Energia Solar Fotovoltaica - Conceitos
     
Alvaro Lima Vieira

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O que eh energia solar fotovoltaica?

Falando simplesmente: eh a "transformacao" de energia luminosa (luz) em corrente eletrica ("energia eletrica").

Principio de funcionamento

Eh um principio fisico, portanto nao eh facil explicar isso sem ir um pouco a fundo tecnicamente...

A luz, ao incidir na camada de valencia ("ultima camada" do atomo, este por sua vez forma a molecula) excita o eletron a tal ponto de ele "escapar" da atracao do nucleo, estando "carregado".

Este "carregamento" eh que sera a energia consumida pelos equipamentos eletricos...

Do material fotovoltaico ele eh "levado" aos equipamentos eletricos por fios condutores, de preferencia fabricados com os elementos quimicos de melhor condutibilidade possivel (P.ex.: Prata - "Ag").

Exemplo de celula solar fotovoltaica

Neste caso, o material fotovoltaico eh o elemento quimico Silicio - "Si", os fios condutores sendo de Prata - "Ag".

A tensao de geracao de uma celula nao esta dentro dos padroes normais de uso, entao as celulas sao ligadas em serie (por isso os fios de Prata aparecem soltos nesta celula) para se chegar aos padroes: 12, 24 ou 48 Volts. Note-se que eh uma geracao em corrente continua.

Modulo Solar Fotovoltaico

E ai estah a aparencia normal de um painel solar fotovoltaico.

As celulas foram ligadas em serie, elevando a tensao a um dos padroes mencionados anteriormente.

Note-se que este painel eh feito de Silicio Policristalino (Poli = muitos), por isto esta aparencia de "asa de borboleta".

Sistema Fotovoltaico (em "ilha")

Clique na imagem p/ ver o sistema funcionando dinamicamente.

E eis um sistema fotovoltaico tipico: em "ilha" (pois usa acumuladores, no caso, uma bateria -normalmente automotiva).

O Sol incide no(s) painel(eis), destes a energia passa por um controlador de carga (equipamento que garante uma vida util maior da(s) bateria(s) - salta de 1/2 anos para 5/6 anos), do controlador "vai" para a bateria, da bateria vai para as cargas. No caso, as cargas sao uma lampada fluorescente e um equipamento de som.

Qualquer energia renovavel fornece energia a "conta-gotas", portanto o uso tambem deve ser muito bem conduzido... Lampadas fluorescentes, em vez de incandescentes, por exemplo, eh uma demonstracao de uma melhora na eficiencia no consumo... Gasta-se menos Watts para ter a "mesma" intensidade luminosa (afinal, uma lampada eh feita para ILUMINAR, nao para AQUECER... Para aquecer, existem equipamentos projetados para esse uso especifico: aquecedores...).

Sistema Fotovoltaico (sincronizado a rede)

Dos paineis (1) (normalmente ligados em serie para aumentar a eficiencia do inversor) segue para um inversor (2), este converte tensao corrente continua para tensao corrente alternada e injeta-a na rede da concessionaria de energia local (estes aparelhos, hoje em dia, analisam as caracterisitcas da rede, antes de "injetar" a energia... Caso acontecam "anomalias" na rede, ou na geracao, a ponto de passar de determinados parametros, eles automaticamente desconectam-se da rede da concessionaria. Automaticamente ~15ms -milissegundos-). Nao ha necessidade de um circuito em separado para o consumo (3), mas pode ser feito.

Caso o inversor nao o tenha, eh colocado um medidor Watt-horas (4), para verificar o que esta sendo gerado/injetado pelo inversor.

Eh o sistema aonde ha retorno mais rapido do investimento (nao ha necessidade de troca das baterias a cada "X" anos).

Posicionamento

O Sol faz uma trajetoria aparente ao longo do Equador. Por isto, quem esta no hemisferio Sul deve posicionar o sistema voltado para o Norte, e quem esta no hemisferio Norte, para o Sul.

A direcao jah foi informada, agora... e quanto a inclinacao do sistema? Um calculo bem facil de fazer eh a latitude do local, MAIS quinze graus. P. ex.: Porto Alegre esta a 30 graus, Sul. O sistema tem de estar direcionado para o Norte, e a 45 graus de inclinacao (ver foto ao lado).

Como a maioria das casas nao tem um telhado inclinado a 45 graus, ainda mais, para o Norte, sao necessarias estruturas (normalmente metalicas) para adaptacao. Esse sistema foi colocado sobre meu apartamento (esse eh apenas UMA parte dele).

Frequencias luminosas do Sol

A maior parte das frequencias que o Sol emite, e que chegam a Terra, sao na frequencia da luz visivel. Portanto, o material com efeito fotovoltaico deve responder a essa frequencia do espectro luminoso, para ter um maior aproveitamento.

Neste grafico sao apresentadas as frequencias recebidas na Terra, emitidas pelo Sol, distribuindo em grafico com "X" sendo o comprimento da frequencia eletromagnetica, e "Y" intensidade da energia da mesma.

 
   
 

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