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Gerao Energia Solar no Brasil
Luane Schiochet Pinto
[email protected]
Instituto Federal De Educao, Cincia E Tecnologia De Gois
Programa De Ps-Graduao Em Tecnologias De Processos Sustentveis
PPGTPS
Rua 75, n46. Centro, Campus Goinia
Goinia/GO, Brasil, 74000-000
Resumo este trabalho tem como objetivo apresentar de forma
sucinta o nvel de radiao solar no Brasil, bem como o
potencial
de gerao atravs da energia solar. Ser descrito o
funcionamento dos sistemas fotovoltaicos e quais os
equipamentos que so utilizados nos mesmos. Alm de comentar
algumas aplicaes desta forma de energia para casos isolados
a
rede e casos conectados rede.
I. INTRODUO
O Brasil privilegiado pela alta incidncia de raios solares
em seu territrio segundo o ATLAS de Radiao Solar,
possuindo assim um grande potencial de gerao de energia
eltrica atravs de sistemas fotovoltaicos.
Esses sistemas so constitudos por painis fotovoltaicos,
onde a energia obtida atravs da converso direta da luz em
eletricidade. Por se tratar de uma forma de converso direta
os sistemas fotovoltaicos podem ser utilizados conectados
rede ou para a alimentao de cargas isoladas.
II. RADIAO SOLAR NO BRASIL
Os valores de radiao solar global incidente no territrio
brasileiro, esto na faixa de 4200 a 6700 kWh/m, sendo
superiores a maioria dos pases da Europa, onde a gerao de
energia eltrica atravs dos sistemas fotovoltaicos
largamente utilizada (PEREIRA, MARTINS, et al., 2006).
Na Figura 1 possvel observar os nveis de radiao solar
no Brasil, sendo que os valores mais elevados esto na regio
nordestina, parte de Minas Gerais, Gois e Tocantins. Os
menores ndices so observados na regio Sul do pas, sendo
a principal causa a nebulosidade na regio.
Pode se dizer que o pas est entre as regies com maior
potencial de energia solar do mundo (REIS, 2011), segundo
relatrios por sua localizao e extenso territorial, o pas
recebe energia solar da ordem de 1.013 MWh (mega Watt
hora) anuais (MINISTRIO DO MEIO AMBIENTE, 2015).
Figura 1 - Atlas de Radiao Solar
Fonte: Atlas Brasileiro de Energial Solar pg 38
III. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
Nos sistemas fotovoltaicos a radiao solar diretamente
convertida em energia eltrica, por meio de efeitos da
radiao (calor e luz) sobre materiais semicondutores, como o
silcio, ou seja, o efeito fotovoltaico decorre da excitao
dos
eltrons do silcio na presena da luz solar.
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A. Componentes do Sistema Fotovoltaico
Esses sistemas so compostos por painis fotovoltaico
onde so associados alguns mdulos para gerar a energia
solicitada pela carga com nveis de tenso e corrente
desejados. Esses mdulos so constitudos por vrias clulas
fotovoltaicas associadas eletricamente em arranjos
srie/paralelo, essas clulas so formadas por pelo menos
duas camadas de materiais semicondutores. Uma camada
com uma carga positiva, e outra com uma negativa que criam
assim uma diferena de potencial entre as duas camadas
gerando assim eletricidade em corrente contnua
(URBANETZ, 2010). Na Figura 2 possvel observar a
diferena entre cada componente citado para a formao do
painel solar.
Figura 2 - Clula, Mdulo e Painel
Fonte: Urbanetz (p. 36)
A energia gerada atravs do painel solar segue at um
controlador de carga, este tem como finalidade proteger,
gerenciar e controlar o processo de carga e descarga do
banco
de baterias. Esses controladores so compostos por uma
entrada para os painis fotovoltaicos e duas sadas, uma para
as baterias e outra para carga, em corrente contnua
(BLUESOL ENERGIA SOLAR, 2015).
Uma das sadas conforme citado acima segue para o
inversor, estes so responsveis em transformam a corrente
contnua produzida pelos painis em corrente alternada, alm
de levar as baixas tenses dos painis e baterias at os 110 V,
220 V (NEOSOLAR ENERGIA). Aps passar pelo inversor
a energia percorrer o caminho at chegar aos equipamentos
eletrodomsticos, quando produzida energia alm da
demanda possivel injetar na rede, gerando um crdito de
energia com a concessionaria para ser utilizado de noite ou
ns prximos meses. Na Figura 3 segue uma ilustrao de um
sistema de gerao fotovoltaica passando pelos procesos
comentandos.
