Buscar

Projeto Química Geral

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 16 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 16 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 16 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA EMPRESARIAL 
 
 
 
 
JEAN GUIMARÃES- 63846 
MATHEUS GUTIERRES - 63847 
MICHEL MATOS - 60205 
PEDRO HENRIQUE - 64136 
 
 
 
 
 
 
 
FUNCIONAMENTO DE UM PAINEL FOTOVOLTAICO E ANÁLISE 
COMPARATIVA DOS SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE 
ENERGIA SOLAR POR BATERIAS E HIDROGÊNIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio Grande 
2012 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
SUMÁRIO 
 
 
RESUMO 3 
INTRODUÇÃO 4 
 
1. OBJETIVOS 5 
1.1 OBJETIVOS GERAIS 5 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 5 
 
2. METODOLOGIA 5 
2.1 HISTÓRICO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 6 
2.2 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS COM PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 6 
2.2.1 Princípio de Funcionamento 6 
2.2.2 Tipos de Células Fotovoltaicas 8 
2.3 SISTEMA FOTOVOLTAICO COM ARMAZENAMENTO 
DE ENERGIA EM BATERIAS 9 
2.3.1 Controlador de Carga 9 
2.3.2 Bateria 9 
2.4 SISTEMA FOTOVOLTAICO COM ARMAZENAMENTO 
DE ENERGIA NA FORMA 
DE HIDROGÊNIO PRESSURIZADO 11 
2.4.1 Sistema de Controle 11 
2.4.2 Eletrolisador 11 
2.4.3 Reservatório de Hidrogênio 12 
2.4.4 Célula a Combustível 12 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 12 
3.1 PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 12 
3.2 ARMAZENAMENTO E RECONVERSÃO DO H2 13 
 
CONCLUSÃO 13 
CRONOGRAMA 14 
BIBLIOGRAFIA 14 
 
3 
 
RESUMO 
 
Este trabalho é movido pela indagação: Dentre os sistemas de baterias e hidrogênio, 
qual propõe mais eficiência na forma de armazenamento de energia elétrica de um painel 
fotovoltaico? O objetivo geral deste trabalho é descrever o funcionamento de uma célula 
fotovoltaica, a qual realiza a conversão direta da radiação solar em energia elétrica, 
destacando as reações químicas presentes e os diferentes materiais que podem ser utilizados 
como condutores para a captação dos raios solares, e revelar, no ponto de vista econômico, 
funcionalidade e preservação da natureza, a forma mais eficaz do armazenamento da energia 
elétrica fotovoltaica, seja por baterias ou hidrogênio. Para o dimensionamento do estudo foi 
verificado que o sistema utilizando baterias de chumbo-ácido apresenta uma pequena 
vantagem em relação ao sistema de armazenamento que utiliza o hidrogênio eletrolítico, 
embora tenha-se obtido neste uma redução nos custos no conjunto do reservatório/célula a 
combustível, o qual torna o sistema que utiliza hidrogênio bastante competitivo, podendo-se 
constituir a melhor opção de armazenamento de energia de origem fotovoltaica. A discussão 
perpassa por questões como: a origem do sistema fotovoltaico; os tipos de materiais para sua 
fabricação; as vantagens para seu uso; a caracterização dos componentes de cada sistema de 
armazenamento de energia, bem como o seu funcionamento; e uma comparação do custo da 
energia elétrica do sistema fotovoltaico com armazenamento de energia através de baterias ou 
de hidrogênio. 
 
