6ª aula CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de Energia ENERGIA SOLAR Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012

Fonte: PUC Rio 2

ENERGIA SOLAR - radiação solar utilizada diretamente como fonte de energia térmica aquecimento de fluidos e ambientes geração de potência mecânica ou elétrica Solar Térmico - Geração de calor em coletores solares - Potencial de difícil quantificação, mas de ordem significativa - Custo de Instalação:US$ 3.500/kW Solar Fotovoltaica - Potencial  14,3 GW (Kasay e Legey, 2003) - Custo geração: US$ 750,00/MWh (desvantagem) - Custo de instalação:US$ 7.000/kW a US$ 10.000/kW c/ trocas de baterias

MAPA SOLARIMÉTRICO DO BRASIL

MUNDO - 2011 67,4 GW Fonte: European Photovoltaic Industry Association (EPIA), 2012

mercado mundial de PV cresceu 27.4 GW in 2011 outra fonte mercado mundial de PV cresceu 27.4 GW in 2011 Fonte: PV market report, 2012 Marketbuzz®

TIPOS E APLICAÇÕES DA ENERGIA SOLAR 7

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA (GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA)

CÉLULAS SOLARES de SILÍCIO MONOCRISTALINO (UM ÚNICO CRISTAL) mais utilizadas eficiência elétrica de 15% a 18%, em lab. 23%; técnicas de produção são complexas e caras; necessita uma grande quantidade de energia no seu fabrico; utiliza materiais em estado muito puro e com uma estrutura de cristal perfeita;

CÉLULAS de SILÍCIO POLICRISTALINO AR – camada anti-reflexiva sem AR custo de produção inferior por necessitarem de menos energia no seu fabrico; rendimento elétrico inferior (entre 11% e 13%, obtendo-se até 18% em laboratório); redução de rendimento é causada pela imperfeição do cristal, devido ao sistema de fabrico. com AR Ispra - Itália sem AR com AR

CÉLULAS DE SILÍCIO AMORFO (filme fino) tecnologia promissora, que consiste na deposição de camadas muito finas de ligas de silício sobre diversos tipos de material (p. ex. plásticos); a estrutura dos átomos apresenta alto grau de desordem, comparado com a estrutura cristalina; processo de fabricação relativamente simples e barato, baixo consumo de energia na produção; possibilidade de fabricação de células com grandes áreas, uso na arquitetura; rendimento 8% a 10%, ou 13% em laboratório; apresenta degradação com a luz, reduzindo a eficiência nos primeiros 6 a 12 meses, reduzindo a vida útil; forte tecnologia para sistemas fotovoltaicos de baixo custo.

CÉLULAS DE DISELENIETO DE COBRE e ÌNDIO (CIS) filme fino cor preta e formato a escolher; eficiência de 7,5 a 9,5%; não se degrada com a indução da luz; o composto CIS pode formar uma liga com o Cádmio e/ou Enxofre; instabilidades em ambientes quentes e úmido, usar boa selagem contra umidade. Heilbron - Alemanha

CÉLULAS DE TELURIETO DE CÁDMIO (CdTe) filme fino; cor preta e formato a escolher; eficiência de 6 a 9%; não se degrada com a indução da luz; cor: refletividade de verde escuro a preto; tal como a CIS tem a possibilidade de redução de custo com a produção em massa; o Cádmio apresenta grande toxidade na sua condição de gás (processo produtivo). (PONTO NEGATIVO)

CONCEITOS DE NOVAS CÉLULAS SOLARES Células nanocristalinas sensibilizadas com corantes - o material básico da Célula de Grätzel (prof. Suiço em 1991) é o semicondutor de dióxido de titânio ( TiO2) produção ainda limitada com 5% de rendimento; rendimento em laboratório 12%; rendimento aumenta com a elevação da temperatura.

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Conectado à rede Isolado

SISTEMA ISOLADO – não conectado à rede Sistema de Geração Fotovoltaica de Energia Elétrica Fonte: CRESESB

Modelos de Conexão de um Sistema Fotovoltaico à rede: (a) toda energia gerada pelo sistema FV é injetada na rede da concessionária, e toda energia consumida pela edificação é comprada também da concessionária. (b) o sistema FV alimenta as necessidades da edificação, total ou parcial, fornecendo o excedente de produção para a rede da concessionária.

VANTAGENS DA GERAÇÃO SOLAR fonte inesgotável; a energia solar não polui durante seu uso; poluição na fabricação dos componentes necessários para a construção dos painéis solares é controlável; as centrais necessitam de manutenção mínima; os painéis solares são a cada dia mais potentes ; ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo.

DESVANTAGENS E IMPACTOS AMBIENTAIS DA GERAÇÃO SOLAR um painel solar consome uma quantidade muito grande de energia para ser fabricado; impactos ambientais na produção dos painéis (elementos químicos), quando não for controlada; impacto visual os preços são muito elevados em relação às outras formas de energia; existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve); a noite não produz; necessita de armazenamento se não houver interligação a rede.