Cartilha energia solar
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Cartilha energia solar Presentation Transcript

  • 1. APOIO INSTITUCIONAL ELETRICIDADE SOLAR ISES International Solar Energy SocietySOBRE O INSTITUTO IDEALCriado em 2007, o Instituto Ideal tem o propósito de incentivar junto a governantes,parlamentares, professores, pesquisadores, estudantes e empresários a adoção deuma política de integração e desenvolvimento regional que contemple as energiasalternativas na matriz energética de nosso continente. Rua Lauro Linhares, 2123, Torre A, Sala 503 Trindade - Florianópolis - Santa Catarina - Brasil CEP 88036-003 Fone/Fax: + 55 48 3234-1757 info@institutoideal.org | www.institutoideal.org CARTILHA EDUCATIVA
  • 2. INDICE CARTILHA EDUCATIVA • O que é eletricidade solar? pág. 04 a. Um pouco da história pág. 05 b. Explicação do termo “fotovoltaica” pág. 05 • Gerar eletricidade a partir do sol. Como isso é possível? pág. 06 • Qual a diferença entre célula, módulo e painel? pág. 07 • Como são feitos os módulos solares? a. Você sabia? – Silício pág. 08 pág. 08 SOBRE ELETRICIDADE SOLAR b. Você sabia? – Filmes finos pág. 09 • Onde podem ser instalados sistemas solares? pág. 10 • Como a eletricidade produzida chega até a rede elétrica? pág. 12 • Perguntas frequentes pág. 14 • E vale a pena a geração fotovoltaica no Brasil? pág. 16 • Vantagens da eletricidade solar pág. 18PRODUZIDO POR APOIOEXPEDIENTE tire suas duvidasProjeto Editoriale Conteúdo Revisão Técnica Alexandre Montenegro Projeto Gráfico e Ilustrações SOBRE A GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICAPaula Scheidt Isabel Salamoni Carol Rivello
  • 3. UM POUCO DE HISTÓRIA primeira vez em 1839, pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel. Em 1954 os pesquisadores americanos Pearson, O QUE É O efeito fotovoltaico é resultado da in- Fuller e Chapin, do Laboratório Bell, criaram a primeira célula fotovoltaica para uso teração da luz com os materiais semicondu- ELETRICIDADE tores de uma célula fotovoltaica. No interior prático (de silício monocristalino). Em desta, tal efeito é o responsável pela trans- 1958 foram utilizadas pela primeira vez formação de energia solar em energia células fotovoltaicas para alimentar elétrica. Ele foi observado e descrito pela um satélite, o Vanguard I. SOLAR? FOTOVOLTAICA? Essa eletricidade que vem do sol é chamada de fotovoltaica*, termo formado a partir de duas palavras: foto, que em grego significa Diariamente muita energia chega ao nosso “luz”, e voltaica, que vem da palavra “volt”, a unidade para medir o potencial elétrico. planeta de forma gratuita e limpa. Os raios solares, além de trazerem a luz e o calor, essenciais para a vida na Terra, podem ser aproveitados para a geração de energia, tanto na forma de calor quanto na de eletri- cidade. Para se ter uma ideia, uma hora de & sol na superfície da Terra contém mais energia do que o planeta utiliza em um ano. FO VOL TO TAI CA * Existem outras formas de conversão indireta de energia solar em eletricidade, como, por exemplo, a heliotérmica.04 05
  • 4. GERAR ELETRICIDADE A PARTIR DO SOL. QUAL A DIFERENÇA ENTRE COMO ISSO E POSSIVEL? CELULA, MODULO E PAINEL? O raio solar é transformado em eletricidade Quando os fótons atingem a célula fotovol- em uma célula fotovoltaica, fabricada com taica, parte deles é absorvida. Esses fótons materiais chamados de semicondutores. despertam os elétrons do material semicon- O mais utilizado é o silício. A luz solar dutor, gerando assim eletricidade. é pura energia, composta de peque- Quanto maior a intensidade da luz nos elementos denominados fótons. solar, maior o fluxo de eletricidade. 1 Contato Metálico Frontal 1 3 CÉLULA MÓDULO PAINEL 2 Contato Metálico Traseiro - Camada Tipo N 3 (excesso de elétrons) A célula fotovoltaica nada mais é que a modo a formar uma única estrutura. Um 5 Camada Tipo P unidade básica desenvolvida para realizar a conjunto de módulos, juntamente com 4 conversão direta de energia solar em equipamentos complementares (inversores e 6 (excesso de lacunas) elétrica. O módulo é a unidade formada por cabos), forma uma usina fotovoltaica. Existem um conjunto de células solares, interligadas diversas instituições no mundo especializa- 5 Fótons eletricamente e encapsuladas, com o das em testes de qualidade de componentes + de sistemas fotovoltaicos. No Brasil, desde objetivo de gerar eletricidade. Já os painéis são dois ou mais módulos fotovoltaicos 2010 os módulos mais eficientes recebem 6 Material Semicondutor 4 interligados eletricamente, montados de o Selo Procel de Economia de Energia. 206 07