PALAVRAS CHAVE 
 
Célula fotovoltaica; Bateria; Hidrogênio eletrolítico; Célula a Combustível (CaC). 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 INTRODUÇÃO 
 
O trabalho consiste na indagação: Dentre os sistemas de baterias e hidrogênio, qual 
propõe maior eficiência na forma de armazenamento de energia elétrica de um painel 
fotovoltaico? 
Para a resposta, este trabalho faz uma análise descritiva das reações químicas 
presentes no funcionamento de uma célula fotovoltaica, revelando a forma mais eficaz do 
armazenamento da energia elétrica provinda dessa célula, seja por baterias ou hidrogênio. 
Os motivos que levaram aos proponentes do grupo a escolherem a temática estão 
relacionados à escassez hoje de opções de como armazenar a energia elétrica provinda dos 
raios solares, utilizando uma célula fotovoltaica, e não menos importante à exaustão dos 
combustíveis tradicionais, um assunto difuso mundialmente desde a deflagração da crise 
petrolífera de 1973. 
Vale ressaltar que não queremos aqui nos aprofundar em indicações sobre a 
quantidade dos recursos energéticos da Terra, visto que estas indicações são criticáveis e 
variáveis, conforme o critério utilizado em vários estudos. 
Neste trabalho adota-se o termo eficiência como definido por MEGGINSON e 
PIETRI (1998) “A eficiência representa uma medida segundo a qual os recursos são 
convertidos em resultados de forma mais econômica”. Assim, durante o decorrer do trabalho 
será empregado o termo eficiência para fazer menção à otimização do sistema com o melhor 
intuito de armazenamento de energia elétrica de um painel fotovoltaico. 
Sabe-se que tradicionalmente as instalações de painéis fotovoltaicos necessitam de 
um banco de baterias para fornecer energia elétrica no período noturno ou nos dias de baixa 
incidência solar. Além disso, o descarte das baterias utilizadas nos sistemas fotovoltaicos após 
o término de sua vida útil é um grave problema, visto que essas não são recolhidas e 
encaminhadas para serem destruídas de forma correta. Em geral, elas são descartadas nas 
proximidades da comunidade, poluindo o solo e os cursos de água com seu conteúdo químico. 
Outras formas de armazenamento da energia gerada pelos painéis fotovoltaicos 
podem ser mais interessante do ponto de vista de sustentabilidade e otimização do sistema. 
No caso deste trabalho, é considerado um sistema composto por uma célula fotovoltaica 
conectada a um eletrolisador de água. O hidrogênio gerado pelo eletrolisador é armazenado 
em um reservatório para ser posteriormente utilizado numa célula a combustível, a qual é um 
dispositivo eletroquímico capaz de converter a energia química contida nas moléculas de 
hidrogênio em eletricidade, com elevada eficiência. 
5 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1 Objetivos Gerais 
 
O objetivo geral deste trabalho é relacionar duas formas de armazenamento de 
energia elétrica fotovoltaica, por meio de baterias e hidrogênio, e discutir a viabilidade 
econômica da utilização desses sistemas. 
 
1.2 Objetivos Específicos 
 
Os objetivos específicos deste trabalho são: dimensionar os componentes 
constituintes com as reações químicas presentes em um sistema fotovoltaico e nos dois 
sistemas de armazenamento de energia, por meio de baterias e hidrogênio; caracterizar os 
componentes presentes em cada sistema, bem como o seu funcionamento; e calcular o custo 
da energia elétrica produzida nas duas formas de armazenamento de energia elétrica 
fotovoltaica. 
 
2. METODOLOGIA 
 
Neste capítulo serão descritos os sistemas fotovoltaicos envolvendo os sistemas de 
armazenamento da energia provinda dos raios solares. Para o dimensionamento do estudo, 
será feito uma análise das reações químicas e dos principais componentes do processo ao 
todo, a fim de evidenciar a melhor eficiência dentre os sistemas de armazenamento de energia 
fotovoltaica, bem como revelar o seu custo. 
 
2.1 Histórico da Energia Solar Fotovoltaica 
 
A energia solar fotovoltaica é a energia oriunda da transformação direta de luz em 
energia elétrica. Esse fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1839 por um físico 
experimental francês chamado Edmond Becquerel ao relatar as propriedades do Selênio 
(elemento Se na tabela periódica), que produzia uma corrente elétrica diretamente 
proporcional à radiação incidente. O assunto passou a receber um grande destaque a partir dos 
6 
 
