4. Conversão indireta da radiação solar em eletricidade
SISTEMAS TERMOSOLARES
Sistema de Receptor Central - Torres de Potência - Princípio de Funcionamento
5. Conversão indireta da radiação solar em eletricidade
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTEs Termossolares è Ciclo Rankine
UTE BARSTOW
Heliostatos 1818
Área - heliostato 39,9 m2
Área total 291.000 m2
Potência 42 MW
Altura da torre 77,1 m
Receptor
24 painéis de
13,7 m de
altura, cada
painel tem 12,7
mm de
diâmetro
Diâmetro do
Receptor
7 m
6. Conversão indireta da radiação solar em eletricidade
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTEs Termossolares Parabólicas è Ciclo Rankine
§ Nestas centrais não
existe uma torre solar
concentrada, mas,
espelhos parabólicos
(CSP) com dutos de sal
líquido que recebem o
calor solar e, através de
conexões série-paralelo,
levam o sal líquido para
o Ciclo de Rankine.
Fonte: CSP Solana
7. Conversão indireta da radiação solar em eletricidade
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTE Termossolar Parabólica – CSP Solana – Arizona/EUA
Fonte: CSP Solana
UTE CSP Solana
Concentradores
parabólicos
50.400
Área - concentrador 99,75 m2
Área total da planta 7,72 km2
Potência 280 MW
Energia 1,2 TWh
Fator de capacidade (com
armazenamento de
energia)
0,49
10. 10
O recurso solar: características
Energia recebida pela terra: 1,5125 1018 kWh / ano de energia
Radiação solar: Radiação eletromagnética que se propaga a
velocidade de 300.000 km/s
l = Constante solar
Quantidade de
energia que incide
numa superfície
unitária, normal aos
raios solares, por
unidade de tempo,
numa região situada
no topo da
atmosfera
l = 1367 W / m2
´
11. RADIAÇÃO SOLAR NA SUPERFÍCIE TERRESTRE
Condições atmosféricas ótimas:
• Ao nível do mar = 1kW/m2;
• A 1000 metros de altura = 1,05 kW/ m2;
• Nas altas montanhas = 1,1 kW/ m2;
• Fora da atmosfera = 1,367 kW/ m2.
Variabilidade da radiação solar
É função:
• da alternância de dias e noites;
• das estações do ano;
• dos períodos de passagem de nuvens.
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12. 12
ENERGIA SOLAR - Características
Instrumentos de medida:
Piranômetro
Mede a radiação global
Piroeliômetro –
mede a radiação
direta normal
Heliógrafo – mede
número de horas de
insolação
13. 13
Local Radiação solar
kWh/m2- anual
Europa Ocidental - sul 1500
Europa Ocidental - norte 800 - 1200
Deserto do Saara 2600
Brasil – região norte 1752 - 2190
Radiação solar em algumas regiões
Manual de Engenharia para
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE –
CRESESB
16. 16
Tecnologia das células fotovoltaicas
Em função do material semicondutor utilizado no processo de fabricação, as células
fotovoltaicas podem ser classificadas em quatro subcategorias
18. 18
Fatores limitantes do processo de conversão
• Espectro de sua radiação – ele se espalha em uma ampla faixa e apenas a
parcela com comprimento de onda inferior a 1 micro.m é capaz de excitar os
elétrons em células de silício
• Cada fóton só consegue excitar um elétron. Portanto, para fótons com energia
superior a energia do gap, haverá um excesso de energia que será convertida
em calor.
• Mesmo que os elétrons sejam excitados, existe uma probabilidade de que
estes não sejam coletados, e não contribuam para a corrente. A tecnologia da
fabricação de células fotovoltaicas, tenta reduzir ao máximo este efeito.
• Para células de silício, o limite teórico da conversão da radiação solar em
eletricidade é 27%.
19. MÓDULO - ARRANJO DAS CÉLULAS
Diodo de
Bloqueio
Diodo
Bypass
Células
V1
V2
V3
I1 I2
I
0,4 volts
V
V = V1 +V2 + V3 + ..... Vn
I = I1 + I2 + .... In
20. 20
Curvas I – V de duas células fotovoltaicas de silício cristalino conectadas (a) em
série e (b) em paralelo.
Manual de Engenharia para
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE –
CRESESB
22. Sistemas fotovoltaicos
A composição dos componentes e tipos utilizados depende do tipo de aplicação.
ØAplicação autônoma
ØAplicação conectada à rede
Para atingir o nível de tensão e corrente
necessários para alimentação das cargas
e/ou conexão com rede é feita uma
associação série / paralela dos módulos
constituindo em um arranjo.
23. Classificação de sistemas fotovoltaicos (SF)
Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em duas categorias
principais: Isolados e conectados à rede elétrica
Sistemas isolados: A geração de energia é usada para o atendimento de uma
unidade consumidora não conectada à rede elétrica de distribuição de energia.
Estes sistemas em geral, necessitam de algum tipo de armazenamento de
energia .
Normalmente são usadas baterias eletroquímicas, sendo estas necessárias para
complementar a geração fotovoltaica em períodos de baixa incidência de
radiação solar e períodos noturnos.
24. Sistemas conectados à rede elétrica: São aqueles em que a energia elétrica gerada é
entregue a rede elétrica de energia. Podem ser classificados em :
Sistemas de pequeno porte: Micro ou minigeração de energia instaladas nas
edificações dos consumidores e conectadas à rede de distribuição da Concessionária
de energia. Estes consumidores são proprietários do SF.
Sistemas de médio/grande porte: Usinas solares pertencentes às Empresas geradoras de
energia e conectadas à rede de distribuição ou transmissão de energia conforme a potência
instalada.
Classificação de sistemas fotovoltaicos (SF) - continuação
Manual de Engenharia de Sistemas Fotovoltaicos
GS – Grupo de trabalho de energia solar
25. Sistemas híbridos
São sistemas constituídos por mais de um tipo de fonte de energia e de
elementos armazenadores.
Exemplos:
§ Solar – eólico
§ Solar eólico-baterias
§ Solar - Grupo diesel
§ Solar- eólico – bateria
– Diesel
§ Solar- eólico -
hidráulico
26. 26
Estruturas de suporte com módulos do
sistema Fotovoltaico formando cobertura do
estacionamento – Conectado à rede –
150kWp
IEE - USP
Exemplo de sistema (GD) conectada à rede elétrica - USP
Gerador fotovoltaico instalado no
solo e eletrocentro – 156kWp
27. Sistema Fotovoltaico - (156 kWp)
O sistema BAPV está localizado na biblioteca Brasiliana Guita e José Mindlin na
Cidade Universitária.
28. Sistema Fotovoltaico e Sistema de Armazenamento de Energia
(BESS)
Escola Politecnica da USP – Predio do Bienio
Projeto de P&D Aneel – Enel
Usina FV
100 kWpico
BESS – Litio Ion
100 kW e 100 kWh
29. Usina geradora solar fotovoltaica Centralizadas no Brasil
Usina - Potências na ordem dos MW
https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/
