Centro Universitário Belas Artes de São Paulo
PAINEL SOLAR FOTOVOLTAICO NOME: BIANCA CARVALHO, IGARA LAURINDO, JULIA BORGES, LARISSA RABADAN, MIGUEL RUBIO , THALITA DEAK, VIVIANE BARBOSA Professora: Lúcia Pirró Turma: BN9AU
O QUE É ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA ?
A energia solar fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz do sol em eletricidade, isso ocorre através de um efeito chamado fotovoltaico que é o aparecimento de uma diferença de potencial nas extremidades de
material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental para este processo.
FABRICAÇÃO
FABRICAÇÃO Célula fotovoltaica - Através de uma reação físico-química transforma a luz do sol em energia elétrica. - Espessura: aproximadamente 185 mícrons de espessura (menos de 2mm). - Feitas a partir de uma "fatia" de cristal de silício.
Vidro Fotovoltaico - Vidro especial com baixo teor de ferro, desenvolvido especialmente para refletir menos e deixar o máximo de luz passar através dele. -Vidro temperado especial de 3.2mm ou 4mm revestido com uma substância antirreflexiva.
Filme Encapsulante para o painél solar - EVA - Aetato-vinilo de etileno (Ethylene Vinyl Acetat). -Material selante de cura rápida. - Protege as células fotovoltaicas contra o envelhecimento causado por raios UV, temperaturas extremas e umidade, assegurando que o máximo luz visível atinja as células solares.
FABRICAÇÃO Backsheet - Material plástico branco que vai na parte de trás do painel solar. -Proteger os componentes internos do painel solar, especificamente as células fotovoltaicas bem como agir como um isolante elétrico. - Composição: 3 camadas robustas
Caixa de Junção - fica na parte de trás do painel solar onde as strings (células fotovoltaicas interconectadas em série) estão conectados eletricamente. -Fica presa na parte de trás do painel solar com adesivo de silicone ou uma fita dupla-face especial. - Possui dentro diodos de by-pass que vão garantir a segurança e o bom funcionamento do painel solar. - As caixas de junção já vem com os cabos e conectores especiais que são utilizados para interconectar os painéis solares quando instalados em seu telhado.
Molduras do Painel Solar de Alumínio Anodizado - Ao redor de um painel é adicionada uma moldura de alumínio anodizado especialmente desenvolvida para adicionar robustez ao painel solar e garantir a sua integridade. - Espessura: Não deve ser menor que 4 centímetros.
SISTEMA Sistema Off-Grid ou sistema isolado , seu funcionamento ĂŠ independente da energia elĂŠtrica e normalmente utiliza bateria para armazenar a energia gerada
SISTEMA Sistema On-Grid , Grid-tie ou conectado à rede , seu funcionamento é dependente da rede elétrica local, tendo a produção de energia entregue diretamente a rede elétrica
COMO GERA ENERGIA 01 - O painel solar reage com a luz do sol e produz energia elétrica (energia fotovoltaica). Os painéis solares, instalados sobre o seu telhado, são conectados uns aos outros e então conectados no seu Inversor Solar. A luz do Sol, atinge as placas fotovoltaicas, que ficam localizadas lado a lado instaladas em cima do telhado, sendo que o que o fator que gerará a energia são as células fotovoltaicas de silício. O silício é uma material formado por átomos e elétrons. É um elemento químico da mesma família do carbono. Ele é o 7º mais abundante na natureza e inclusive muito abundante no Brasil. No entanto nunca é encontrado separadamente, normalmente está agrupado à algum outro elemento. Apesar disso, para se produzir as placas fotovoltaicas é necessário um processo tecnológico que faça o refino dessa matéria para o grau solar. E esta tecnologia o Brasil ainda não possui.