anos 60, durante a Guerra Fria, pois apesar de seu custo elevado essa tecnologia se mostrou 
bastante apropriada para suprir as demandas energéticas em missões aeroespaciais bem como 
para a manutenção de satélites. No período de 1981 e 1983 são instaladosos primeiros 
sistemas fotovoltaicos voltados à eletrificação de edifícios e à produção de água potável, 
totalizando nesse período a quantidade de 9,3MW a produção fotovoltaica mundial, a qual 
desde então não tem parado de crescer. (HIMALAYA, 2005) 
A utilização das energias alternativas renováveis passou a ganhar mais destaque 
ainda desde o final do século passado, devido não apenas a preocupação em diminuir a 
dependência das fontes fósseis, mas principalmente por motivos ambientais relacionados às 
mudanças climáticas e dos efeitos dessas sobre a humanidade. Como consequência, a energia 
solar vem despertando ainda mais interesse em vários países do mundo, por se tratar de uma 
tecnologia considerada limpa, com reduzido impacto ambiental. 
 
2.2 Dimensionamento de sistemas com painéis fotovoltaicos 
 
Para dimensionar sistemas envolvendo energia elétrica fornecida por painéis 
fotovoltaicos, inicialmente deve-se conhecer o seu princípio de funcionamento e os tipos de 
componentes que diferenciam as células fotovoltaicas umas das outras. 
 
2.2.1 Princípio de funcionamento 
 
De acordo com COMETTA (1997), a conversão direta da energia radiante solar em 
corrente elétrica é realizável mediante o efeito fotovoltaico, que consiste na geração de uma 
diferença de potencial elétrico por interação de um fluxo de energia radiante com a matéria. 
Em outras palavras, a célula fotovoltaica ou solar trabalha segundo o princípio de que fótons 
incidentes, colidindo com os átomos de certos materiais, provocam um deslocamento de 
elétrons, carregados negativamente. Se estes elétrons puderem ser capturados antes de 
retornarem a seus orbitais atômicos, então podem ser aproveitados como corrente elétrica. As 
lacunas criadas quando os elétrons se deslocam são cargas positivas e conduzem a corrente 
elétrica. 
7 
 
O efeito fotovoltaico dá-se em materiais da natureza denominados semicondutores 
que se caracterizam pela presença de bandas de energia onde é permitida a presença de 
elétrons (banda de valência) e de outra onde totalmente “vazia” (banda de condução). 
Para a construção de células fotovoltaicas empregam-se vários tipos de materiais – 
selênio, óxido de cobre e silício são alguns exemplos. 
O semicondutor mais utilizado hoje é justamente o segundo elemento mais 
abundante na crosta terrestre, o silício, o qual, conforme BUTZ (2002), aparece em argilas, 
feldspatos (tipo de mineral cristalizado do magma), granitos, quartzos e areia, normalmente na 
forma de dióxido de silício (também conhecido como sílica) e silicatos (compostos contendo 
silício, oxigênio e metais). 
Através de métodos adequados é obtido o silício em forma pura. O cristal de silício 
puro não possui elétrons livres sendo assim um mau condutor elétrico. Entretanto, elementos 
pentavalentes (Grupo 5A) tal como o fósforo, quando introduzidos na rede cristalina resulta 
em um elétron a mais do que necessário para formar ligações covalentes com o silício, 
obtendo-se dessa maneira um material portador de carga negativa (silício tipo N). Realizando 
o mesmo processo, mas acrescentando Boro (Grupo 3A) ao invés de fósforo, obtém-se uma 
ligação iônica, onde há uma transferência de elétron da camada de valência do Silício para o 
elemento Boro, resultando em um material com déficit de elétrons - cargas positivas livres 
(silício tipo P). (AMERLIS, 2001) 
Conforme TOLMASQUIM (2003), cada célula solar compõe-se de uma camada fina 
de material tipo N e outra com maior espessura do tipo P. Separadamente, as camadas são 
eletricamente neutras, porém, ao serem unidas, os elétrons do elemento silício tipo N 
difundem para o lado do material de tipo P deixando em N uma deficiência de cargas 
negativas – carga líquida positiva. Mesmo processo ocorre do lado P para o N, deixando o 
lado P com cargas negativas. Ao incidir a luz sobre a célula fotovoltaica, os fótons que a 
integram chocam-se com os elétrons da estrutura do silício dando-lhes energia e 
transformando-os em condutores. Por meio de um condutor externo, conecta-se a camada 
negativa à positiva gerando assim um fluxo de elétrons (corrente elétrica) na conexão. 
Enquanto a luz continuar a incidir na célula, o fluxo de elétrons irá se manter. A intensidade 
da corrente gerada vai variar proporcionalmente conforme a intensidade da luz incidente, 
tornando-o inesgotável. 
 