  • 5. COMO SÃO FEITOS OS O segundo modo de fabricar os módulos é 2} Foto 2: Herminio Pires Nunes Fotos 1, 3 e 4: Paula Scheidt através da aplicação a plasma (quase como MODULOS SOLARES? um “spray”) de um material semicondutor VOCÊ SABIA? sobre um vidro ou em outro material (que pode ser Este modo de fabricação per- flexível), que servirá como uma “cama”. Em seguida, mitiu o desenvolvimento de esse conjunto é coberto por um material transpa- módulos solares flexíveis, in- rente, como o vidro. Está pronto o chamado filme quebráveis, leves, semitrans- fino, a tecnologia mais fácil de ser integrada às parentes, com superfícies cur- edificações urbanas. Os elementos utilizados neste vas, que aumentam a versatili- caso são silício (na sua forma não cristalina, que é dade na sua aplicação, princi- palmente em projetos de chamada de silício amorfo) ou compostos quími- integração às construções. Existem duas maneiras de fabricar um mó- 1 cos como telureto de cádmio (CdTe) ou disseleneto dulo solar. de cobre (gálio) e índio (CIS e CIGS). 1} A primeira delas é com células solares feitas de fatias superfinas de silício em formato cristalino. Nor- 2 APLICAÇÕES INTEGRADAS A CONSTRUÇÕES 3 4 malmente, elas são colocadas entre vidros, com moldura de alumínio. Essa técnica é a mais tradicional e, hoje, com maior escala de produção em nível comercial. lulas solares desse material. A limitação aqui VOCÊ SABIA? está na obtenção do silício com a pureza ne- O silício é o segundo elemento mais abundante cessária para fabricar as células fotovoltaicas, o na crosta terrestre, por isso não há limites com que exige um alto conhecimento tecnológico. relação à matéria-prima para a produção de cé- » Filme fino na planta piloto da » Fachada com filme fino de silício » Módulos semitransparentes com Eletrosul, em Florianópolis amorfo na Alemanha células de silício cristalino08 09
  • 6. ONDE PODEM SER INSTALADOS 3 } EM SISTEMAS HÍBRIDOS 4 } EM CENTRAIS FOTOVOLTAICAS SISTEMAS SOLARES? Neste caso, geração fotovoltaica funciona Também conectadas à rede, produzem uma em conjunto com outras fontes de energia, grande quantidade de eletricidade em um como a eólica ou geradores a diesel. Esses único ponto. O tamanho da usina varia de sistemas são mais complexos, pois exigem alguns a dezenas de megawatts. Normal- um controle capaz de integrar as diferentes mente estão próximo a indústrias que formas de geração de energia. Eles podem exigem um consumo intenso de energia. estar conectados à rede, isolados ou apenas ter o apoio da rede. EM EDIFICAÇÕES 1} CONECTADAS À REDE 2 } EM ÁREAS ISOLADAS Este é o tipo mais comum de instalação São instalados em áreas de difícil acesso à fotovoltaica, o qual, normalmente, substitui rede elétrica. Neste caso, o sistema fotovol- revestimentos arquitetônicos de edifi- taico é a única fonte de eletricidade e é cações, como telhados e fachadas, ou se necessário o uso de baterias para arma- sobrepõe a estes. A energia gerada pode ser zená-la. Podem gerar energia para apenas injetada na rede elétrica de nossas cidades. uma residência ou estar em minirredes pa- ra atender uma pequena comunidade. OFF 5 } EM BENS DE CONSUMO As células fotovoltaicas podem ainda ser CE ON AC % X - + aplicadas em diversos equipamentos elétri- 7 8 9 cos, como relógios, calculadoras, mochilas, 4 5 6 brinquedos, carregadores de bateria ou 3 1 2 estacionamentos para carregar carros elétri- = 0 . cos. Outras aplicações incluem sistemas de irrigação, sinalização em rodovias, pos- tes e telefones públicos.10 11