02 - Um inversor solar converte a energia solar dos seus painéis fotovoltaicos (CC) em energia elétrica que pode ser usada na sua casa (CA) O inversor solar existe para interver a energia elétrica gerada pelos painéis solares, de uma corrente continua CC, que é o fluxo ordenado de elétrons sempre numa direção, em uma corrente alternada CA que é cujo sentido dos elétrons varia no tempo. Além disso, ele é capaz de medir a energia produzida pelos painéis solares. fonte: portalsolar.com.br
COMO GERA ENERGIA 03 - A energia que sai do inversor solar vai para o seu “quadro de luz” e é distribuida para sua casa. O inversor solar normalmente é instalado na próximo ao quadro de luz. No entanto devem estar abrigados do sol e da umidade. Ele tem conexão direta com a rede elétrica e é acapaz de fazer o monitoramento do desempenho do sistema de distribuição de energia.
04 - A energia solar pode ser usada para TVs, Aparelhos de Som, Computadores, Lampadas, Motores Elétricos, ou seja, tudo aquilo que usa energia elétrica e estiver conectado na tomada da sua casa. A maioria dos equipamentos podem ser conectados ao inversor fotovoltaico. A restrição é apenas para equipamentos cirúrgicos ou sensíveis, sendo necessária a escolha de inversor específico para este caso.
05 - Quando você produz mais energia do que está consumindo, este excesso de eletricidade vai para a rede elétrica e vira “créditos de energias” para serem utilizados de noite ou nos proximos meses. Uma grande vantagem do sistema é controle da energia elétrica, sendo possível o armazenamento até a utilização, evitando assim o desperdício da energia gerada pela falta de utilização. fonte: portalsolar.com.br
INSTALAÇÃO Dimensionamento do sistema - Verificar na conta de luz o consumo mensal em kWh
Projeto - contratação de empresa especializada para realizar projeto de instalação e o processo burocrático de conexão do sistema com a rede de distribuição de energia
INSTALAÇÃO ● ● ●
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A equipe de instalação sobe no telhado e desenha os locais onde será alocado cada painel Estruturas pré fabricadas. São instalados os suportes para os painéis com parafusos. Em caso de telha de barro, as telhas são removidas na área a ser instalada. Em caso de telha metálica, a perfuração é realizada na própria telha. Nos suportes, são instalados os trilhos. Instalação das placas solares sobre os trilhos Conexão dos cabos - conectando os painéis solares ao inversor na rede elétrica do local ou com baterias que armazenam a energia
INSTALAÇÃO
INSTALAÇÃO RISCOS DE UMA MÁ INSTALAÇÃO E UM PROJETO FALHO: ● ● ● ● ● ● ●
Não homologação do sistema Proibido de usar os inversores por falta de certificação Incêndios por erro de conexão Curto circuito por erro de ligação Queima do inversor por dimensionamento errado Geração de energia fotovoltaica bem abaixo do esperado Payback longo
VANTAGENS ❏
Fonte de energia: ❏ ❏
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Vida útil e retorno do investimento: ❏ ❏
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Renovável e alternativa: combustível através da luz solar; Livre, limpa e sem fontes de poluição: a fabricação dos equipamentos e materiais utilizados na montagem do painel são feitos por processos não poluentes. Os painéis duram em média 25 anos; O valor para aquisição dos painéis é alto, porém entre 4 a 8 anos há um retorno do investimento.
Rede elétrica: ❏ ❏
Mais econômica que ligações de combustível; Ajuda a reduzir o desperdício de transmissão de energia na linha elétrica.
VANTAGENS ❏
Facilidade de instalação e pouca manutenção: ❏ ❏
Manter limpo de poeira que impeça a absorção da luz solar; Lavar com água a cada 6 meses, porém se forem instalados com uma certa inclinação a própria chuva ajuda na limpeza.
DESVANTAGENS ❏
SOMBREAMENTO ❏
O sistema fotovoltaico utiliza os raios solares para gerar energia, sendo assim, um problema para este sistema é qualquer tipo de barreira para os raios solares.
DESVANTAGENS ❏
ORIENTAÇÃO SOLAR ❏
O posicionamento das placas solares é de extrema importância para poder ter o melhor aproveitamento durante o dia.
DESVANTAGENS ❏
SUPERAQUECIMENTO ❏ ❏
Sistemas fotovoltaicos muito raramente operam em condições nominais. A temperatura de operação das células fotovoltaicas depende da variação da irradiância solar e da temperatura incidentes A temperatura ideal para a melhor eficiência energética é entre 15ºc e 35ºc. Quando a temperatura é superior, a produção de energia começa a perder eficiência gradativamente. A partir de 65ºc os painéis sobrecarregam e param de gerar energia.
