TIPOS DE CÉLULAS
  27. 27. Silício Amorfo TIPOS DE CÉLULAS
  28. 28. Comparativo TIPOS DE CÉLULAS Tipo de Célula Rendimento Características Monocristalino 15-18% <ul><li>Cristal único </li></ul><ul><li>Bom rendimento </li></ul><ul><li>Cor azul homogénea </li></ul>Policristalino 12-44% <ul><li>Diferentes cristais </li></ul><ul><li>Preço inferior ao mono </li></ul><ul><li>Diferentes tons de azul </li></ul>Amorfo <10% <ul><li>Camada fina </li></ul><ul><li>Células finas em forma de lâmina </li></ul><ul><li>Cor castanha homogénea </li></ul>
  29. 29. <ul><li>Efeitos da Temperatura </li></ul><ul><li>Estes efeitos nos painéis FV fazem-se sentir negativamente na sua eficiência, mais nos módulos mono e policristalinos; </li></ul><ul><li>Os painéis de silício amorfo são uma boa solução em climas quente, embora exijam uma área de implantação superior para uma mesma potência. </li></ul>CURVAS CARACTERÍSTICAS
  30. 30. <ul><li>Efeitos da Temperatura </li></ul><ul><li>As células FV são estudadas nas Condições de Teste Standard (CTS) para temperatura de 25ºC; </li></ul><ul><li>O aumento da temperatura mantém a fonte de corrente mas diminui a tensão, diminuindo assim a potência fornecida pelos módulos. </li></ul>CURVAS CARACTERÍSTICAS
  31. 31. <ul><li>Características </li></ul><ul><li>As células FV são agrupadas em módulos fotovoltaicos e estes agrupam-se em painéis de múltiplos módulos; </li></ul>MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Células FV
  32. 32. Características MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Associação de 36 células em módulo FV
  33. 33. <ul><li>Características </li></ul><ul><li>Em termos construtivos os módulos devem estar dotados de meios que lhes permitam suportar as condições ambientais adversas em que vão ser colocados; </li></ul><ul><li>O acabamento, além dos aros de alumínio, leves e resistentes, usa na película superficial o Etileno Acetato de Vinilo (EVA) e o vidro. </li></ul>MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  34. 34. Características MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  35. 35. Suportes - Fixos MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  36. 36. <ul><li>Suportes Rotativos </li></ul><ul><li>Possui: </li></ul><ul><li>Um Sistema Optoelectrónico detector do deslocamento Este-Oeste do Sol. </li></ul><ul><li>Um sistema electromecânico que é acoplado entre a estrutura de solo e o suporte dos painéis, com a finalidade de modificar a inclinação segundo os sinais eléctricos fornecidos pelo captador optoelectrónico. </li></ul>MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  37. 37. <ul><li>Suportes Rotativos </li></ul><ul><li>Com este tipo de estrutura conseguem-se rendimentos adicionais de 20% a 40% no Verão, em relação aos fixos. </li></ul>MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  38. 38. <ul><li>Baterias de Acumuladores </li></ul><ul><li>As baterias de acumuladores são muito importantes num sistema fotovoltaico, pois permitem o armazenamento de energia eléctrico; </li></ul><ul><li>A sua importância deve-se ao facto de estas dotarem o sistema de autonomia, pois a produção e o consumo de energia não coincidem, quer durante o dia, quer durante a noite. </li></ul>ACUMULADORES
  39. 39. Bateria de Acumuladores de Chumbo-Ácido ACUMULADORES
  40. 40. Bateria de Chumbo-Ácido Ventiladas (Vented Lead Acid – VLA) ACUMULADORES
  41. 41. ACUMULADORES Baterias de Gel
  42. 42. <ul><li>Função </li></ul><ul><li>O inversor promove a ligação entre o painel fotovoltaico e a rede ou carga AC (corrente alterna); </li></ul><ul><li>Este equipamento promove a conversão do sinal DC (corrente contínua) num sinal AC, com a amplitude e frequência da rede à qual está ligado. </li></ul><ul><li>São também chamados de conversores DC/AC. </li></ul>INVERSORES

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