Figura 3 - Sistema de Gerao Fotovoltaica de Energia Eltrica
Fonte: ANEEL
Em torno de 80% dos painis fotovoltaicos no mundo hoje
so produzidos com alguma tecnologia baseada em silcio
(Si). A pureza do silcio est diretamente ligada a eficincia
na converso de luz solar em energia eltrica. Porm para
melhorar a pureza deste semicondutor os custos so elevados
e impactam diretamente no preo do painel solar,
representando em torno de 45% do custo de um painel solar.
Os painis solares de silcio monocristalino so os que tm
o custo mais elevado, porm com eficincia mais alta, em
torno de 14 e 21%. Estes possuem uma cor uniforme e so
feitos a partir de um nico cristal de silcio ultrapuro onde
as
laminas so tratadas individualmente, essas clulas possuem
os cantos tipicamente arredondados como apresentado na
Figura 4 (PORTAL SOLAR, 2015).
Figura 4 - Painis Solares de Silcio Monocristalino
Fonte: Colletta
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Quando se trata dos painis de silicio policristalino a
principal diferena que neste caso os cristais de silcio so
fundidos em um bloco e aps cortados e fatiados ficando com
uma formao mltipla de cristais, ou seja, com uma cor
irregular conforme a Figura 5. A eficincia mdia deste tipo
de painel em torno de 13 a 16,5%, e sua principal vantagem
por ser um pouco mais barato que os monocristalinos
(PAINES FOTOVOLTAICOS, 2011).
Figura 5 - Painel Solares de Silcio Policristalino
Fonte: Paines Fotovoltaicos
Outra forma de painel preparada depositando uma ou
vrias camadas finas de material fotovoltaico sobre um
substrato, dando origem aos painis fotovoltaicos de filme
fino. Os diferentes tipos painis solares de filme fino podem
ser categorizados por material fotovoltaico que depositado
sobre o substrato, como os citados a baixo:
Silcio amorfo (a-Si): utilizando est tecnologia a produo
de energia eltrica pelas clulas baixa, utiliza-se ento o
empilhamento em vrias camadas de clulas, resultando em
uma faixa de eficincia entre 6 e 9%, porm tal processo
possui um valor elevado.
Telureto de cdmio (CdTe): se trata de uma tecnologia
com pelculas finas onde a faixa de eficincia est entre 9 e
11%. As instalaes com esses tipos de painis so
tipicamente grandes campos solares (grandes usinas de
energia solar).
Cobre, ndio e glio seleneto (CIS / CIGS): a faixa de
eficincia para esses painis normalmente operam na faixa de
10-12% (PORTAL SOLAR, 2015).
Segundo Adriano, pesquisadores da PUC do Rio Grande
do Sul, Revista Galileu, Sobre a eficincia, a clula
nacional converte 15,4% da energia solar em eltrica. Pode
parecer pouco, mas a mdia mundial de 14%. As melhores
placas solares comercializadas do mundo convertem cerca de
16%. (COLLETTA, 2015).
B. Vantagens e Desvantagens
A principal vantagem da energia solar por se tratar de
uma forma de gerao limpa, renovvel e sustentvel, no
causando impactos ambientais, pois produzem energia
atravs de uma fonte renovvel e de maneira silenciosa.
Outro ponto positivo a possibilidade de aplicao em meios
urbanos podendo ser instalados diretamente na unidade
consumidora, alm de permitir aumentar a potncia instalada
atravs da incorporao de mdulos adicionais.
Atualmente a maior desvantagem o custo de
investimento para se montar um sistema fotovoltaico, devido
a tecnologia necessria para a fabricao das clulas
fotovoltaicas. Porm mesmo assim um investimento que se
paga no mdio prazo, pois minimiza o custo com a energia
recebida da concessionria, alm de que a durabilidade dos
materiais de 15 a 30 anos, por no possui peas mveis
exige pouca manuteno, somente a limpeza do painel. Outro
ponto delicado o rendimento que est atrelado ao ndice de
radiao, temperatura, quantidade de nuvens, dentre outros
(BRAGA, 2008).
III. OUTRAS APLICAES
A. Aeroportos Solares
Projeto da Universidade Federal de Santa Catarina
juntamente com a INFRAERO tem implantado projetos
piloto em pequenas instalaes fotovoltaicas espalhadas por
seus aeroportos os quais demonstram o grande potencial
dessa tecnologia de gerao de energia eltrica de forma
"limpa" e sustentvel. Na Figura 4 esto apresentados os
projetos que juntos somam 10,4kW de capacidade de gerao
(INFRAERO AEROPORTOS).
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Figura 6 - Instalaes Fotovoltaicas na INFRAERO
Fonte: INFRAERO Aeroportos
B. Telhas Fotovoltaicas
Essas telhas so fabricadas com as clulas fotovoltaicas
sobre postas em sua estrutura fsica ou encapsuladas no seu
corpo, podem ser colocadas em seus lugares prprios como
se fossem telhas comuns. As interligaes das mesmas
podem ser em srie, paralelo ou srie-paralelo por debaixo
delas, com os condutores presos por presilhas plsticas nas
ripas de madeira que sustentam as telhas. Na Figura 5 segue
um modelo das telhas fotovoltaicas citadas
(ECODESENVOLVIMENTO, 2014).
