Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
PRINCÍPIOS E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
Roberto Zilles
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Célula solar fotovoltaica
Conversão da energia solar
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
INTRODUÇÃO
Fundamentos básicos da energia solar
Espectro da radiação solar = 0,2 a 3,0 µm
Comprimentos de onda
• Ultravioleta (UV) – 0,2 a 0,38 µm
• Luz visível – 0,38 µm (violeta) a 0,7 µm (vermelho)
• Infravermelho – 0,7 µm a 3,0 µm
Constante Solar = densidade média do fluxo da radiação solar = 1367 W/m2
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
7:03 12:03 17:03
Hora do dia
0
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1000Irradiância (W/m2)
dia nublado, 1.8 kWh/m2
dia sem nuvens, 6.0 kWh/m2
COMPORTAMENTO DIÁRIO DA RADIAÇÃO SOLAR
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Ligação
quebrada
INSTANTE 1:
Absorção de
um fóton
INSTANTE 2:
Geração de
um par
elétron-lacuna
INSTANTE 3:
Movimento da
lacuna devido ao
“salto” de um
elétron
INSTANTE 4:
Separação de elétron e lacuna
pelo campo elétrico interno,
formação da corrente elétrica
FÍSICA DA CONVERSÃO FOTOVOLTAICA
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Como funciona uma célula fotovoltaica?
100 mm 100 mm
Tensão:
Circuito aberto = 0,6 V
Ponto de máxima potência = 0,45 V
Corrente de máxima potência = 3 A
Potência máxima = 1,35 Wp
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Conversão direta da luz solar em eletricidade – Energia solar Fotovoltaica
Célula
Módulo Fotovoltaico
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
202 287 401 560 764 1256 1819 25364279
7911
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25000
30000
Pro
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20052006
20072008
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34% 68% 45%
Produção mundial de módulos fotovoltaicos 1999 - 2010
40%
69%
85%
Photon International, 3, 2010; Cell production survey 2010. March 2011
58%
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
118%
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Diagrama esquemático de um sistema fotovoltaico autônomo
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
No Brasil
Aproximadamente 30 MW em sistemas isolados
SIGFI 13, Projeto LSF-IEE, Mamirauá, AM
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Bombeamento, Projeto LSF-IEE, ITESP, Presidente Bernardes, SP Bomba e acondicionamento de potência de fabricação nacional
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Aplicações Comunitárias
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100 Wp
50 Wp
5 kWh/mês 10 kWh/mês
Domicílios
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Bombeamento
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
IEA PVPS Task 1, 2010: Trends in photovoltaic applications: Survey report of selected IEA countries between 1992 and 2009, Report IEA-PVPS T1-10-2010.
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
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2005
2006
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20000
22000
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ncia
Insta
lada (
MW
p)
Conectados à rede
Sistemas isolados
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94,8%
91,6%
89,8%
87,0%
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede, o que são?
1 MWp, Toledo - Espanha
1 MWp, Primera central – California
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
4 MW em Jaén, Espanha
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Centrais solares
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
20 MW em Beneixama (Espanha)
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Centrais solares
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
42 MW em Moura, Portugal
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Centrais solares
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Edificações
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Telhados Fotovoltaicos
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Fotos : Informe ASIF
Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Edificações fotovoltaicas
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Telhas
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Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Estacionamento ELETROSUL, 12 kWp
Sombreado
LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS - INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
3 kWp, IEE-USP
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
12 kW, IEE-USP
O PRÉDIO DA ADMINISTRAÇÃO DO IEE-USP
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Gerador
Fotovoltaico
Inversor
DC/AC
Rede
elétrica de
distribuição
Carga da
Edificação
kWh
Contador de
Energia
kWh
Energia
Fotovoltaica
Ponto de
fornecimento
INTERAÇÃO COM A REDE ELÉTRICA
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
INTERAÇÃO COM A REDE ELÉTRICA
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
Painel tecnológico para o ensino médio e técnico:
Energias Alternativas e oportunidades profissionais
OBRIGADO PELA ATENÇÃO
Roberto Zilles
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE ELETROTÉCNICA E ENERGIA LABORATÓRIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS