relatório TCC (Sistemas Solar Fotovltaico)

8/7/2019 relatrio TCC (Sistemas Solar Fotovltaico)

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UNIDADE INTEGRADA SESI/SENAI DE NIQUELNDIA

EDSLEI PAES

MAYKON BRAGA

NATALIA DE SOUZA

WEDER RIBEIRO

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE TCNICO EM ELETROTCNICA DA UNIDADE

INTEGRADA SESI/SENAI DE NIQUELNDIA COMO

PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA

A OBTENO DO TTULO DE

TCNICO EM ELETROTCNICA

NIQUELNDIA-GO

JULHO DE 2010


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EDSLEI PAES

MAYKON BRAGA

NATALIA DE SOUZA

WEDER RIBEIRO

Energia solar fotovoltaica, Niquelndia 2010.

(SENAI, tcnico, Eletrotcnica, 2010).

Trabalho de concluso de curso

Unidade Integrada SESI SENAI Niquelndia


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OBJETIVO

O trabalho a ser apresentado tem como objetivo o incentivo a

implantao do sitema de energia eletrica fotovoltaica, seja ele ligado rede,

autonomo ou hibrido; a divulgao de seus benficios; melhorar as informaes

e compreeno desse sistema de gerao de energia.


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1.0- Introduo

A crise energtica e a busca por energias renovveis tm reacendido

o debate sobre fontes alternativas de energia. Nesses debates a energiasolar vem ganhando cada vez mais espao, uma vez que de facil

implantao, possui custo de manuteno baixo, uma fonte renovavel e

ideal para locais onde as radiaes solares so abundantes.Mas no Brasil,

pas que pela rea, geografia e localizao, entre outros fatores,

potencialmente favorvel para o desenvolvimento de sistemas fotovoltaicos,

existe um atraso nesta rea em relao a outros pases.

O avano da tecnologia vem trazendo inovaes na fabricao de

produtos para sistemas de energia solar contribuindo para que o preo desses

produtos diminua e a energia solar se torne mais acessvel.

A radiao solar, juntamente com outros recursos secundrios de

alimentao, so responsveis por grande parte da energia renovvel

disponvel na terra. Apenas uma minscula frao da energia solar

disponvel utilizada.

A energia captada do Sol e devidamente acondicionada para sua

utilizao uma das tecnologias mais importantes para o desenvolvimento

sustentvel. Sua utilizao de altssimo interesse para aqueles que visam

um mundo equilibrado, ecologicamente correto, sem agresso natureza.
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2.0- Conceito de energia solar

Energia solar a designao dada a qualquer tipo de captao de

energia luminosa (e, em certo sentido, da energia trmica) proveniente do sol,

e posterior transformao dessa energia captada em alguma forma utilizvel

pelo homem, seja diretamente para aquecimento de gua ou ainda como

energia eltrica ou mecnica.

No seu movimento de translao ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410

W/m de energia, medio feita numa superfcie normal (em ngulo reto) com o

Sol. Disso, aproximadamente 19% absorvido pela atmosfera e 35%

refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte daenergia solar est na forma de luz visvel e luz ultravioleta.

3.0- Caractersticas da Energia Captada da Luz Solar

A gerao de energia eltrica atravs da luz se d atravs do uso de

clulas fotossensveis ou comumente chamadas de clulas solares, que

agrupadas em mdulos ou painis compem os painis solares fotovoltaicos.

Um sistema composto pelo painel, controlador de carga, acumulador e

acessrios, denominado como Gerador Fotovoltaico.

Os geradores fotovoltaicos so muito seguros e simples, no

necessitam do controle humano funcionam automaticamente e uma vez

adequadamente instalados, no causam acidentes que possam trazer danos.

Geram energia na presena da luz; Necessariamente no precisam daincidncia direta da luz solar, mas recomendvel para se obter o melhor

rendimento do painel. Isto significa que h gerao eltrica mesmo em dias

nublados;

O rendimento se altera, conforme h maior ou menor intensidade da luz.

A gerao s se interrompe na reduo quase total de luz. (ex.: noite).

A corrente gerada de forma contnua e pode ser guardada em

acumuladores eltricos (baterias), para uso quando necessrio.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Transla%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ultravioletahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Transla%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ultravioleta


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O sistema modular, ou seja, vrios mdulos podem ser conectados

entre si, fornecendo a quantidade de energia necessria para o uso, podendo

ser expandida, reduzida ou transferida de local conforme uma nova

necessidade. No h limite da capacidade de gerao.

4.0- Mdulos solares

Painis ou mdulos solares fotovoltaicos so dispositivos utilizados para

converter a energia da luz do Sol em energia eltrica. Os painis solares

fotovoltaicos so compostos por clulas solares, assim designadas j que

captam, em geral, a luz do Sol. Estas clulas so, por vezes, e com maior

propriedade, chamadas de clulas fotovoltaicas, ou seja, criam uma diferenade potencial eltrico por ao da luz (seja do Sol ou no). As clulas solares

contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do sol e fazem a

corrente eltrica fluir entre duas camadas com cargas opostas.

4.1- Teoria e Construo

O silcio cristalino e o arsenieto de glio so os materiais mais

frequentemente utilizados na produo de clulas solares. Os cristais dearsenieto de glio so produzidos especialmente para usos fotovoltaicos, mas

os cristais de silcio tornam-se uma opo mais economica, at porque so

tambm produzidos com vista sua utilizao na indstria da microeletrnica.

O silcio policristalino tem uma percentagem de converso menor, mas

comporta custos reduzidos.

O cristal depois de crescido e dopado com boro, cortado em

pequenos discos, polidos para regularizar a superfcie, a superfcie frontal dopada com fsforo, e condutores metlicos so depositados em cada

superfcie: um contacto em forma de pente na superfcie virada para o Sol e

um contacto extenso no outro lado. Os painis solares so construdos

dessas clulas cortadas em formas apropriadas, protegidas da radiao e

danos ao manusear pela aplicao de uma capa de resina ou vidro de alta

transparncia com resistncia a intempries: tempestade, neve, granizo,

salinidade, umidade e poeira, e cimentada num substrato (seja um painelrgido ou um flexvel).Costumeiramente so fornecidos emoldurados em
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Solhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADciohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Arsenieto_de_g%C3%A1liohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Microeletr%C3%B4nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Dopagemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Borohttp://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Condutorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Solhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADciohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Arsenieto_de_g%C3%A1liohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Microeletr%C3%B4nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Dopagemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Borohttp://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Condutor


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perfil de alumnio e contm terminais de conexo. As conexes eltricas

so feitas em srie e em paralelo, conforme se queiram obter maior tenso

ou intensidade. A capa que protege deve ser um condutor trmico, pois a

clula aquece ao absorver a energia infravermelha do Sol, que no

convertida em energia eltrica. Como o aquecimento da clula reduz a

eficincia de operao desejvel reduzir este calor. O resultante desta

construo chamado painel solar.

A energia proveniente do painel em corrente contnua (CC) e pode

alimentar diretamente equipamentos que utilizam desta propriedade,

carregando baterias simultaneamente.

4.2- Clula Fotoeltrica

Clulas fotoeltricas ou fotovoltaicas so dispositivos capazes de

transformar a energia luminosa, proveniente do Sol ou de outra fonte de luz,

em energia eltrica. Uma clula fotoeltrica pode funcionar como geradora de

energia eltrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a

intensidade luminosa.

Clulas geradoras de energia so chamadas tambm de "clulas

solares", por se aproveitarem principalmente da luz solar para gerar energia

eltrica. Atualmente, as clulas solares comerciais ainda apresentam uma

baixa eficincia de converso, da ordem de 16%. Existem clulas fotovoltaicas

com eficincias de at 28%, fabricadas de arsenieto de glio, mas o seu alto

custo limita a produo dessas clulas solares para o uso da indstria espacial.

Por no gerar nenhum tipo de resduo, a clula solar considerada uma

forma de produo de energia limpa, sendo alvo de estudos em diversos

institutos de pesquisa ao redor do mundo. A luz solar produz at 1.000 Watts

de energia por metro quadrado, o que representa um enorme potencial

energtico.

A primeira gerao fotovoltaica consiste numa camada nica e degrande superfcie p-n dodo de juno, capaz de gerar energia elctrica
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utilizvel a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar.

Estas clulas so normalmente feitas utilizando placas de silcio. A primeira

gerao de clulas constituem a tecnologia dominante na sua produo

comercial, representando mais de 86% do mercado.

A segunda gerao de materiais fotovoltaicos est baseada no uso de

filmes finos de semi-condutores. A vantagem de utilizar estes filmes a de

reduzir a quantidade de materiais necessrias para as produzir, bem como de

custos. Atualmente (2006), existem diferentes tecnologias e materiais

semicondutores em investigao ou em produo de massa, como o silcio

amorfo, silcio poli-cristalino ou micro-cristalino, telureto de cdmio e Cobre-

ndio-Glio-Selnio ("CIGS"). Tipicamente, as eficincias das clulas solares defilme fino so baixas quando comparadas com as clulas tradicionais de silcio

cristalino, mas os custos de manufactura so tambm mais baixos, pelo que se

pode atingir um preo de instalao mais reduzido por watt. Outra vantagem da

reduzida massa o menor suporte necessrio quando se colocam os painis

nos telhados e permite arrum-los e disp-los em materiais flexveis, como os

texteis, plsticos ou integrao direta nos edifcios.

A terceira gerao fotovoltica muito diferente das duas anteriores,

definida por utilizar semicondutores quer dependam da juno p-n para separar

partculas carregadas por fotogesto. Estes novos dispositivos incluem clulas

fotoelectroqumicas e clulas de nanocristais.

Ao conjunto de clulas fotoelctricas chama-se Placa Fotovoltaica cujo

uso hoje bastante comum em lugares afastados da rede eltrica

convencional. Existem placas de vrias potncias e tenses diferentes para osmais diversos usos. Em residncias rurais algumas empresas concessionrias

de distribuio usam placas de 75 W de pico e 12 V para guardar energia em

baterias de 100 Ah. Este sistema fotovoltaico gera energia suficiente para

iluminar uma residncia com 3 lmpadas de 9W e uma tomada para rdio ou

TV de 6".

O termo "clula fotoeltrica" tambm usado para componentes

eletrnicos capazes de medir a intensidade luminosa, traduzindo-a em uma
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADciohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGShttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGShttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADciohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGShttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGS


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corrente eltrica proporcional. Incluem-se nesta categoria os fotodiodos,

fototransistores, LDRs (resistores dependentes de luz, base de sulfeto de

cdmio), fotoclulas de selnio e outros. Uma aplicao tpica destes sensores

de luz em fotmetros, usados para medir a iluminao de uma cena a ser

fotografada.

4.2.1- Efeito fotovoltaico

O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por

Edmond Becquerel. Entretanto, s aps 1883 que as primeiras clulas

fotoeltricas foram construdas, por Charles Fritts, que cobriu o selnio

semicondutorcom uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar

junes.

Os mdulos so compostos de clulas solares fabricadas com material

semicondutores de eletricidade, na maioria das vezes utilizam o silcio, que

possui caractersticas intermdias entre um condutor e um isolante.

O silcio apresenta-se normalmente como areia. Atravs de mtodos

adequados obtm-se o silcio em forma pura. O cristal de silcio puro nopossui eletrons livres e portanto um mau condutor eltrico. Para alterar isto

acrescentam-se porcentagens de outros elementos. Este processo denomina-

se dopagem. Mediante a dopagem do silcio com o fsforo obtm-se um

material com eletrons livres ou material com portadores de carga negativa

(silcio tipo N). Realizando o mesmo processo, mas acrescentando Boro ao

invs de fsforo, obtm-se um material com caractersticas inversas, ou seja,

dfice de electres ou material com cargas positivas livres (silcio tipo P).

Cada clula solar compe-se de uma camada fina de material tipo N e

outra com maior espessura de material tipo P (ver Figura 1).

Separadamente, ambas as capas so eletricamente neutras. Mas ao

serem unidas, exatamente na unio P-N, gera-se um campo eltrico devido aos

electres do silcio tipo N que ocupam os vazios da estrutura do silcio tipo P.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fotodiodohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fototransistorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/LDRhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sel%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B4metrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B4metrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fotografiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/1839http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Edmond_Becquerel&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Fritts&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Sel%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ourohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fotodiodohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fototransistorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/LDRhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sel%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B4metrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fotografiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/1839http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Edmond_Becquerel&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Fritts&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Sel%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ouro


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Figura 1

Ao incidir a luz sobre a clula fotovoltaica, os fotons que a integram

chocam-se com os eltrons da estrutura do silcio dando-lhes energia e

transformando-os em condutores. Devido ao campo eltrico gerado na unio P-

N, os eltrons so orientados e fluem da camada "P" para a camada "N".

Por meio de um condutor externo, liga-se a camada negativa positiva.

Gera-se assim um fluxo de eltrons (corrente elctrica) na conexo. Enquanto

a luz continua a incidir na clula, o fluxo de eltrons manter-se-. A intensidade

da corrente gerada variar proporcionalmente conforme a intensidade da luz

incidente.

Cada mdulo fotovoltaico formado por uma determinada quantidade de

clulas conectadas em srie. Como se viu anteriormente, ao unir-se a camada

negativa de uma clula com a positiva da seguinte, os eltrons fluem atravs

dos condutores de uma clula para a outra. Este fluxo repete-se at chegar

ltima clula do mdulo, da qual fluem para o acumulador ou a bateria. Cada

eltron que abandona o mdulo substitudo por outro que regressa do

acumulador ou da bateria. O cabo da interconexo entre mdulo e bateria

contem o fluxo, de modo que quando um eltron abandona a ltima clula do

mdulo e encaminha-se para a bateria outro eltron entra na primeira clula a

partir da bateria. por isso que se considera inesgotvel um dispositivo

fotovoltaico. Produz energia elctrica em resposta energia luminosa que entra

no mesmo.

Deve-se esclarecer que uma clula fotovoltaica no pode armazenar energia

elctrica.


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4.3- Principais tipos de clulas fotoeltricas

As principais tecnologias de fabricao de clulas fotoeltricas utilizadas

atualmente.

Silcio Cristalino (c-Si)

a tecnologia mais empregada no mercado atualmente, com uma

participao de 95% do mercado de clulas fotoeltricas. Atualmente apresenta

um rendimento de 15 a 21% em suas clulas; painis solares feitos de clulas

de silcio cristalino tem rendimento de 13 a 17%.

Silcio Monocristalino (m-Si)

O silcio monocristalino o material mais usado na composio das clulas

fotovoltaicas, atingindo cerca de 60% do mercado. A uniformidade da estrutura

molecular resultante da utilizao de um cristal nico ideal para potenciar o

efeito fotovoltaico. As clulas monocristalinas foram as primeiras a serem

elaboradas a partir de um bloco de silcio cristalizado num nico cristal.Apresentam-se sob a forma de placas redondas, quadradas ou pseudo

quadradas Contudo, apresentam dois inconvenientes:

Preo elevado;

Elevado perodo de retorno do investimento.

Silcio Policristalinas (p-Si)

O silcio policristalino, constitudo por um nmero muito elevado depequenos cristais da espessura de um cabelo humano, dispe de uma quota

de mercado de cerca de 30%. As descontinuidades da estrutura molecular

dificultam o movimento de eltrons e encorajam a recombinao com as

lacunas, o que reduz a potncia de sada. O processo de fabricao mais

barato do que o do silcio cristalino.

Silcio Amorfo (a-Si)
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sil%C3%ADcio_Cristalino&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solarhttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sil%C3%ADcio_Amorfo&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sil%C3%ADcio_Cristalino&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solarhttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sil%C3%ADcio_Amorfo&action=edit&redlink=1


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As clulas amorfas so compostas por um suporte de vidro ou de outra

matria sinttica, na qual deposta uma camada fina de silcio (a organizao

dos tomos j no regular como num cristal). O rendimento deste tipo de

clulas mais baixo do que nas clulas cristalinas mas, mesmo assim, a

corrente produzida razovel.

A sua gama de aplicaes so os pequenos produtos de consumo como

relgios, calculadoras, mas podem tambm ser utilizadas em instalaes

solares. Apresentam como vantagem o fato de reagirem melhor luz difusa e

luz fluorescente e, portanto, apresentarem melhores desempenhos a

temperaturas elevadas.

Participao de cerca de 3,7% do mercado de clulas fotoeltricas, tem

rendimento de cerca de 7%.

CIGS

Nome comercial para clulas de filme fino fabricadas com Cu(In,Ga)Se2.

Participao de 0,2% do mercado de clulas fotoeltricas e rendimento de

13%. Atualmente sofre problemas com o abastecimento de ndio para sua

produo, visto que 75% de todo o consumo do material no mundo se d na

fabricao de monitores de tela plana, como LCDs e monitores de plasma.

Arseneto de Glio (GaAs)

Atualmente a tecnologia mais eficinte empregada em clulas solares, com

rendimento de 28%. Porm, seu custo de fabricao extremamente alto,

tornando-se proibitivo para produo comercial, sendo usado apenas em

painis solares de satlites artificiais.

Telureto de Cdmio (CdTe)

Participao de 1,1% do mercado de clulas fotoeltricas, uma tecnologia

que emprega filmes finos de telureto de cdmio. Apresenta pouco apelo

comercial devida alta toxicidadedo cdmio.

4.4-

Aplicaes dos Painis Solares
http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGShttp://pt.wikipedia.org/wiki/Filme_finohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndio_(elemento_qu%C3%ADmico)http://pt.wikipedia.org/wiki/LCDhttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Monitor_de_plasma&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Arsenieto_de_g%C3%A1liohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificialhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificialhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%BAriohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Filme_finohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Telureto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Toxicidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Toxicidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_Solar_tipo_CIGShttp://pt.wikipedia.org/wiki/Filme_finohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndio_(elemento_qu%C3%ADmico)http://pt.wikipedia.org/wiki/LCDhttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Monitor_de_plasma&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Arsenieto_de_g%C3%A1liohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificialhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%BAriohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Filme_finohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Telureto_de_c%C3%A1dmiohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Toxicidade


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4.4.1- Aplicaes de baixa-potncia

Os painis solares contribuem ainda muito pouco para a produo

mundial eltrica, o que atualmente se deve ao custo porwatt ser cerca de dezvezes maior que o dos combustveis fsseis. Tornaram-se rotina em algumas

aplicaes, tais como as baterias de suporte, alimentao de boias, antenas,

dispositivos em estradas ou desertos, crescentemente em parqumetros e

semforos, e de forma experimental so usados para alimentar automveis em

corridas como a World Solar Challenge atravs daAustrlia. Programas em

larga escala, oferecendo reduo de impostos e incentivos, tm rapidamente

surgido em vrios pases, entre eles a Alemanha, Japo, Estados Unidos e

Portugal.

4.4.2- Painis solares no espao

Provavelmente o uso mais bem sucedido de painis solares em

veculos espaciais, incluindo a maioria das naves que orbitam a Terra e Marte,

e naves viajando rumo a regies mais internas do sistema solar.

Atualmente, a energia solar, alm de usada para propulso, tem sido

utilizada em satlites artificiais que orbitam outros planeta s. Como exemplo,

as sondas Magellan em rbita de Vnus, e a Mars Global Surveyor, de Marte

fazem uso da energia solar, da mesma forma que muitos artefatos que orbitam

a Terra, como o Telescpio Espacial Hubble. Para misses futuras,

desejvel reduzir a massa dos painis solares e aumentar a potncia gerada

por unidade de rea. Isto reduzir a massa total da nave, e possibilitar

operaes a distncias maiores do Sol. A sonda espacial Rosetta, lanada em2 de maro de 2004, usar painis solares nas proximidades de Jpiter(5,25

UA); anteriormente, o uso mais distante de painis solares foi com a

espaonave Stardust, distncia de 2 UA.

4.5- Caractersticas tcnicas dos mdulos

A norma europeia Standard EN 50380 especifica quais as caractersticas

tcnicas que os fabricantes devem apresentar nas folhas descritivas das
http://pt.wikipedia.org/wiki/Watthttp://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssilhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Desafio_Solar_Mundialhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Austr%C3%A1liahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Austr%C3%A1liahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanhahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://pt.wikipedia.org/wiki/Portugalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Martehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Magellanhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mars_Global_Surveyorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Martehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Telesc%C3%B3pio_Espacial_Hubblehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Massahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Rosettahttp://pt.wikipedia.org/wiki/2_de_mar%C3%A7ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/2004http://pt.wikipedia.org/wiki/J%C3%BApiterhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_astron%C3%B4micahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Stardust_(sonda_espacial)http://pt.wikipedia.org/wiki/Watthttp://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssilhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Desafio_Solar_Mundialhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Austr%C3%A1liahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanhahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://pt.wikipedia.org/wiki/Portugalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Martehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Magellanhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mars_Global_Surveyorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Martehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Telesc%C3%B3pio_Espacial_Hubblehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Massahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Rosettahttp://pt.wikipedia.org/wiki/2_de_mar%C3%A7ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/2004http://pt.wikipedia.org/wiki/J%C3%BApiterhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_astron%C3%B4micahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Stardust_(sonda_espacial)


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caractersticas dos mdulos fotovoltaico. Nem todos os fabricantes respeitam

esta norma, no fornecendo todas as caractersticas tcnicas que a norma

impe, que so:

Potncia nominal de pico;

Tenso no ponto de potncia mxima;

Corrente no ponto de potncia mxima;

Tenso em circuito aberto;

Corrente em curto-circuito;

Coeficiente de variao da tenso em funo da temperatura;

Coeficiente de variao da corrente em funo da temperatura.

Estes valores so vitais para se poderem realizar estimativas daquantidade de energia gerada, bem como verificar a compatibilidade de ligao

com outros componentes do sistema fotovoltaico. Todos estes valores so

obtidos em condies de teste (STC).

O coeficiente de temperatura muito importante porque em dias em que o

valor de radiao elevado, a temperatura nas clulas aumenta, podendo

chegar aos 70C, causando uma reduo do rendimento. Por outro lado a

baixas temperaturas, o valor de tenso em circuito aberto aumenta, colocando

em risco o estado da clula fotovoltaica.

As caractersticas construtivas dos mdulos tambm devem ser

evidenciadas, nomeadamente:

Dimenses (Comprimento e largura);

Espessura;

Peso.

As caractersticas construtivas mencionadas anteriormente so de

crucial importncia para a realizao do projecto, porque estes dados

permitem-nos escolher as estruturas de suporte e o espao que os mdulos

vo ocupar.

4.6- Instalao

a) Os painis devem ser fixados em locais que tenham total exposio luzsolar durante todo o perodo diurno.


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b) A fixao deve ser feita em suportes ou perfis preferencialmente metlicos e

fortemente fixados para receber ventos e tempestades. Recomenda-se o

aterramento do suporte.

c) A face de exposio do painel deve estar voltada para o Norte geogrfico (no

hemisfrio sul) e sua inclinao entre 25 a 30.

d) No recomendvel inclinaes abaixo de 15 para no permitir o acmulo

de sujeira.

e) O clculo de inclinao : Inclinao = Latitude + (Latitude/3) A preciso no

rigorosa, portanto pode ser ajustado por aproximao.

f) Os painis so fornecidos com a furao adequada para sua fixao. No

faa novos furos para no enfraquecer a estrutura ou permitir a oxidao. A

garantia tambm no cobre painis adulterados.

g) recomendado deixar um espao entre a superfcie de fixao e o painel

para prover de circulao ar. A ventilao importante para manter

temperaturas mais baixas e evitar a condensao de umidade na parte traseira

do mesmo.

h) Painis podem ser interligados em srie ou paralelo, obedecendo Lei de

Ohm, ou seja, quando interligados dois ou mais unidades em paralelo (plo

positivo com plo positivo e negativo com negativo) a tenso no se altera,

mas a corrente somada.

Quando interligados em srie (unese o plo positivo de um painel ao plo

negativo do outro e toma-se o plo negativo de um e o plo positivo do outropara a sada) a tenso se multiplica e a corrente permanece inalterada.


18/38

i) Quando ligados em srie, todos os painis devem ter a mesma caracterstica

e tipo. Quando ligados em paralelo, esta regra no rigorosa, porm

recomendvel a instalao de diodos para proteo e equalizao das cargas.

Fiao:

a) A fiao deve obedecer s Normas Tcnicas da ABNT para instalaes

eltricas. Utilize sempre sees de fios com dimetros iguais ou superiores ao

recomendado, evitando perdas ou aquecimento que podem provocar curtos e

incndios.

b) Para conexo com bateria sempre recomendvel o uso de controladoresde carga e descarga.

c) Utilize terminais adequados para as conexes. Evite emendas de fios.

d) Em corrente contnua um dos fios sempre ser positivo e o outro negativo,

chamado de polaridade. A inverso destes fios (exceto em ligaes em srie)

sempre gerar problemas ou danos aos equipamentos. Utilize cores diferentes

para cada plo e preste sempre ateno conexo + ou - e cor dos fios.

e) Os painis acima de 10W so fornecidos com caixa de conexo, utilizadas

para a conexo dos fios e de outros painis. O acesso parte interno da caixa

feito removendo se os dois parafusos da tampa.Internamente os painis

acima de

46W j possuem diodo de bypass e esto configurados para a tenso de 12

Volts. No h necessidade de alterar a pr-configurao exceto em aplicaesespeciais. Os terminais para a conexo dos fios esto polarizados com os

sinais + e -.H quatro tipos de caixas de conexo para modelos de painis

diferentes.

f) Para conectar painis isolados ao controlador, a uma distncia no superior a

10 metros, recomenda-se fiao conforme abaixo:


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TABELA DE ESPESSURA DE FIO PARA SISTEMA SOLAR A 12 Vdc

Bitolamm2

1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95

Corrente

(A) Distncia em metros

1 32 51 81 130 205 325 517 652 822 1308 1650

2 16 26 40 64 102 163 259 326 411 654 825

4 8 13 20 33 51 81 129 163 205 327 4126 5 8 14 22 34 54 86 109 137 218 2758 4 6 10 16 26 41 65 82 103 164 206

10 3 5 8 13 20 33 52 65 82 131 16515 2 3 5 8 14 22 34 43 55 87 11020 - 2 4 6 10 16 26 33 41 65 8325 - - 3 5 8 13 21 26 33 52 6630 - - 2 4 7 11 17 22 27 44 5535 - - - 3 6 9 15 19 23 37 4740 - - - - 5 8 13 16 20 33 4145 - - - - 4 7 11 14 18 29 3750 - - - - 3 6 10 13 17 26 33

4.7 Manuteno

Os painis solares requerem manuteno mnima. Para remover a

poeira ou depsito de slidos acumulado limpe-os somente com gua e uma

esponja no abrasiva ou pano. Detergente ou sabo neutros podem ser usadospara remover substncias mais contaminastes. recomendvel uma inspeo

a cada seis meses ou anual para averiguar terminais e apertos.

5.0- INVERSORES

Muitos equipamentos eltricos, principalmente eletrodomsticos, esto

disponveis apenas em corrente alternada, usualmente na faixa de 127 V e 220


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V 60 Hz. O mercado ainda no disponibiliza em corrente contnua toda a

gama de equipamentos que podem ser usados em sistemas fotovoltaicos, tais

como televisores, DVD, etc. A funo do inversor transformar a energia

eltrica contnua das baterias em energia eltrica alternada adequada para

estes equipamentos. Usualmente trabalham com tenses de entrada de 12 ou

24 ou 48 Vcc e convertem para 120 ou 240 Vca na freqncia de 60 Hz. Outra

vantagem de se trabalhar com inversores que se eleva o nvel de tenso de

trabalho reduzindo-se o dimetro dos cabos eltricos e as perdas hmicas j

que se trabalha com correntes menores.

5.1- Forma de onda dos Inverssores

Existem inversores que apresentam na sada uma forma de onda semi-

senoidal, outros trabalham com uma forma de onda senoidal modificada ou

mesmo com onda quadrada. Quanto mais senoidal a forma da onda maior

a qualidade do inversor, menor o nvel de distoro e maior o custo.

Permite usar eletrodomsticos e equipamentos industriais a partir de

baterias. Pode ser de tecnologia clssica, de tecnologia HF ou mista; pode

gerar onda quadrada, semi-senidal ou senidal.

5.1.1- Tecnologia clssica, onda quadrada

A onda quadrada a forma mais simples de corrente alternada. Era a

nica economicamente acessvel antes da chegada do transistor e da

tecnologia HF. Para inversores 115VCA-60Hz, a corrente passa sem transio

de -115V a +115V e vice-versa 60 vezes por segundo (ver grfico em baixo).

bvio que o valor mximo da corrente (valor de pico) fica limitado a 115V.

Inconvenientes :

1. Peso. Inversores dessa tecnologia usam um

transformador BF (baixa freqncia) muito pesado.

2. No pode alimentar motores. O torque de partida deum motor monofsico depende do valor do pico da


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onda (162V na onda senidal de 115VCA). O valor de

pico da onda quadrada, limitado a 115V, no permite

dar partida a motores.

3. Distoro harmnica (mede,em %, a diferena entre

a forma de uma onda e a da senide pura de mesmo

valor). No caso da onda quadrada, a distoro

harmnica mxima. Isso incompatvel com

inmeras aplicaes; gera rudos, aquecimentos e

funcionamentos defeituosos.

4. O rendimento baixo : da ordem de 50%.

Com o desenvolvimento da tecnologia HF, na ltima dcada, os inversores

"quadrados" esto desaparecendo do mercado.

5.1.2- Tecnologia HF, onda semi-senidal

A onda semi-senidal (tambm chamada senide modificada ou quase

senide) tem uma forma intermediria entre a onda quadrada e a onda

senidal pura (ver grfico em baixo). Todas as vantagens da tecnologia HF

vm da permanncia do sinal no valor zero cada vez que o sinal muda de

sentido. Isso permite reduzir drasticamente a distoro harmnica, aumentar o

valor de pico at o da senide pura, e aumentar consideravelmente o

rendimento. Dessa forma, quase todos os inconvenientes da onda quadrada

desaparecem.

Os inversores de tecnologia HF (de high frequency= alta freqncia) e de

onda semi-senidal so atualmente os mais populares por ser baratos, leves,de fcil manuseio, e atender a maioria das necessidades domsticas e

profissionais de pequeno porte.

5.1.3- Tecnologia mista, onda semi-senidal

A tecnologia mista consista em utilizar a tecnologia BF (com transformador

pesado) na entrada do inversor e a tecnologia HF na sada para obter uma

onda semi-senidal. Isso permite mais flexibilidade, mais facilidade tcnica e

custos menores na hora de fabricar inversor-carregadores.


22/38

5.1.4- Tecnologia HF, onda senidal

Senide pura se diz de uma onda contnua de uma freqncia s, seja : de

distoro harmnica nula (grfico em baixo). a forma da corrente distribuda

pelas redes pblicas. Todos os equipamentos eltricos previstos para seralimentados por essas redes foram projetados de acordo com essa forma de

onda. com inversores de onda senidal que aparelhos eletro-eletrnicos tm

o seu desempenho mximo.

Inversores de onda senidal so altamente sofisticados e, como

conseqncia, so mais caros que os de onda semi-senidal. So destinados

mais especificamente alimentao de aparelhos sensveis que no

funcionam, ou no funcionam corretamente, com onda semi-senidal, tais

como aparelhos de regulao de laboratrio, equipamentos aeronuticos,

aparelhos de teste, certos aparelhos de som ou vdeo, entre outros.

Inversores de onda senidal no geram rudos ou distores em aparelhos

de som, vdeo, DVD e estreo. a soluo ideal para os mais exigentes. Alm

disso, proporcionam partidas suaves a motores e evitam aquecimentos

indesejveis ou zumbidos desagradveis. Tambm, no geram parasitaseletromagnticos que poderiam interferir com outros equipamentos, em

aeronaves, por exemplo.


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Figura 2

5.2- Como escolher o seu inversor

Sendo definido o tipo de inversor que convm a seu uso, necessrio

saber a potncia requerida pelos aparelhos que voc quer alimentar atravs do

inversor. Os eletrodomsticos geralmente comportam uma etiqueta onde est

escrita a potncia (em Watt) ou a corrente (em Ampre) que consumem (nesse


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ltimo caso, basta multiplicar os Ampres pela tenso, 115 ou 230VCA, para

saber a potncia do aparelho). Tambm preciso considerar a potncia de

entrada do aparelho e no a sua potncia de sada, da mesma forma, para

alimentar motores monofsicos de induo

Potncia (Watt) Aplicaes especficas Aplicaes gerais

150 / 175

TV 14", notebook, celular,lmpadas PL ouincandescentes, games,instrumentos de msica,equipamentos de satlite,barbeador, ventiladorespequenos

Eletrodomsticos leves: liquidificador,batedeira, ventilador, lmpadasPL e incandescentes,barbeador, ferro de frisar cabelo,

Eletrodomsticos mdios: secador de cabelo,mquina de caf, torradeira,aspirador de p,

Eletrodomsticospesados : forno demicro-ondas, refrigerador efreezer grandes, lavadora esecadora de roupas, lavadora delouas, forno eltrico, motores

at 1/2HP, ar condicionado at13500 BTU.

Ferramentas eltricas demo : serra circular e tico-tico, furadeira, lixadeira,esmerilhadeira, politriz, pequenocompressor de ar, cortadeira degrama,

Aparelhos eletrnicos :

TV, vdeo, som,games, instrumentos musicais,equipamento de satlite,computador, impressora,mquina de fax, mquina deescrever,

250 / 400

TV 29", 2 vdeos,computador demesa+impressora, pequenosele_ _trodomsticos,furadeira, ferro de soldar,mquina de costura, frigobar(somente o PW 250),

600/700

eletrodomsticos leves,ferra_ mentas eltricas demo, aparelhos eletrnicos,refrigerador at 1/8HP, at 3vdeos,

800 / 1200

eletrodomsticosleves/mdios, ferramentaseltricas de mo, aparelhoseletrnicos, pequeno fornode micro-ondas, refrigeradore freezer at 1/6HP, linha deat 8 computadores

1500 / 1750

eletrodomsticos mdios,ferra_ mentas eltricas de

mo, aparelhos eletrnicos,forno de micro-ondascomum, refrigerador efreezer at 1/3HP, ar con_dicionado at 7500 BTU

3000

eletrodomsticos pesados,ferra_ mentas eltricas debancada, aparelhoseletrnicos


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Atravs de um inversor, necessrio escolher a potncia do mesmo de

acordo com a potncia de pico do motor e no pela potncia contnua (motores

de induo, os mais comuns, precisam de uma corrente muito alta na partida,

durante uma frao de segundo. Se o inversor no conseguir "passar" esse

pico, o motor no funciona mesmo se a sua potncia nominal contnua - a

nica revelada pelo fabricante - bem inferior potncia do inversor).

6.0- CONTROLADORES DE CARGA

Quando um equipamento ligado bateria, a quantidade de energia

eltrica armazenada nela vai diminuindo a medida que o tempo vai se

passando. Para evitar que a bateria se descarregue por completo nos perodos

longos sem insolao e de grande consumo, ou seja, tenha uma descarga

profunda, conveniente instalar um controlador de carga. Este acessrio

monitora a carga da bateria e impede que a mesma se descarregue

completamente, aumentando a sua vida til.

J em perodos de grande insolao e pequeno consumo de energia, a

bateria tende a se carregar em excesso, aumentando a sua tenso e reduzindo

a sua vida til. O controlador de carga evita este excesso desconectando o

mdulo.

A proteo do painel solar e os equipamentos conectados ao sistema

contra curto circuito, inverso de polaridade e falhas que possam ocorrer, onde

porventura, pode comprometer o funcionamento de todo o sistema.

O controlador de carga mede a tenso da bateria e protege-a contra a

possibilidade de sobrecargas. Isto pode ser conseguido atravs de:

1. Desligar o gerador fotovoltaico quando ultrapassada a tenso

mxima de carga, conforme acontece nos controladores srie, ou

2. Estabelecimento de um curto-circuito no gerador fotovoltaico atravs

de um controlador "Shunt"


26/38

Ou

3. Ajuste da tenso atravs de um controlador de carga MPP.

6.1- Instalao

Recomenda-se a instalao dos controladores o mais prximo possvel

das baterias, para no provocar perda na fiao e em local sombra e

ventilado. Os controladores fazem a compensao de carga conforme a

temperatura do ambiente e se colocados ao sol podem provocar leituras irreais

do sistema. Cuidado deve ser tomado com a ligao dos plos negativo e

positivo, para no queimar o fusvel de proteo. Os painis e controladorespossuem diodos e componentes de proteo ao circuito, todavia os outros

equipamentos conectados podem no ter e estaro sujeitos a danos.

7.0- BATERIAS ESTACIONRIAS

A tecnologia dos mdulos solares pode ser programada para fazer a

transformao da energia solar em energia eltrica at mesmo em dias

chuvosos ou nublados com o uso de baterias para energia solar. Em dias mais

claros de sol intenso, a energia captada ser mxima, j em dias nublados,

com pouca luminosidade, a captao de energia solar ser bem menor, mas

em ambos os casos, h produo de energia.

As baterias solares armazenam a energia solar para usos posteriores.

Somente com o uso das placas solares, a energia solar captada s poder ser

convertida e utilizada no momento em est sendo feita a converso da energia

solar em eltrica. Da a importncia das baterias. Alm disso elas mantm o

equilbrio dessa energia, impedindo que fatores climticos interfiram no uso

dessa energia. Por exemplo, impede que variaes de energia aconteam em

caso de chuva ou de nuvens passageiras, por exemplo, que sem o uso das


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baterias provocariam baixas na energia e at o impedimento do uso de

aparelhos.

Sistemas solares podem utilizar baterias convencionais, todavia,

recomendvel o uso de baterias desenvolvidas especificamente para este uso.As vantagens das baterias de descarga profunda so grandes sobre as

convencionais:

Regulagem por vlvulas

Vida til maior do que as convencionais, quando aplicadas em sistemas

solares.

Alta confiabilidade

Alta densidade de energia Livres de manuteno

Baixa resistncia na recarga

Permitem at 90% de descarga

Temperatura de trabalho de - 15 a + 45 C.

NO RECOMENDVEL:

Instalar sistema solar com baterias automotivas, por estas no

serem projetadas para uma descarga contnua e constante. Em geral as

baterias automotivas proporcionam alta corrente no inicio e reduzem a

potencia rapidamente se a descarga for contnua. A resistncia na recarga

tambm mais alta e a vida til fica comprometida em caso de descargas

profundas.

Que baterias trabalhem com menos de 50% de sua carga(exceto as de tecnologia spirall-cell) e quando h este risco, o numero de

baterias deve ser aumentado.