 
 
8 
 
2.2.2 Tipos de células fotovoltaicas 
 
De acordo com TOLMASQUIM (2003), o mercado fotovoltaico é na sua totalidade 
dominada por células cujo material base é o silício (99%). Os três tipos existentes de células 
fotovoltaicas constituídas desse elemento químico são classificadas conforme o método de 
fabricação: 
● Silício Monocristalino. Estas células são obtidas através da extração do cristal de 
dióxido de silício, também conhecido como sílica cuja fórmula química é SiO2. O mineral 
passa por um processo de desoxidação e purificação em fornos específicos (processo 
Czochralski, por exemplo). No final do processo, o material novamente solidificado, com 
formato cilíndrico, é cortado em pastilhas finas de 300mm de espessura e sua ordem de 
pureza é da ordem de 99,99 a 99, 999999%. A sua eficiência na conversão de luz solar em 
eletricidade é da ordem de 15% à 18%. 
● Silício policristalino. As células de silício policristalino são mais baratas que as de 
silício monocristalino por exigirem um processo de preparação das células menos rigoroso. A 
eficiência, no entanto, cai um pouco em comparação as células de silício monocristalino. A 
forma mais comum de preparo desse tipo de célula é a partir de blocos de silício obtidos por 
fusão de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício esfria lentamente e 
solidifica-se. Neste processo, os átomos não se organizam num único cristal. Forma-se uma 
estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais. Ao longo dos anos, o 
processo de fabricação tem alcançado eficiência máxima de 13% em escalas industriais. 
● Silício amorfo. Estas células são relativamente diferentes das demais estruturas 
cristalinas, pois o mineral constituinte não apresenta estrutura cristalina definida e ordenada 
como no caso das células de silício mono ou policristalino. No silício amorfo predomina o 
alto grau de desordem na estrutura dos átomos. A utilização desse para o uso em fotocélulas 
tem mostrado grandes vantagens tanto nas propriedades elétricas quanto no processo de 
fabricação. Células de silício amorfo são obtidas por meio de deposição de camadas muito 
finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal. Desta forma, esse tipo de célula vem se 
mostrando uma opção muito interessante para sistemas fotovoltaicos de baixo custo. A 
desvantagem fica por conta da baixa eficiência de conversão (variação entre 5% e 7%) 
comparada às células mono e policristalinas de silício. Por outro lado, o silício amorfo 
apresenta algumas vantagens que compensa a deficiência na conversão de luz solar em 
eletricidade, tais como um processo de fabricação relativamente simples e barato e a 
9 
 
possibilidade de fabricação de células com grandes áreas e baixo consumo de energia na 
produção. 
 
2.3 Sistema fotovoltaico com armazenamento de energia em baterias 
 
Os componentes necessários para um sistema de células fotovoltaicas com 
armazenamento de energia em baterias são: painéis fotovoltaicos, controlador de carga, 
bateria e inversor de frequência. 
 
2.3.1 Controlador de carga 
 
É um componente utilizado nos sistemas fotovoltaicos para gerenciar e controlar o 
processo de carga e descarga do banco de baterias. O controlador permite que as baterias 
sejam carregadas completamente e evita que sejam descarregadas abaixode um valor seguro. 
É instalado eletricamente entre o painel fotovoltaico e as baterias. 
 
