O AUMENTO DA EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO ATRAVÉS DA IMPLEMENTAÇÃO DE RASTREAMENTO SOLAR

AUMENTO DA EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO ATRAVÉS DA IMPLEMENTAÇÃO DE RASTREAMENTO SOLAR¹

RESUMO

O presente artigo tem como objetivo apresentar um estudo sobre a viabilidade do uso de um dispositivo eletromecânico, para o aumento da eficiência de um sistema fotovoltaico através do emprego de rastreamento solar. Num primeiro momento, serão apresentados os motivos e objetivos que despertaram o interesse por esse tipo de tecnologia. Em seguida uma análise sobre trabalhos desenvolvidos nessa área em alguns países que, como o Brasil, dedicam-se à pesquisa de fontes renováveis de energias e cuja incidência solar é muito semelhante. Num terceiro momento daremos enfoque nos custos para a produção e manutenção desses equipamentos, bem como sua instalação. Para a realização desse estudo adotou-se como suporte teórico publicações de jornais científicos, manuais técnicos e mídias digitais, entre outros.

PALAVRAS-CHAVE: Rastreamento solar – fotovoltaico – renováveis – incidência.

INTRODUÇÃO

O Brasil possui um alto índice de radiação solar, que pode ser usada para gerar energia, conforme relata o INPE no Atlas brasileiro de energia solar (INPE, 2006, p.31):

Apesar das diferentes características climáticas observadas no Brasil, pode-se observar que a média anual de irradiação global apresenta boa uniformidade, com médias anuais relativamente altas em todo país. O valor máximo de irradiação global – 6,5kWh/m2 - ocorre no norte do estado da Bahia, próximo à fronteira com o estado do Piauí. A menor irradiação solar global - 4,25kWh/m2 - ocorre no litoral norte de Santa Catarina, caracterizado pela ocorrência de precipitação bem distribuída ao longo do ano. Os valores de irradiação solar global incidente em qualquer região do território brasileiro (1500-2500 kWh/m2) são superiores aos da maioria dos países da União Europeia.

Contudo, o seu aproveitamento ainda é muito baixo, devido ao fato de que essa conversão não é muito eficiente, pelo alto custo de produção e instalação desses equipamentos.

Um fator favorável de se utilizar sistemas com rastreamento na captação de energia solar, é o estado da indústria de células fotovoltaicas de silício, estagnadas em seu desenvolvimento, com o preço da produção de células mais eficientes cada vez mais elevado. Portanto, buscam-se outras formas de extrair o máximo de energia elétrica possível de painéis mais baratos.

A radiação solar pode ser convertida em energia elétrica pelo efeito fotovoltaico, que decorre da excitação dos elétrons de alguns materiais na presença da luz solar. A eficiência de conversão das células solares é medida pela proporção da radiação solar que incide na superfície da célula e a que é convertida em energia elétrica. Atualmente, as melhores células comerciais têm a eficiência em torno de 25% (ANEEL, 2005).

Tendo como base os níveis de radiação solar que foram apresentados, nota-se a possibilidade de um estudo que visa o maior aproveitamento da absorção dessa radiação pelos painéis fotovoltaicos, a partir da comparação entre os sistemas fixos já conhecidos e sistemas com rastreamento solar.

DESENVOLVIMENTO

A entrega de energia de um sistema de painéis fotovoltaicos fixos, comparados ao mesmo sistema dotado de um método de rastreamento solar é amplamente estudado no meio acadêmico. Estes estudos tomam por base um sistema fixo, com otimização angular, onde estão os painéis dispostos numa angulação calculada a receber a maior incidência solar durante o período de um ano, em uma determinada localização. Os resultados do estudo do sistema fixo são comparados aos de um sistema de igual dimensionamento, utilizando algum método de rastreamento solar.

Em um estudo realizado em Bagdá, capital do Iraque, utilizando um sistema de rastreamento, acompanhando o sol de leste a oeste buscando maior incidência solar, Al-Najjar (2013) mostra um ganho de 29,6% em relação à sua contraparte fixa, sendo este ganho obtido o suficiente para cobrir o consumo de energia devido à adição do sistema de rastreamento. Outras comparações apresentaram aumento em média de 15% a 20% da entrega de energia, em comparação ao sistema fixo.

Outro estudo, realizado por Axaopoulos e Fylladitakis (2013), idealizando um sistema de rastreamento de eixo duplo, capaz de acompanhar o movimento diário do sol de leste a oeste e também o movimento em torno do zênite do painel evidenciado, durante o período de um ano. Dados foram tomados na Grécia, na Alemanha e na Escócia, onde apresentaram ganhos percentuais na geração de energia de respectivamente 34,8%, 28,7% e 30,4%. Novamente o sistema com rastreamento apresentou aumento percentual superior ao consumo adicionado ao sistema pelo mecanismo de rastreamento.

Uma observação importante é a expressividade destes aumentos percentuais na geração de energia, na ordem de 30%, quando se leva em consideração os gastos e a dificuldade que os fabricantes de células fotovoltaicas têm para aumentar a eficiência de suas células em valores inferiores a 1% (APPLEYARD,2009).

Apesar destas duas demonstrações consideradas apresentarem aumento na geração de energia do sistema fotovoltaico com rastreamento solar, uma série de ressalvas devem ser levadas em conta, como as condições climáticas do local onde o sistema foi instalado, que podem ser observadas no estudo de Axaopoulos e Fylladitakis (2013), onde as localizações mais afastadas da linha do Equador apresentam resultados menores, devido a uma maior difusão da radiação solar. Também se observa os efeitos dos dias e noites mais longos ocorrentes em localizações mais próximas aos polos.

Outra ressalva a ser feita tem caráter governamental, uma vez que os gastos e ganhos do acréscimo do rastreamento solar, podem se tornar mais ou menos vantajosos de acordo com as características do país onde ao sistema será instalado, devido a presença de incentivos fiscais e subsídios relativos a entrega de energia do sistema, ou o efeito do preço da energia no país sobre o custo mais alto da implementação do sistema com rastreamento solar.

Além dos aspectos climáticos e governamentais, também devem ser levadas em consideração as características de cada instalação, onde um sistema com rastreamento toma um espaço consideravelmente maior que sua contraparte fixa, uma vez que há a necessidade de um espaço entre os painéis para que não haja choque ou sombra entre eles. Há também a vida útil do sistema, tendo os painéis fotovoltaicos atuais uma vida útil muito longa, necessitando apenas de uma eventual limpeza, enquanto o sistema de rastreamento composto de partes móveis e motores apresentaria uma vida útil muito menor que a dos painéis comuns, necessitando de uma manutenção mais custosa (APPLEYARD, 2009).

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