Energia Solar Fotovoltaica
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Energia Solar Fotovoltaica Energia Solar Fotovoltaica Presentation Transcript

  • SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS
  • APRESENTAÇÃO
    • Designação: Energia Solar Fotovoltaica (F. Modular)
    • Formador: Bruno Alves
      • email: vbcalves@hotmail.com
      • tlm: 938 371 569
  • REFERENCIAL DE FORMAÇÃO
    • Introdução
      • Apresentação;
      • Definição de energia solar fotovoltaica;
      • Generalidades
  • REFERENCIAL DE FORMAÇÃO
    • Tecnologia dos Sistemas Solares Fotovoltaicos
    • Tipos de sistemas
    • . Sistemas autónomos
    • . Sem armazenamento
    • . Com armazenamento
    • . Sistemas ligados à rede eléctrica
    • . Sistemas híbridos
    • Tipos de ligação
    • . Ligação em série
    • . Ligação em paralelo
  • REFERENCIAL DE FORMAÇÃO
    • Sistemas Solares Fotovoltaicos
    • . Esquemas de sistemas solares fotovoltaicos
    • . Funções e características dos elementos constituintes
    • . Módulos/células solares fotovoltaicas
    • . Bateria
    • . Regulador de carga
    • . Conversores de corrente contínua/corrente alternada
    • . Gerador auxiliar
    • . Instalação eléctrica (quadro eléctrico, cablagem, protecções contra descargas atmosféricas, disjuntores,
    • fusíveis e outros elementos do circuito eléctrico)
  • REFERENCIAL DE FORMAÇÃO
    • Sistemas Solares Fotovoltaicos
    • . Exemplo de Dimensionamento de um sistema ligado à rede;
    • . Exemplo de Dimensionamento de um sistema isolado.
    • Funcionamento e regulação
    • Normas técnicas e legislação aplicável
    • Manutenção e conservação – princípios
  • 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.
  • 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.
  • 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.
    • Aplicações
    • Electrificação Habitacional
      • Inicialmente em locais de difícil acesso à rede de distribuição, mas agora com uma aplicação mais abrangente.
    • Agricultura e Pecuária
      • Aplicação na iluminação de estufas; bombeamento de água; sistemas de rega; electrificação de cercas; entre outros.
    SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
    • Aplicações
    • Comunicações
      • Alimentação de repetidores de sistemas telefónicos, de rádio e TV; sistemas de telemetria; sistemas telefónicos rurais.
    • Sinalização
      • Iluminação de outdoors; balizas de sinalização; sinalização em auto-estradas; estações meteorológicas; semáforos.
    SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
  • 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
  • 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
  • Instalações Isoladas da Rede CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES Diagrama de blocos Painel Fotovoltaico
    • Instalações Ligadas à Rede
    • São as instalações que estão conectadas à rede pública e que permite as seguintes possibilidades:
    • Venda da totalidade da energia eléctrica gerada;
    • Venda da energia eléctrica sobrante, segundo as necessidades do local de geração da energia.
    CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
    • Instalações Ligadas à Rede
    • São introduzidos dois novos componentes em relação ao tipo de instalação anterior. A saber:
    • Inversor de rede – com a finalidade de sincronizar a fase da energia a injectar com a da energia pública.
    • Contador de energia – para medir a injecção de energia na rede, para efeitos de cobrança.
    CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES
  • Instalações Isoladas da Rede CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES Diagrama de blocos Painel Fotovoltaico
    • História
    • 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;
    • Em 1876 foi concebida a primeira célula fotovoltaica;
    • Em 1956 iniciou-se a produção industrial de células fotovoltaicas;
    SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO
    • História
    • A corrida espacial foi o grande impulsionador da industria fotovoltaica;
    SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO Nave Nimbus - 1964
    • História
    • A crise energética de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações terrestre;
    • Em 1978 a produção industrial atingiu a marca de 1 MWp/ano;
    • Em 1998 a produção atinge a marca de 150MWp/ano, sendo o silício quase absoluto entre os materiais utilizados;
    SEMICONDUTORES E EFEITO FOTOVOLTAICO
    • Tecnologia dos Equipamentos Fotovoltaicos
    • O silício que é o segundo elemento mais abundante na natureza, é explorado sob as seguintes formas:
      • Monocristalino;
      • Policristalino;
      • Amorfo.