  • 7. 5 kWt 01 COMO A ELETRICIDADE PRODUZIDA CELULA FOTOVOLTAICA As células solares captam a radiação do sol e Essa eletricidade, que está em corrente contí- utilizam os fótons da luz para gerar eletricidade. nua e é variável, passa pelos inversores para na que seja convertida em corrente alternada com as características da nossa rede elétrica. chega até a REDE ELETRICA? 5 Depois de passar pelo inversor, a eletrici- E, se nem toda a eletricidade for consumida, dade solar poderá ser usada para alimen- o excedente é lançado na rede. tar os aparelhos elétricos da residência.12 13
  • 8. PERGUNTAS FREQUENTES 1} POR QUE AS CÉLULAS SOLARES NORMALMENTE SÃO AZUIS? 2} COMO EU FAÇO À NOITE, QUANDO NÃO HÁ SOL? Os módulos solares com células de silício Se o seu sistema está conectado à rede, você cristalino são normalmente azuis porque irá consumir energia elétrica da rede. esta é a cor com a qual a célula apresenta Aqueles que não estão conectados à rede a melhor eficiência na conversão de energia possuem um conjunto de baterias que solar para elétrica. Antes de virarem célu- armazenam a energia para utilizar justa- las solares, as fatias superfinas de silício mente nos períodos em que não há sol. (chamadas de “wafers”) são na verdade cinza-fosco, a cor natural desse elemento. Em uma das últimas etapas da fabricação da célula solar, ela recebe uma camada 3} EM DIAS NUBLADOS, O MÓDULO FOTOVOLTAICO GERA ENERGIA? antirreflexiva ultrafina (normalmente de ni- Sim. Os sistemas fotovoltaicos não precisam de trato de silício), que a deixa com o tom azul. um dia de céu limpo com muito sol para operar. Na verdade, mesmo em dias nublados eles produzem energia elétrica, porém numa intensidade menor do que em dias claros.14 15
  • 9. E vale a pena produção de células solares gerando empre- TERMOS GERAÇÃO DE gos e retornos em impostos pagos. Para ENERGIAnoFOTOVOLTAICA isso, seria preciso investir em pesqui- sas para desenvolver um conheci- mento de purificação do silício até o chamado ‘grau solar’, que é superior ao do silício empregado na siderurgia. Brasil? Não há um símbolo tão brasileiro quanto o integração da energia solar fotovoltaica sol: a cor que ilumina nossas festas, o calor seria como uma fonte complementar, que faz nosso povo tão acolhedor e, por que aproximando a geração do consumo e não, a energia que ilumina nossas casas? reduzindo assim perdas com transmissão. A radiação solar na região menos ensola- Se nas cidades há vastas áreas sobre as rada do país é 40% maior do que na região edificações para a instalação de painéis mais ensolarada da Alemanha, por exem- fotovoltaicos, no meio rural essa fonte plo, que é um dos líderes no uso da ener- energética é a opção mais limpa e segura gia fotovoltaica. para levar eletricidade a comunidades isoladas e de difícil acesso. Apesar dessas condições favoráveis, o uso de energia solar para geração elétrica ainda é Além disso, o Brasil possui uma das maio- pouco considerado como uma opção para res reservas de silício do mundo. Isso faz alimentar nossas indústrias, casas e edifícios. com que o país seja um local privile- Como o país já possui uma das matrizes giado para desenvolver uma indústria de energéticas mais limpas do mundo, a melhor16 17
  • 10. VANTAGENS DA ELETRICIDADE SOLAR As usinas fotovoltaicas integradas às edi- ficações urbanas e conectadas à rede oferecem diversas vantagens para o sistema elétrico de 4} fornecimento de maiores quantidades de eletricidade nos momentos de maior demanda (ex.: o uso de ar-condicionado QUER SABER MAIS? acesse um país, muitas das quais relacionadas à é maior ao meio-dia no Brasil, quando há maior redução de custos e que ainda não são consi- deradas ou quantificadas. Podemos citar: incidência solar e, consequentemente, maior geração elétrica solar); WWW.AMERICADOSOL.ORG 1} redução de perdas por transmissão e distribuição de energia, já que a eletrici- dade é consumida onde é produzida; 5} a não exigência de área física dedi- cada; e 2} redução de investimentos em linhas de transmissão e distribuição; 6} rápida instalação, devido à sua grande modularidade e curtos prazos de instalação, aumentando assim a geração elétrica necessária em determinado 3} baixo impacto ambiental; ponto ou edificação.18 19