Projeto Integrado Energia Solar Votovoltaica

Energia Solar e Iluminação no Projeto de Ambientes Internos.

2 Depto de Engenharia

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade para a instalação e uso de um sistema de geração de energia para iluminação por meio coletores solares em ambientes internos. Objetiva abordar principais características e funcionamento do sistema de energia fotovoltaica tais como painéis, instalações, armazenamento em sistemas residenciais e os meios pela qual a mesma é gerada, bem como, conscientizar as pessoas para benefício do uso de energias renováveis, no caso a solar, uma vez que é renovável sem resíduos e, abundante nas regiões do nosso país. Após a pesquisa foi observado que os custos, e equipamentos para a instalação de painéis fotovoltaicos, e projetos de instalações de um sistema, a análise financeira aponta para uma significativa redução nos custos anuais bem como um retorno de investimento inferior a dois anos. Conclui-se que há viabilidade econômica na utilização destes sistemas bem como a possibilidade do uso da instalação como recurso funcional em iluminação de ambientes internos em residenciais, empresas e iluminação em instalações da rede publica.

Palavras-chave: Energia Solar, Iluminação e Sustentabilidade.

Introdução

1. Síntese Histórica, Energia Solar Fotovoltaica.

O efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez em 1839, por Edmond Becquerel que verificou que placas metálicas, de platina ou prata, mergulhadas num eletrólito produzem uma diferença de potencial quando expostas a luz [19].

Foi notada uma diferença de potencial nas extremidades de uma estrutura semicondutora, quando incidia uma luz sobre ela. Impulsionadas pelas novas descobertas da microeletrônica, em 1956 foram construídas as primeiras células fotovoltaicas industriais.

Segundo Alvarenga (2001) 2, O elevado custo na sua fabricação tornava inviável sua utilização prática a não ser em aplicações especiais, como fornecimento de energia elétrica para satélites. Neste caso o custo não era um fator limitante e as características de confiabilidade e de baixo peso, tornaram as células fotovoltaicas a maneira mais conveniente e segura de gerar eletricidade no espaço.

Na década de 90 marca o desenvolvimento acelerado da indústria fotovoltaica. Visando ampliar os horizontes para utilização em massa da energia solar como opção energética, inúmeros programas mundiais foram lançados para a demonstração da viabilidade técnica-comercial da energia solar fotovoltaica em projetos de eletrificação rural nos países em desenvolvimento [1].

A energia solar fotovoltaica tem como “vocação” a utilização em pequenas instalações (pequenas cargas) que a torna, econômica, eficiente e segura. O Brasil dispõe de um dos maiores potenciais do mundo para o aproveitamento de energias renováveis principalmente a energia solar, e além de ecologicamente correto, é uma fonte inesgotável de energia [12].

Atualmente um dos maiores desafios que o setor enfrenta é a redução de custos dos sistemas fotovoltaicos. Com as novas tecnologias em desenvolvimento, principalmente a dos filmes finos, poderão provocar reduções significativas nos custos dos módulos fotovoltaicos.

Estimativas levam a crer que cerca de 30% da população mundial, algo como dois (2) bilhões de pessoas, ainda vivam em condições dependentes do carvão ou biomassa tradicional para cozinhar alimentos e usando velas, pilhas, querosene e diesel para geração de eletricidade.

A European Photovoltaic Industry Association (EPIA) publicou em 2004 um roteiro que avança as perspectivada indústria fotovoltaica para as próximas décadas. Prevendo um crescimento do mercado semelhante ao dos últimos anos (superior a 30% por ano) e uma redução nos custos proporcional ao crescimento de painéis instalados, a EPIA antecipa que em 2020 cerca de 1% da eletricidade consumida mundialmente será de origem fotovoltaica, elevando-se essa fracção para cerca de 26% em 2040. Ainda segundo o mesmo relatório, do ponto de vista tecnológico o ênfase será dado à redução de custos através da redução da matéria-prima (silício) utilizada por unidade de potência instalada, usando células mais finas ou produzidas diretamente em fita. Destaque-se ainda o desenvolvimento de novas técnicas de soldadura dos contatos eléctricos entre células individuais que hoje limitam fortemente a automatização dos processos de montagem de painéis solares [9].

2. Sistema de Energia Solar Fotovoltaica.

Quase todas as fontes de energia hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos, são formas indiretas de energia solar. Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, por meio de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico [3].

Os sistemas fotovoltaicos podem ser divididos quanto às suas formas de aplicação: os sistemas autônomos e os sistemas ligados à rede elétrica. Em vários países europeus há diversas políticas de incentivo para que pequenos sistemas domésticos vendam sua energia à rede, usufruindo de tarifas especiais. No Brasil, ainda não regulamentação para esse tipo de ligação, onde prevalecem os sistemas autônomos [3].

Nos sistemas ligados à rede, além dos geradores fotovoltaicos, é preciso conectar algum equipamento de proteção aos painéis, prevenindo-os de corretes reversas, um inversor, que transforma a energia sempre gerada em correntes continua numa forma compatível com a rede elétrica, ou seja, em corrente alternada, conforme o sistema apresentado na Figura 1 [3].

Figura 1 Sistemas Fotovoltaicos ligados à rede elétrica [21].

Nos sistemas autônomos, é preciso um sistema de armazenamento de energia, papel desempenhado pelas baterias. As baterias devem ser protegidas contra sobre tensões, descarga excessivas, entre outros. Assim é fundamental a utilização de um controlador de carga. Caso as cargas a serem conectadas não sejam compatíveis com a tensão da bateria,