O FUTURO DA ENERGIA ALTERNATIVA: CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

O Sol como principal fonte, possibilitou o surgimento de painéis fotovoltaicos a fim de contribuir com a economia na geração de energia das formas convencionais (energia hidráulica, térmica ou nuclear), bem como reduzir os impactos ambientais com as construções utilizadas para as mesmas. Este trabalho busca apresentar as características e funcionalidades da energia solar junto com sua eficiência e impacto gerado na sociedade moderna. PALAVRAS-CHAVE: Energia solar, sustentabilidade, sol, célula fotovoltaica. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 6 2 – REFERENCIAL TEÓRICO 7 2. – Eletrificação rural 15 2. – Refrigeração de vacinas 16 2. – Estação remota para monitoramento 16 2. – Proteção catódica de estruturas metálicas enterradas 16 2. – Suprimento de energia para estações remotas 17 2. Sendo assim, este sistema poderia ser aplicado principalmente em regiões remotas onde a rede de distribuição ainda não alcançou.

Além disso, o aproveitamento da energia gerada é praticamente total e o excedente é repassado para a concessionária, resultando em créditos ao proprietário. Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta os princípios da utilização e as vantagens da energia proveniente da luz solar, tendo como embasamento literaturas (RÜTHER, 2004; PINHO 2014; GALDINO, 2014) e pesquisas desenvolvidas a fim de acrescentar conteúdo ao estudo, uma vez que este é tido como relativamente novo no cenário de matrizes energéticas renováveis. Será abordada como um referencial teórico onde serão extraídos pontos relevantes ao tema apresentado, justificando as ações apresentadas. A análise e discussão sobre tais questões devem ser feitas procurando elucidar os pontos mais importantes e promover maior interação sobre o assunto uma vez que tal tecnologia está em fase de estudos e desenvolvimento constante.

– Efeito Fotovoltaico A energia solar fotovoltaica é definida como a energia gerada através da conversão direta da radiação solar em eletricidade. Isto se dá, por meio de um dispositivo conhecido como célula fotovoltaica que atua utilizando o princípio do efeito fotoelétrico ou fotovoltaico (IMHOFF,2007). Segundo Severino e Oliveira (2010), o efeito fotovoltaico é gerado através da absorção da luz solar, que ocasiona uma diferença de potencial na estrutura do material semicondutor. Nascimento (2014, p. afirma que “Uma célula fotovoltaica não armazena energia elétrica. Os fótons de luz incidentes na célula se chocam com os elétrons, iniciando a condução elétrica, fluindo da camada “P” para a camada “N”. Enquanto houver luz incidindo a placa, haverá condução e a intensidade da corrente irá variar na mesma proporção que a luz incidente (Figura 1).

Figura 1: Junção PN de uma célula fotovoltaica. Fonte: Solenerg Engenharia) 2. – Tecnologias e sistemas Devido ao crescente investimento em tecnologias sustentáveis, vários sistemas fotovoltaicos têm sido desenvolvidos para melhorar a eficiência e durabilidade dos painéis fotovoltaicos. Neste processo, o cristal recebe pequenas quantidades de boro formando um semicondutor dopado do tipo “N”. A esse semicondutor, após seu corte, é introduzido impurezas do tipo “N”, expostas a vapor de fósforo em fornos com altas temperaturas, garantindo confiabilidade e eficiência aos produtos (CEPEL & CRESESB, 2004; CEMIG, 2012). Devido sua confiabilidade, alta eficiência e tecnologia, estas células são as mais utilizadas atualmente. Algumas unidades comercializadas apresentam um rendimento de até 16%. O rendimento explica a porcentagem de energia solar que é transformada em energia elétrica e o restante é dissipado sob forma de calor ou refletido.