2.3.2 Bateria 
 
As baterias eletroquímicas são uma importante forma de armazenamento de energia 
que podem ser utilizadas em sistemas fotovoltaicos, pois elas são capazes de transformar 
diretamente energia elétrica em energia potencial química e posteriormente converter, 
diretamente, a energia potencial química em energia elétrica. A quantidade de baterias deve 
ser capaz de fornecer energia elétrica suficiente para suprir a demanda de carga e garantir a 
autonomia do sistema nos dias sem energia solar. É importante frisar que nos sistemas 
fotovoltaicos são utilizados acumuladores eletroquímicos (baterias) secundários, ou seja, 
baterias que podem ser recarregadas. Entre os tipos de baterias secundárias destaca-se aqui 
neste trabalho a mais comum: chumbo-ácido, composta por uma placa positiva com dióxido 
de chumbo (PbO2), uma placa negativa com chumbo (Pb) e de um eletrólito de ácido sulfúrico 
(H2SO4) dissolvido em água. 
Durante a noite, quando não há incidência de raios solares, ocorre lentamente a 
descarga da bateria devido ao uso de eletricidade por parte dos moradores da residência. 
Nesse processo, de acordo com FERNANDEZ (2005), um ânion, da placa negativa, que se 
10 
 
encontra livre na solução se combina com o chumbo da placa, formando sulfato de chumbo 
(PbSO4) e liberando dois elétrons, os quais irão à placa positiva da bateria da carga ligada a 
ela, conforme a reação química abaixo: 
 
SO4
-2 + Pb → PbSO4 + 2e
-
 
 
Já na placa positiva o mesmo ânion transforma-se junto com os dois elétrons 
liberados da reação química anterior e o dióxido de chumbo em sulfato de chumbo mais água 
de acordo com a equação: 
 
PbO2 + SO4
-2 + 4H → PbSO4 + 2H2O 
 
As duas moléculas de água produzidas irão diluir o ácido sulfúrico, mencionado 
antes, e consequentemente diminuir a tensão nos polos da bateria. Fica claro que a tensão na 
bateria é diretamente proporcional à concentração de ácido sulfúrico nela. A expressão abaixo 
representa a reação geral durante a descarga da bateria quando está em uso nos dias de baixa 
insolação ou durante a noite: 
 
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O 
 
Neste trabalho, usa-se como referência baterias da marca Moura. 
 
2.3.3 Inversor cc/ca 
 
O inversor é um equipamento utilizado em sistemas fotovoltaicos, cuja função é 
converter a corrente contínua (cc) em corrente alternada (ca) para alimentar eletrodomésticos 
e demais equipamentos convencionais. 
 
2.4 Sistema fotovoltaico com armazenamento de energia na forma de hidrogênio 
pressurizado 
 
O hidrogênio não é um combustível primário, encontrando-se quase sempre 
associado a outros elementos químicos, e, para utilizá-lo, é necessário extraí-lo de sua fonte 
de origem, que normalmente implica no gasto de uma certa quantidade de energia. 
11 
 
Os componentes da tecnologia de energia fotovoltaica armazenada na forma de 
hidrogênio pressurizado são: painel fotovoltaico, sistema de controle, eletrolisador, 
reservatório de hidrogênio, célula a combustível e inversor de frequência. 
 
2.4.1 Sistema de controle 
 
É um componente instalado entre as células fotovoltaicas e o eletrolisador, o qual 
tem a função de gerenciar e controlar o processo da conversão direta da energia solar em 
eletricidade para o seu uso direto e também o armazenamento da energia fotovoltaica em 
hidrogênio pressurizado. 
 