DESVANTAGENS ❏
DEGRADAÇÃO ❏
A degradação dos painéis, que estão expostos às agressividades do clima, é uma deterioração de forma gradual os componentes do sistema, afetando a sua capacidade de operação e desempenho. O módulo fotovoltaico é o principal e mais caro componente e por isso a importância da manutenção e prevenção.
DESVANTAGENS ❏
PERDAS POR ACÚMULO DE SUJEIRA ❏
Em áreas industriais, com grande tráfego de automóveis, ou com clima seco, por exemplo, ocorre maior acúmulo de sujeira nos painéis fotovoltaicos. O efeito do acúmulo de sujeira é menor quando o módulo é limpo com a água da chuva, para isso a inclinação do painel deve ser maior que 10º.
RECICLAGEM 2 TIPOS DE RECICLAGEM ❏
COM SILÍCIO ❏ Até 97% dos materiais utilizados na produção das placas solares podem ser extraídos e reaproveitados utilizando reciclagem térmica. ❏
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SEM SILÍCIO ❏ Até 95% um processo quimicamente menos eficiente do que a reciclagem térmica, devem ser divididas manualmente ou ❏
mecanicamente. A reciclagem mecânica envolve a remoção de cada componente do painel solar, salvando e reutilizando alguns materiais, podendo chegar até a revenda.
PROCESSO DE RECICLAGEM
PROCESSO DE RECICLAGEM Método 1, para os módulos de silício cristalino, a separação do vidro do material encapsulante acontece através de um processo térmico (pirólise), assim como a separação do material encapsulante do backsheet. Já, nos módulos de filmes finos, essas mesmas separações ocorrem por um processo puramente químico. Ainda no Método 1, acontece a separação do material semicondutor dos eletrodos negativo e positivo dos módulos. Esta etapa, para ambos os módulos de 1ª e 2ª geração, ocorre através de processos químicos. Método 2, utiliza meios para triturar os componentes envolvidos em um módulo. A fração de vidro triturada, por exemplo, pode ser misturada com outras frações de vidros reciclados, podendo ser utilizado como isolante térmico nas indústrias de espuma ou fibra de vidro. As frações do polímero (EVA), por sua vez, podem ser utilizadas para a geração de energia sob a forma de calor ou eletricidade (waste-to-energy 1 ). A separação das frações homogêneas (B2), consegue separar, primeiramente, os materiais semicondutores dos eletrodos, permanecendo ainda triturados, o vidro e o material encapsulante. A separação do material semicondutor dos eletrodos, acontece por meio de um processo mecânico para os módulos de silício cristalino e de um processo químico para a tecnologia de filmes finos. Finalmente, a segunda parte (C2) consegue separar o material encapsulante do vidro. Essa etapa acontece através de uma combinação de processos mecânicos e térmicos para os módulos de 2ª geração. Para os módulos de silício cristalinos, não há dados referentes da etapa. É importante destacar que os principais componentes dos módulos c-Si conseguem ser recuperados em mais de 85%, enquanto que para os módulos de filmes finos é possível alcançar 90% de recuperação do vidro e 95% de recuperação do material semicondutor.
BENEFÍCIOS DA RECICLAGEM OS PAINÉIS DE SILÍCIO MONOCRISTALINO em 2016 representaram 51,4% do mercado de reciclagem, já contam com processos de reciclagem altamente eficazes e com o mínimo de impacto ambiental.
No entanto, por serem bens de longa vida útil (no mínimo 25 anos), os módulos fotovoltaicos e sua reciclagem ainda são um mercado incipiente.
Os robôs da nova fábrica da Veolia desmontam os painéis para recuperar vidro, silício, plásticos, cobre e prata, que são esmagados em granulados que podem ser usados para fazer novos painéis.
CURIOSIDADE ❏
ENERGIA NO ESPAÇO ❏
As missões espaciais de vários países, usam painéis solares para obter energia para suas estações.