– Células de filmes finos O grande objetivo é o de desenvolver técnicas alternativas ao silício monocristalino e policristalino, que tenham menores custos de aquisição, de mesma confiabilidade, vida útil e eficiência. Em comparação às demais tecnologias fotovoltaicas, os filmes finos apresentam a grande vantagem de consumir menos matéria prima e menos energia em sua fabricação, tornando muito baixo o seu custo. Além disso, a reduzida complexidade na fabricação torna mais simples os processos automatizados, favorecendo sua produção em grande escala (VILLALVA & GAZOLI, 2012). As células de filmes finos se encontram na segunda geração de classificação das células fotovoltaicas, onde se divide entre silício amorfo (a-Si), disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) e telureto de cádmio (CdTe).

Hoje o a-Si tem custo inferior à metade do custo da tecnologia convencional do silício. Além disso, ela funciona como uma referência de c. c. para os inversores da rede do sistema isolado (Figura 4). A configuração de sistema isolado é indicada para instalações cujo fator climático seja bastante favorável, ou com um custo relativamente inferior à opção de “ligação à rede” ou ainda quando é expressa a intenção de preservar o meio ambiente, optando por uma alternativa sustentável. Figura 5: Esquema básico de sistema isolado. De acordo com Braga (2008): “Comparando – se o custo de bombas d’água utilizando geração fotovoltaica com sistemas a diesel, as “bombas solares” são, geralmente, consideradas mais baratas, para vazões menores que 50 m³ por dia e alturas manométricas menores que 20 metros (muito embora isto varie com as condições locais, níveis de insolação diário e custo do combustível)”.

Podem ser instalados de modo direto (o painel fornece energia diretamente à bomba enquanto houver incidência de raios solares no arranjo) e indireto (uso de controladores de carga e baterias que permitem armazenar energia para uso posterior). Figura 6: Bombeamento de água por sistemas fotovoltaicos (Fonte: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering) 2. – Eletrificação rural A dificuldade de transporte e acesso a comunidades remotas, torna impraticável a distribuição de energia elétrica em tais regiões. Tipicamente, é utilizada a iluminação através de lampiões a querosene ou velas. A proteção catódica se baseia no conceito de que se houver impedimento da perda de elétrons no metal enterrado, não haverá corrosão. Nesse caso, a energia fotovoltaica produzida irá gerar uma tensão maior do que o potencial de oxidação.

– Suprimento de energia para estações remotas Braga (2014) explicou a utilização em estações remotas da seguinte maneira: Sistemas fotovoltaicos estão há muitos anos sendo usados para fornecer energia para a área de telecomunicações devido à sua simplicidade e reduzida manutenção. A confiabilidade das fontes de energia para a maioria das aplicações nesta área é bastante crítica e a disponibilidade deve ser muito alta. Geralmente estes sistemas necessitam de baixa potência e são instalados em áreas remotas com acesso limitado e, normalmente, com severas condições climáticas (vento, maresia, etc. Dessa maneira a preocupação por métodos sustentáveis de produção de energia vêm sido discutida cada vez mais por entidades governamentais e pela sociedade a fim de se obter melhores resultados na produção de energia limpa.

Fontes alternativas de energia se fazem absolutamente necessárias, principalmente a energia solar fotovoltaica que é acessível a praticamente qualquer região do planeta em que haja um nível mínimo de incidência radioativa e de calor. Seu alto grau de confiabilidade e flexibilidade permite acesso em locais remotos onde não é possível instalar outros meios de transmissão de energia elétrica. Portanto, o alto investimento e apoio tanto social quando governamental devem ser intensificados cada vez mais, elevando os níveis de desenvolvimento das tecnologias atuais para que se alcancem resultados mais promissores e que impactem efetivamente no custo e na ampliação do uso de geradores de energia solar fotovoltaica. ­ – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA ALVARENGA, Carlos Alberto. FADIGAS, E. A. F. A. Dimensionamento de fontes fotovoltaicas e eólicas com base no índice de perda de suprimento e sua aplicação para atendimento à localidades isoladas.

Energia Solar Fotovoltaica: Uma breve revisão. Revista virtual de química. Niterói, RJ, vol. n. p. T. De. Funcionamento e aplicação de células fotovoltaicas de terceira geração. f. Dissertação de Mestrado – Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra, 2011.