Sistemas Fotovoltaicos

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Sistemas Fotovoltaicos
António Joyce
Departamento de Energias Renováveis
INETI - Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, IP
Estrada do Paço do Lumiar, 1649 - 038 Lisboa, PORTUGAL
Antonio.Joyce@ineti.pt

Sumário

Ø Introdução
Ø Tecnologias de conversão
Ø Aplicações
Ø Sistemas autónomos
Ø Sistemas ligados à rede.
Ø Situação em Portugal.
Ø Conclusão

IntroduçãoUm pouco de História!
Sistemas Fotovoltaicos: Conversão directa da Energia Solar em
Electricidade
Baseados no efeito Fotovoltaico descoberto por Edmond Becquerel em 1839.
Há 50 anos (1954) - primeira célula Fotovoltaica-eficiência de 6 %.
Primeiras aplicações a nível espacial.
Tecnologia de Silício Monocristalino ( método de Chochralsky), corte de
bolachas, processo de difusão para obterjunções pn.

Introdução
Onde estamos hoje?
•Mercado dominado (90%) pela tecnologia do Silício cristalino.
•O Fornecimento do Silício está dependente da Industria electrónica.
•Eficiências entre 12 e 16 % ( 25 % em laboratório).
•Tempos de vida de pelo menos 20 anos.
•Produção distribuida (sistemas isolados e sistemas ligados à rede). Integração
em Edifícios.
•A 2ª geração (peliculas finas)está disponível e na transição da fase piloto para
a industrial (Silício Amorfo, CdTe e CIS)
•Começam a surgir em Laboratório os materiais da 3ª geração, com ênfase para
o total aproveitamento do espectro solar e para aplicações em substratos
flexiveis ou mesmo sob a forma de tintas.

Introdução
A conversão Fotovoltaica
da Energia Solar
E=hν

Contacto metálico
n
carga

p
+Contacto metálico

semicondutor

Introdução

Curva I-V de um módulo fotovoltaico

Região de funcionamento das baterias

Tecnologias de conversão

Primeira Geração

Células de Silício cristalino

˜ 90 % do mercado actual

Segunda Geração

Tecnologias de Películas finas sobre substractos rígidos
vidro ou cerâmica).
˜ 10 % do mercado

Terceira Geração

Nanotecnologias paradeposição de películas finas sobre
ubstratos flexiveis. Melhor aproveitamento de todo o
espectro solar (células multijunção com utilização de
oncentração)

Tecnologias de conversão
Concentração
Silíciio amorfo

CIS

Aplicações

Sistemas ligados à rede eléctrica

Sistemas autónomos

Aplicações
Outras aplicações

Purificação de água p
Osmose Inversa

Parquímetros

Conservaçãode vacinas
Bombagem de água

Sistemas autónomos

Módulos
Fotovoltaicos

Corrente Contínua

Regulador
de carga
DC
Baterias

Corrente Alterna
AC

Ondulador

Sistemas autónomos
Os sistemas autónomos e as mini redes eléctricas
•Pequenos sistemas isolados
(até cerca de 1 kWp)
•Sistemas de electrificação de
pequenas aldeias (sistemas PV
ou híbridos com gestão dadistribuição)
Ex. Em Potugal
•Vale da Rosa
•Castro Daire
•Ourique

Sistemas autónomos: Híbridos
Sistema híbrido de investigação (INETI)
550 Wp PV
750 W eólico
550 Ah baterias

Sistemas autónomos

Armazenamento de energia eléctrica

Baterias: ácido chumbo, Iões de Lítio, Hidretos
metálicos, Zinco, etc.
Supercondensadores
Superbobines com supercondutores
Volantes de inércia
Hidrogénio(electrolizador / célula de
combustível)

Sistemas ligados à rede

DC

AC

Ondulador
kWh
Módulos
Fotovoltaicos

Rede

Contador

Sistemas ligados à rede

•Não necessitam armazenamento.
•1000 a 1500 kWh por ano / kWp.

•Importância da industria da electrónica
de potência no desenvolvimento destes
sistemas (onduladores, Tele contagem
Sistema de módulos AC na
EDP em Faro istemas ligados à rede ( um exemplo)
Instalação em Barcelos
Licenciamento
Contrato de venda de electricidade

Sistemas ligados à rede

A integração em Edifícios
•É um dos principais vectores de
desenvolvimento dos Fotovoltaicos.
•Possibilidade de uma integração
técnica e estética de excelente
qualidade.

Zona residencial na Holanda

•Possibilidade de desenvolver
módulos sobre...
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