NUNCA INSTALE BATERIA em painel solar SEM O

CONTROLADOR DE CARGA, sob o risco de perda da bateria e perigo de

exploso e/ou incndio.

RECOMENDVEL:


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Na instalao recomendvel o uso de fusveis, disjuntores

ou diodos para proteo.

Trabalhe com baterias de descarga de ciclo profundo, com

sistema de vasos selados onde o vapor recuperado e recirculado no

acumulador.

Combinar baterias da mesma marca e capacidade.

Sistemas solares podem utilizar baterias convencionais, todavia,

altamente recomendvel o uso de baterias desenvolvidas especificamente para

este uso. As vantagens das baterias de descarga profunda so grandes sobre

as convencionais:

Regulagem por vlvulas

Vida til maior do que as convencionais, quando

aplicadas em sistemas solares.

Alta confiabilidade

Alta densidade de energia

Livres de manuteno

Baixa resistncia na recarga

Permitem at 90% de descarga Temperatura de trabalho de - 15 a + 45 C.

7.1- Princpio de funcionamento das Baterias

O elemento bsico de uma bateria um conjunto de duas placas, de

composies diferentes, mergulhadas num lquido apropriado ( o eletrlito ) e

mantidas afastadas uma da outra por um separador de material isolante porm

poroso de modo que deixasse passar os ons SO4 e H2 e conseqentemente a

corrente eltrica.


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O material ativo da placa positiva o perxido de chumbo PbO2. O

material ativo da placa negativa o chumbo metlico Pb sob forma esponjosa.

O eletrlito uma soluo de cido sulfrico SO4H2 e gua H2O.

A dissimetria qumica entre as duas placas de materiais diferentes gera

uma tenso( voltagem ) de aproximadamente 2 Volts.

A. Grelha

A grelha uma alma metlica retangular, usada para suportar os

materiais ativos da bateria e a conexo que permite a passagem da correntepara o circuito externo ( o chumbo esponjoso e o perxido de chumbo no tm

resistncia mecnica ).

Existem duas famlias de grelhas, dependendo do material usado para

sua fabricao :

- grelha chumbo/antimnio : usada nas baterias automotivas, provoca

um consumo de gua significativo,

- grelha chumbo/clcio : mais moderna.A grande vantagem da grelha chumbo/clcio a reduo drstica do

consumo de gua, permitindo assim a construo de baterias seladas ( que

no requerem gua ).

B. Placas

Uma grelha empastada com o material ativo torna-se uma placa. A

ligao ntima da grelha e do material ativo uma operao bastante difcil mas

extremamente importante, j que a vida da bateria depende muito da sua

qualidade.


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As placas positivas so carregadas com perxido de chumbo, uma

pasta de cor marrom. As placas negativas so carregadas com chumbo

esponjoso, de cor cinza.

C. Elementos

O elemento a unidade de base da bateria. Vrios elementos, sempre

em nmero par, constituem uma bateria. Uma bateria 12V composta por 6

elementos ligados em srie, uma bateria 24V de 12 elementos ligados em

srie.

Um elemento constitudo pelo mesmo nmero de placas negativas e

positivas alternadas. Para evitar que as placas de polaridade diferente

entrassem em curto, cada placa separada das demais por um separador de

material isolante, porm poroso para permitir a circulao do eletrlito e dos

ons.

Todas as placas da mesma polaridade so ligadas entre se por um

conector que, ligado ao conector da polaridade oposta do elemento vizinho,

constituir afinal um plo da bateria (ligao em srie).

Sendo as placas ligadas em paralelo, a tenso de um elemento 2

Volts. O que varia em relao ao sistema inicial de duas placas a capacidade

em Ampres, que depende do nmero de placas dentro do elemento.

Uma bateria automotiva, cuja funo principal gerar uma corrente de

alta intensidade ( amperagem, at 500A ) para dar partida ao motor,

necessitar muito mais placas por elemento que uma bateria de servio

destinada a gerar algumas dezenas de Ampres. Da os dois tipos de bateria

mais comuns : a bateria automotiva e a bateria de reserva de energia.

D. Caixa

A caixa da bateria, geralmente de polietileno, est dividida em clulas

independentes, cada uma para um elemento de 2V. A tampa evidencia os dois

plos ( POS + e NEG - ) e os orifcios para completar o nvel do eletrlito em

cada clula. As baterias seladas no tm esses orifcios mas sim uma vlvula

para a sada ocasional de hidrognio e vapor de gua.

E. EletrlitoA composio do eletrlito ( bateria carregada) a seguinte :


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cido sulfrico SO4H2 : 36% em peso

gua H2O : 64% em peso

sendo a densidade 1,27.

8.0- DIMENCIONAMENTO DE SISTEMAS BSICOS

Odimensionamento do sistema solar simples quando se aplica uma

voltagem e alguns pontos de consumo. O conhecimento bsico de alguns

valores e grandezas so necessrios para tal:

Volt (V) usado para medir Tenses.

Ampre (A) usado para medir Corrente. Watt (W) utilizado para medir a potncia e o resultado da

multiplicao de tenso pela corrente:

W = V x A

Desta forma, tendo dois valores de grandeza, poderemos calcular o

terceiro.

Outras medidas encontradas em sistemas solares so:

Wp = Watt de pico: a mxima potncia obtida em condiesideais.

Wh = Watt hora: a potencia gerada ou consumida por hora.

normal em gerao de energia se determinar o total gerado em um perodo de

tempo.

Ap = Ampre de pico: a corrente mxima obtida em uma

condio ideal.

Ah = Ampre hora: a corrente mxima obtida ou consumida emuma hora.

Faa a relao de todos os equipamentos, luzes, etc..., que pretende

ligar ao sistema, verifique o consumo em Watts e a quantidade de horas que

cada um ficar ligado por dia.

Multiplique os valores totais de consumo pelas horas de uso. Some

os resultados e obtenha a demanda diria de energia, ou seja, o valor em

Watt x dia.


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Exemplo1:

Conclui-se que o sistema dever gerar um mnimo de 4.500 Watts

por dia para a aplicao.

Quando o consumo no for regular, tais como residncias de final

de semana, prefervel trabalhar com o valor de demanda mensal e depois

dividir por 30.

8.1- DIMENCIONAMENTO DO PAINEL SOLAR

A escolha do painel solar feita atravs de sua capacidade de gerao

em Ah.

Com o valor da potencia exigida em Watts por dia, divida o valor pela

tenso do sistema (ex.:12 ou 24 V) e obter a corrente/dia necessria:

A = W / 12 ou 24

O resultado deve ser novamente dividido pelo tempo mdio deinsolao. (Ex.: 6 horas a mdia para a posio geogrfica do Brasil).

