CONCENTRADOR EM V PARA PLACAS FOTOVOLTAICAS. V-TROUGH CONCENTRATOR FOR PHOTOVOLTAIC PANNELS

CONCENTRADOR EM V PARA PLACAS FOTOVOLTAICAS. V-TROUGH CONCENTRATOR FOR PHOTOVOLTAIC PANNELS.

Andrey Filiphe Pires da Cruz1; Nairan Santos Vieira2 Thiago Martins Francisco3(Orientador)

Maira M. Morais4 (Professora Coordenadora da Disciplina de TFC)

Curso de Engenharia Civil- 2.º semestre de 2015

Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH, Belo Horizonte, MG

1andreyfpc@gmail.com; 2nairansv@yahoo.com.br; 3thiago.m.francisco@prof.unibh.br; 4mairammorais@gmail.com.

RESUMO: Nos anos 2000 a produção de eletricidade por meio de placas fotovoltaicas sofreu um aumento exponencial. No entanto, a eficiência deste método ainda é baixa e sofre decréscimos em função da temperatura. Este trabalho visa propor um método para aumentar os picos de potência de placas fotovoltaicas utilizando concentradores planos.

PALAVRAS-CHAVE:EnergiaRenovável, Sistema Fotovoltaico, Efeito Fotovoltaico, Placas Fotovoltaicas.

ABSTRACT: In the 2000s the production of electricity through photovoltaic panels suffered an exponential increase. However, the efficiency of this method still suffers low and decreases with temperature. This study aims to propose a method to increase peak power of photovoltaic concentrator using plans.

KEYWORDS: Renewable Energy, Photovoltaic System, Photovoltaic Effect, Panel Photovoltaic.

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1. INTRODUÇÃO

O Crescente aumento da demanda mundial por energia, motiva a busca contínua pelo aumento da produtividade de métodos alternativos de geração de eletricidade. Atualmente no Brasil o principal método gerador de eletricidade utilizado é o de usinas hidrelétricas (Câmara de Comercialização de Energia- CCEE, 2015). Apesar disto, o método de produção sustentável vem ganhando espaço no mercado, pois conciliam a eficiência na geração de energia e seu pequeno custo, sendo um destes a geração de energia por captação da radiação solar em módulos fotovoltaicos.

Esse método pode ser utilizado em grandes usinas, como a de Tubarão, no sul de Santa Catarina,

possuindo 19.424 painéis solares, gerando uma média mensal de 3MW em 2015 (Tractebel Energia, 2015). Além disso, painéis fotovoltaicos podem ser utilizados em residências de pequeno porte como é o caso do projeto realizado pelo Governo Federal no Projeto Minha casa, Minha vida nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste do país (UNMP, 2009). O emprego desta tecnologia em residências possibilita economia para seus moradores com o aproveitamento de uma área antes não ocupada.

No entanto, é importante considerarmos a eficiência de conversão de energia deste método. Atualmente as placas fotovoltaicas têm um índice de eficiência muito baixo, as consideradas “Premium” atingem valores acima dos 16% e um custo muito elevado, se

comparado as placas fotovoltaicas mais acessíveis, que alcançam valores de eficiência entre 13% a 16% (Portal Solar, 2015).

Portanto, são necessários estudos sobre o aumento da eficiência em sistemas fotovoltaicos pela produção de novos e mais eficientes materiais e por arranjos chamados concentradores. Estes arranjos podem aumentar os valores máximos de potencia gerada por placas fotovoltaicas.

Em 2015, Shanks publicou um estudo abordando a relação entre as borboletas e os sistemas fotovoltaicos. As asas das borboletas funcionam como concentradores de radiação solar em seu corpo.

O objetivo do presente trabalho é avaliar influência de concentradores planos nos picos potência em módulos fotovoltaicos.

1. EFEITO FOTOVOLTAICO E APLICAÇÕES

O efeito fotovoltaico é caracterizado pela ejeção de elétrons no interior de uma radiação luminosa. Este fenômeno foi observado pela primeira vez em 1839 por Becquerel. A primeira célula fotovoltaica foi desenvolvida por Fritts em 1883 e possuía eficiência de 1%.

As células fotovoltaicas absorvem os raios solares que são convertidos através do efeito fotovoltaico em energia elétrica. Se estas células forem interligadas em série estas células formam módulos que são unidos formando placas solares.

O material utilizado em sua fabricação está diretamente ligado à sua eficiência. Razykov (2011) mostra a relação da eficiência e do custo de cada tipo de célula, em relação a sua geração, onde as células de primeira e segunda geração têm baixo índice de eficiência, o que difere das células de terceira geração, que ainda tem um custo de produção por metro quadrado mais em conta que as demais.

A Tabela 1 apresenta os principais materiais utilizados para fabricação de placas fotovoltaicas e sua eficiência

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Tabela 1 – Eficiência de placas fotovoltaicas de Silício.

Green, 2015.

1. SISTEMA  FOTOVOLTAICO

Houve um crescimento exponencial do uso da energia fotovoltaica no mundo desde os anos 2000 até 2010 (Figura 1). Isto ocorreu devido à visibilidade que fontes alternativas vêm ganhando e ao seu valor de custo diminuir. Isto favorece para a utilização desta tecnologia em residências e em usinas (RAZYKOV, 2011).

No Brasil os Sistemas Fotovoltaicos são classificados dentre duas categorias, que são definidas pela NBR 11704/2008, sendo elas:

• Sistemas Fotovoltaicos isolados ou autônomos;
• Sistema        Fotovoltaico        interligado        à        rede        de fornecimento elétrico.

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Figura 1 – Produção Energética do Sistema Fotovoltaico. Razykov, 2011.

Em sistemas fotovoltaicos autônomos são utilizadas baterias para armazenamento da eletricidade gerada. Estes sistemas são comumente utilizados para suprir demanda energética de locais onde se distanciam da rede de fornecimento ou apenas não estão conectados a rede, também são chamados de off-grid. Os sistemas interligados à rede não necessitam de baterias para armazenamento de energia, uma vez que a energia gerada pelas placas é diretamente enviada à rede pública. A grande vantagem deste sistema é o fato de não empregar baterias para armazenamento da eletricidade gerada. Isto diminui consideravelmente o custo de implantação de projetos, (BlueSol, 2015).

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