Energia Solar

1 ENERGIA SOLAR

A conversão direta da energia solar em energia elétrica pode ocorrer através de dois processos: conversão termoelétrica e conversão fotovoltaicas.

Nosso projeto tem como finalidade a implantação de placas células fotovoltaicas, a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). Os módulos fotovoltaicos são construídos com células fotovoltaicas, as quais são essencialmente junções “pn”, equivalentes a diodos semicondutores de Silício. A incidência de energia luminosa nesta junção causa o aparecimento de cargas elétricas, sob forma de pares elétron-lacuna, e, consequentemente, de uma corrente elétrica. Atualmente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados em instalações remotas possibilitando vários projetos sociais, de irrigação e comunicações.

O semicondutor mais usado é o silício, seus átomos se caracterizam por possuírem quatro elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-se átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando", fracamente ligado a seu átomo de origem. Isto faz com que, com pouca energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda de condução.

As células fotovoltaicas são fabricadas, na sua grande maioria, usando o silício (Si) e podendo ser constituída de cristais monocristalinos, policristalinos ou de silício amorfo. A célula de silício monocristalino é historicamente as mais usadas e comercializada como conversor direto de energia solar em eletricidade e a tecnologia para sua fabricação é um processo básico muito bem constituído.

A conexão mais comum de células fotovoltaicas em módulos é o arranjo em série. Este consiste em agrupar o maior número de células em série onde soma-se a tensão de cada célula chegando a um valor final de 12V o que possibilita a carga de acumuladores (baterias) que também funcionam na faixa dos 12V.

O que transforma o espectro solar em energia é a intensidade da luz, quando o dia é de céu sem nuvens o painel está produzindo 100% da sua capacidade. Quando a insolação diminui de intensidade, reduz-se também a capacidade de geração. Porém, mesmo em dias nublados ou chuvosos o painel gera energia, o sistema Solar Fotovoltaico, levamos em consideração o consumo diário, para calcular a partir daí a quantidade de energia a ser gerada por período (dia), isto permite uma autonomia de 3 a 5 dias, dependendo do projeto, os painéis Siemens estará ativo por cerca de 25 anos.

Um sistema fotovoltaico pode ser classificado em três categorias distintas: sistemas isolados, híbridos e conectados a rede. Os sistemas obedecem a uma configuração básica onde o sistema deverá ter uma unidade de controle de potência e também uma unidade de armazenamento.

Figura 1 - Configuração de um sistema fotovoltaico

Figura 2 - Configuração de um sistema fotovoltaico em residência.

Sistemas isolados, em geral, utiliza-se alguma forma de armazenamento de energia. Este armazenamento pode ser feito através de baterias, quando se deseja utilizar aparelhos elétricos.

Em sistemas que necessitam de armazenamento de energia em baterias, usa-se um dispositivo para controlar a carga e a descarga na bateria. O “controlador de carga” tem como

principal função não deixar que haja danos na bateria por sobrecarga ou descarga profunda. O

controlador de carga é usado em sistemas pequenos onde os aparelhos utilizados são de baixa

tensão e corrente contínua (CC).

Para alimentação de equipamentos de corrente alternada (CA) é necessário um inversor. Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor de ponto de máxima potência necessário para otimização da potência final produzida. Este sistema é usado quando se deseja mais conforto na utilização de eletrodomésticos convencionais.

Controlador de Carga ou regulador da carga, tem como finalidade controlar a carga das baterias, evitando que sobrecarreguem, o controle da carga corta automaticamente a carga quando as baterias ficam com carga completa. Um controle da carga pode ter interruptores de controle manual e pode ter medidores ou luzes para mostrar o estado das baterias no processo carga.

As Baterias recebem e armazenam a energia elétrica da C.C., e podem imediatamente fornecer eletricidade armazenada segundo as necessidades.

O Inversor é o componente eletrônico principal de um sistema de potência. Converte a alimentação de DC Armazenada nas baterias para C.A. de 220 volts. Os cabos curtos, pesados com um fusível de potência ou um disjuntor de circuito leva a energia das bateria para inversor. Depois da conversão para C.A., o inversor ligado ao disjuntor coloca energia da instalação solar diretamente no circuito elétrico em vez das linhas de serviço público. Os inversores para o a versão doméstica vêm com potências na ordem dos 50 a 5500 watts.

Vantagens:

• A fácil portabilidade e adaptabilidade dos módulos - permite montagens simples e adaptáveis a várias necessidades energéticas.
• O custo de operação é reduzido
• A manutenção reduzida: não necessita de combustível, ou manutenção altamente qualificada.
• A tecnologia fotovoltaica apresenta qualidades ecológicas, não poluente, silencioso e não perturba o ambiente.
• Vida útil superior a 25 anos

Aplicação do projeto para ser alimentado com a energia solar tem varias área importante do nosso dia-dia, computadores, servidor (rede), roteadores, suítes, modems e vários outros equipamentos que pode ser utilizados como: TV, rádio, bombas de água, cercas elétricas, iluminação externa, sinalização, etc.

Com o projeto vamos incluir um monitoramento para controle maior do fornecimento de energia com uma placa conversor A/D, converte sinal analógico para sinal digital, é feita a leitura em um computador ou multímetro, temos que ter o controle e segurança de ter sempre energia.

Para ser implantado o projeto na UNIPÊ é feito um estudo dos gasto de energia elétrica convencional e depois e feito um projeto com quantidade de placas suficientes para manter as salas em funcionamento, o retorno do investimento é de longo prazo.

Para ser implementado nos blocos na salas de aula a potencia mínima necessária em media 1700W sem ar condicionado no WC masculino e feminino 80W cada, no corredor o consumo de 720W. Os blocos da instituição tem estrutura para implantar as placas fotovoltaicas

foto 3: Unipê Bloco Q

Fonte: Grupo, 2011

CONCLUSÃO

Baseado nos estudos de sustentabilidade mostramos a importância que devemos economizar utilizando outra fonte de energia, simples para instalar o sistema com boa eficiência, com redução do consumo de energia convencional . Pois ter uma energia limpa e renovável sem prejudicar o meio ambiente, a energia hoje tem uma grande importância e essencial para desenvolvimento tecnológico, proporcionar conforto e economia a longo prazo.

ANEXO

PROJETOS UTILIZANDO ENERGIA SOLAR

foto 4: Aluguel de bicicleta - praia Cabo Branco

Fonte: Grupo, 2011

foto 5: Placas fotovoltaica –LES - UFPB

Fonte: Grupo, 2011

REFERÊNCIAS

Disponível em: < http://www.cresesb.cepel.br/tutorial/tutorial_solar.pdf>Acesso em: 10 de Abr de 2011.

Disponível em: < http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html> Acesso em: 07 de Abr de 2011.

Disponível em: < http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html>Acesso em: 13 de Abr de 2011.

Disponível em: < http://www.cresesb.cepel.br/tutorial/tutorial_solar.pdf>Acesso em: 11 de Mar de 2011.

Disponível em: < http://www.planetasolar.com.br/energiasolar.htm>Acesso em: 10 de Mar de 2011.