    CÉLULA FOTOVOLTAICA
    • Silício Policristalino
    • Obtidas a partir de lingotes de silício, por fusão do silício puro, utilizando moldes especiais e com um arrefecimento lento;
    • Os átomos organizam-se em cristais, formando uma estrutura policristalina;
    • Os lingotes são cortados depois em finas bolachas, para construirem posteriormente as células fotovoltaicas.
    TIPOS DE CÉLULAS
  • Silício Policristalino TIPOS DE CÉLULAS Lingote e Corte em bolachas Silício Policristalino
    • Silício Monocristalino
    • 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;
    • A célula obtém-se a partir de um único cristal;
    • A rede cristalina é a mesma e tem muito poucos defeitos ou imperfeições;
    TIPOS DE CÉLULAS
    • Silício Monocristalino
    • Processo de cristalização ainda complexo e caro, mas que leva a uma maior eficiência;
    • 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
    TIPOS DE CÉLULAS
    • Silício Amorfo
    • Deposição de finas camadas de plasma de silício monocristalino sobre vidro, plásticos e outros materiais;
    • Tem o rendimento mais baixo das células de silício, mas tem maior estabilidade face à temperatura ;
    • Para temperaturas mais elevada é o que varia menos a sua eficiência.
    TIPOS DE CÉLULAS
  • Silício Amorfo TIPOS DE CÉLULAS
  • Comparativo TIPOS DE CÉLULAS Tipo de Célula Rendimento Características Monocristalino 15-18%
    • Cristal único
    • Bom rendimento
    • Cor azul homogénea
    Policristalino 12-44%
    • Diferentes cristais
    • Preço inferior ao mono
    • Diferentes tons de azul
    Amorfo <10%
    • Camada fina
    • Células finas em forma de lâmina
    • Cor castanha homogénea
    • Efeitos da Temperatura
    • Estes efeitos nos painéis FV fazem-se sentir negativamente na sua eficiência, mais nos módulos mono e policristalinos;
    • Os painéis de silício amorfo são uma boa solução em climas quente, embora exijam uma área de implantação superior para uma mesma potência.
    CURVAS CARACTERÍSTICAS
    • Efeitos da Temperatura
    • As células FV são estudadas nas Condições de Teste Standard (CTS) para temperatura de 25ºC;
    • O aumento da temperatura mantém a fonte de corrente mas diminui a tensão, diminuindo assim a potência fornecida pelos módulos.
    CURVAS CARACTERÍSTICAS
    • Características
    • As células FV são agrupadas em módulos fotovoltaicos e estes agrupam-se em painéis de múltiplos módulos;
    MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Células FV
  • Características MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Associação de 36 células em módulo FV
    • Características
    • Em termos construtivos os módulos devem estar dotados de meios que lhes permitam suportar as condições ambientais adversas em que vão ser colocados;
    • O acabamento, além dos aros de alumínio, leves e resistentes, usa na película superficial o Etileno Acetato de Vinilo (EVA) e o vidro.
    MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  • Características MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
  • Suportes - Fixos MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
    • Suportes Rotativos
    • Possui:
    • Um Sistema Optoelectrónico detector do deslocamento Este-Oeste do Sol.
    • 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.
    MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
    • Suportes Rotativos
    • Com este tipo de estrutura conseguem-se rendimentos adicionais de 20% a 40% no Verão, em relação aos fixos.
    MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
    • Baterias de Acumuladores
    • As baterias de acumuladores são muito importantes num sistema fotovoltaico, pois permitem o armazenamento de energia eléctrico;
    • 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.
    ACUMULADORES
  • Bateria de Acumuladores de Chumbo-Ácido ACUMULADORES
  • Bateria de Chumbo-Ácido Ventiladas (Vented Lead Acid – VLA) ACUMULADORES
  • ACUMULADORES Baterias de Gel
    • Função
    • O inversor promove a ligação entre o painel fotovoltaico e a rede ou carga AC (corrente alterna);
    • Este equipamento promove a conversão do sinal DC (corrente contínua) num sinal AC, com a amplitude e frequência da rede à qual está ligado.
    • São também chamados de conversores DC/AC.
    INVERSORES