Figura 7 - Telhas Fotovoltaicas
Fonte: EcoDesenvolvimento
C. Bombeamento de gua
O bombeamento de gua em pequenas vazes, visando
abastecer residncias individuais, pequenos projetos de
irrigao, instalaes para animais, entre outros, pode ser
feito com a utilizao da energia fotovoltaica. Esse sistema
utiliza a radiao do sol gerando eletricidade em corrente
contnua atravs dos painis fotovoltaicos que alimentam
uma bomba de gua especialmente desenvolvida para uso
conectada diretamente aos painis, sem a necessidade de
baterias. Sempre que houver sol pleno incidindo sobre os
painis a bomba ser acionado, como mostra no esquema na
Figura 8 (ENERGIA PURA, 2013).
Figura 8 - Bombeamento de gua Atravs da Energia Solar
Fonte: Energia Pura
D. Postes Solares
Os postes solares so independentes, sustentveis e
duradouros, alm de possuir alta qualidade e garantir o
retorno financeiro. Este modelo de poste ideal para
iluminao pblica, viria, condomnios entre outras
aplicaes.
Por ser totalmente independente da rede eltrica, no gera
conta de luz e no exige fiao para se instalar, podendo ser
implantado em locais afastados da rede.
O sistema de iluminao pblica fotovoltaica composto,
no mnimo, por quatro itens: mdulo solar, controlador de
carga, bateria e inversor, alm, do poste conforme
apresentado na Figura 9. A potncia em cada poste pode
chegar a uma 50 W a 290 W, onde so instalados, no
mximo, dois mdulos fotovoltaicos (INFRAESTRUTURA
URBANA, 2011).
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Figura 9 - Postes Solares
Fonte: Infraestrutura Urbana
E. Carro Movido a Energia Solar
Chamado de C-Max Energi Solar da Ford, um carro
movido a energia solar, funciona com uma lente especial
chamada de Fresnel, que envia a luz direto para as clulas
solares, ao mesmo tempo em que aumenta em 8 vezes o seu
impacto. Sendo que em dias nublados, o proprietrio poder
recorrer recarga plug-in.
O modelo tem autonomia de 998 km com o menor
consumo da categoria, equivalente a 42,5 km/l. Por usar
energia renovvel, ele tambm reduz em cerca de quatro
toneladas por ano as emisses de gases de efeito estufa
(QUATRO RODAS, 2014).
Figura 10 - Carro Movido a Energia Solar
Fonte: Quatro Rodas
III. CONCLUSO
Como descrito no decorrer do trabalho o Brasil possui um
grande potencial para a gerao de energia eltrica solar, por
estar em um locar onde o nvel de radiao solar
consideravelmente bom.
O principal problema ainda so os custos para a
implantao e construo dos painis fotovoltaicos, mas com
crescente desenvolvimento dos componentes que compem o
sistema e com a ajuda das novas tecnologias o valor est
decaindo.
Porm mesmo com valores elevados para a fabricao dos
painis solares vrias aplicaes esto utilizando essa fonte
de energia renovvel que vem buscando minimizar os
impactos causados ao meio ambiente.
REFERNCIAS
ANEEL. Energia Solar. ANEEL. Disponivel em: . Acesso em: 22
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BRAGA, R. P. Energia Solar Fotovoltaica: Fundamentos e Aplicaes.
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COLLETTA, D. D. Brasil faz Placa Solar Mais Eficiente a Custos
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. Acesso em: 22 Agosto 2015.
ECODESENVOLVIMENTO. Arquitetura e Construo. EcoDesenvolvimento,
2014. Disponivel em:
. Acesso em: 20 Agosto 2015.
ENERGIA PURA. Vantagens da Energia Solar para Bombeamento de
gua. Energia Pura, 2013. Disponivel em: . Acesso em: 20 Agosto
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Disponivel em: . Acesso em: 20 Agosto
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NEOSOLAR ENERGIA. Iversores ou Conversores. Neosolar Energia.
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PEREIRA, E. B. et al. Atlas Brasileiro de Energia Solar. INPE.
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QUATRO RODAS. Sustentabilidade - Ford Mostra C-MAX Solar Energi
Concept. Quatro Rodas, 2014. Disponivel em: . Acesso em: 21 Agosto
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Manole, 2011. ISBN 978-85-204-3039-2.
URBANETZ, J. Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Redes de
Distribuio Urbanas: sua Influncia na
Qualidade de Energia Eltrica e Anlise dos Parmetros
que Possam Afetar a Conectividade. Universidade Federal de Santa
Catarina. Florianpolis - SC, p. 189. 2010