Relao de consumo em Watts

Qt EquipamentoConsumo W

horas de uso/dia Consumo W por diaunitrio total

10 Lmpadas dicricas 1 10 10 100

20 Lmpadas externas 8 160 12 1920

1 Televisor 120 120 6 720

1 Geladeira 220 220 8 1760

Total do consumo W/dia 4500


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Figura 3

Com o valor em Ah encontrado, escolha o painel que se iguala ou

supera este valor na tabela de painis.

Para se obter uma quantidade alta de energia, utiliza-se daassociao de vrios painis que, uma vez interligados, fornecem a

potencia necessria de gerao eltrica.

A escolha do painel solar deve ser feita escolhendo-se um ou mais

painis semelhantes que, sozinho ou reunido daro a potencia maior e

mais prxima do valor Watt / dia encontrado.

A associao de painis recomendada somente para painis compotencia e caractersticas eltricas semelhantes.

Como respondem Lei de Ohm, com a associao obtemos:

A cada painel adicionado, a soma das correntes [I], se

conectarmos um painel a outro em PARALELO (positivo com positivo e

negativo com negativo).

A soma das tenses [V] em cada painel adicionado, quandoconectamos um painel a outro em SRIE (positivo com negativo).


34/38

Consequentemente podemos associar e ter um sistema em mltiplos

de tenses (12V / 24V / 48V ... 96V, 108V, etc); E com mltiplos de

corrente.

Quanto a instalao recomendvel que o local no tenha

sombreamento durante todo o dia e esteja o mais prximos do local de

consumo. Os painis podem ser fixados em telhados, lajes, postes, etc. e

preferencialmente utilizando suportes especficos para isso.

Sua direo deve sempre estar voltado para o Norte geogrfico.

No utilize uma inclinao inferior a 10 para no acumular sujeira no

painel.

Os painis solares geram eletricidade em corrente contnua (igual ao

que gerado em automveis) e fornecem a energia polarizada, ou seja, um

plo POSITIVO (+) e o outro plo NEGATIVO (-}. Em sua grande

maioria, so fabricados para atender a uma tenso de 12 ou 24 Volts

nominal.

Exemplo: Estando na mdia de 6h de insolao:

4500 Watts / 6 = 750Wh

Ser necessrio gerar 750 Watts por hora para suprir o consumo de

um dia. Seu sistema dever ter no mnimo tal capacidade.

8.2- Dimencionamento do controlador de carga

O controlador de carga definido pela tenso de trabalho dos

mdulos e pela corrente a ser exigida no sistema. A capacidade do

controlador deve superar a corrente dos painis ou do consumo, naquele

que for maior:


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Verifique a tabela do painel solar e sua corrente. Obtenha o total,

levando em considerao a associao dos painis, uma vez conectados.

Verifique a corrente mxima exigida pelos equipamentos que sero

ligados ao sistema solar. Defina o controlador pelo maior valor encontrado

(painel ou consumo).

Caso a corrente total supere a capacidade do controlador,

considere a possibilidade de dividir a sua instalao em duas ou mais

linhas de fornecimento de energia, executando o mesmo principio de

balanceamento de carga de uma instalao eltrica convencional.

Exemplo: Supondo que o consumo dirio representasse 750W

hora/pico, divide-se este valor pela tenso do sistema (Ex.: 12 ou 24 Volts)

e obtm-se a corrente pico necessrio para escolher o controlador:

750 W / 12 = 62,5A

750W / 24 = 31,25 A

Como se v, em uma instalao de 12V ser necessrio a diviso

da carga em trs controladores de 30A + 20A +20A = 70A;

Ou em 24 Volts, uma possvel composio seria controlador de 20A

e outro de 30A = 50A.

No recomendvel instalar sistemas que trabalhem em alta corrente,

exceto em aplicaes especficas; Tais sistemas so exponencialmente mais

caros e requer muito mais cuidado com equipamentos, segurana e sopotencialmente perigosos. Utilize o balanceamento de carga, dividindo a

potencia total em barramentos, no padro semelhante ao utilizado em

edificaes.


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8.3- Dimencionamento de baterias

Some a corrente (Ampre) produzida pelo(s) pain(is), respeitando

a regra da associao (Lei de Ohm). Multiplique pelas horas diria deinsolao e utilize um fator de segurana de 50% a mais. Deste valor

encontrado, escolha a bateria ou o arranjo de baterias que acumulem essa

energia. Quanto maior a quantidade de baterias, maior ser a autonomia

de seu sistema.

conveniente ter a energia excedente acumulada para dias

chuvosos ou nublados.

Exemplo: no caso de 12Volts, temos :

4500W/dia / 12V = 375A

375 + 50% = 562,5 A

Se escolhermos baterias de 115Ah:

562 / 115 = 4,8 ou seja 5 baterias.

Multiplique o valor de consumo dirio de corrente por 3 (trs).

8.4- Dimencionamento dos inversores

Inversores so utilizados para energizar equipamentos em corrente

alternada. Procure saber qual a condio de onda os equipamentos podem ser

ligados.

Estes equipamentos possuem um fator de eficincia ou potncia (FP)

que dado em proporo perda do prprio circuito. Calcule o consumo em

Wh e compare com a capacidade REAL do inversor (Capacidade em W x FP).

O inversor deve ter capacidade superior ao consumo.


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CONCLUSO

O consumo de energia cada vez maior e sua produo

crescentemente diversificada assim concluiu que a energia eltrica uma

dessas diversidades que atenda a requisitos ecolgicos.

O geradores solares geralmente no produzem altos nveis de tenso ou

corrente, cujo valor depende da quantidade de mdulos expostos, da forma

que so expostos e do tipo de material que compem as clulas dospainis.Dessa forma pode se concluir que o sistema de energia solar autnomo

no trs vantagens a sistemas com grande demanda tais como: industrias

,hospitais e demais sistemas.O sistema ligado a rede uma forma de

economizar energia de concessionrias e em caso de racionamento pode

amenizar os efeitos, e a energia excedente das cargas muitas vezes so

introduzidas a concessionrias aumentando o fluxo energtico.No sistema

hbrido a energia solar atuando em conjunto com outras fontes energticasaumenta tambm o fluxo energtico dos sistemas no qual esto implantados.

Por fim conclui-se que o sistema de energia solar um investimento com

retorno a longo prazo, uma alternativa vantajosa para locais isolados, onde no

chega a rede de transmisso das hidroeltricas, mas o mais importante a

contribuio para o desenvolvimento sustentvel.


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relatório TCC (Sistemas Solar Fotovltaico)

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