2.4.2 Eletrolisador 
 
Denomina-se processo eletrólito todo aquele em que reações químicas são 
desencadeadas, a partir de uma fonte eletromotriz externa ao sistema químico. O 
fornecimento da tensão e corrente contínua é realizado entre dois eletrodos do eletrolisador, 
separados por um eletrólito com boa condutividade iônica. (NEVES, 2002) 
Como o sistema proposto por este trabalho não há a utilização de um compressor, é 
interessante utilizar um eletrolisador que forneça o gás a uma pressão superior a atmosférica. 
Com base nos equipamentos comerciais que se tem conhecimento, uma valor considerado 
razoável, neste caso, é 10 bar (9,8692 atm). Além disso, adota-se como referência neste 
trabalho, um eletrolisador com capacidade de gerar até 1m
3
/h de H2, com pureza de 99,9% por 
mol. 
O processo particular que quebra as partículas da água em hidrogênio e oxigênio é 
denominado eletrólise da água. A reação total desse processo é: 
 
H2O(l) + energia → H2(g) + ½O2(g) 
 
2.4.3 Reservatório de hidrogênio 
 
A pressão no reservatório deverá ser menor que a pressão de funcionamento da 
célula a combustível e do eletrolisador, já que o sistema não contará com um compressor, 
como já mencionado antes. 
 
12 
 
 
 
2.4.4 Célula a Combustível 
 
A célula a combustível (CaC) é um dispositivo eletroquímico que converte energia 
química de um combustível e um oxidante em corrente elétrica contínua. No caso, o 
hidrogênio é o combustível e o oxigênio o oxidante. O produto desses reagente é a água pura, 
calor e eletricidade, como mostra a reação a seguir: 
 
H2(g) + ½O2(g) → H2O + calor + energia 
 
A célula a combustível adotada como referência neste trabalho para realizar a 
reconversão do hidrogênio em energia elétrica é da empresa americana PlugPower, o qual 
fornece 3kW como máxima potência de saída, opera a uma pressão de 2 bar e apresenta um 
consumo de hidrogênio de 0,75 m
3
/kWh. 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Neste capítulo serão apresentados os resultados que os proponentes do trabalho 
obtiveram através da metodologia proposta e uma análise comparativa entre os dois sistemas 
de armazenamento da energia elétrica provinda de células fotovoltaicas. 
 
3.1 Painéis fotovoltaicos 
 
Foi identificado que o sistema fotovoltaico com armazenamento em hidrogênio 
necessita mais que o dobro de painéis fotovoltaicos em relação ao sistema com baterias. Essa 
diferença está relacionada com a energia mínima necessária para operar o eletrolisador 
(1kWh). 
 
3.2 Armazenamento e Reconversão do H2 
 
O sistema com armazenamento da energia fotovoltaica em hidrogênio pressurizado 
requer mais equipamentos para realizar a sua função, tais como: o eletrolisador para 
transformar a energia elétrica oriunda dos painéis fotovoltaicos em hidrogênio, um 
13 
 
reservatório para armazenar o hidrogênio e um equipamento para a reconversão do hidrogênio 
em energia elétrica, ou seja, a célula a combustível. Porém, levando-se em conta o quesito 
manutenção e vida útil, o Eletrolisador/Reservatório/CaC apresentam respectivamente 20, 20 
e 6 anos de vida útil, enquanto as baterias, considerando em um regime de carga/descarga 
diariamente, não ultrapassam os 4 anos. 
No quesito de sustentabilidade, as baterias de chumbo-ácido necessitam um cuidado 
especial no momento de realizar seu descarte, visto que possuem metal pesado e podem 
provocar graves danos ambientais. Já no sistema de hidrogênio, os equipamentos possuem 
vida útil longa, não necessitando de manutenção em curto prazo e além disso os equipamentos 
podem ser reciclados. 
 
CONCLUSÃO 
 
Os dois sistemas estudados apresentaram o painel fotovoltaico como o equipamento 
que mais contribuiu para os gastos, deixando claro que ainda é uma tecnologia pouco 
investida, ocasionando assim o seu preço alto. De acordo com NEVES, o custo da energia 
elétrica do sistema fotovoltaico à bateria é de R$ 4,19/kWh, mostrando mais competitivo em 
relação ao apresentado pelo sistema fotovoltaico à hidrogênio, R$ 5,88/kWh. Porém, destaca-
se os aspectos ambientais de cada sistema, o que se pode afirmar que o sistema com 
armazenamento em hidrogênio é potencialmentemenos agressivo quanto a utilização de 
baterias. 
Logo, pode-se concluir que o sistema fotovoltaico com armazenamento em bateria 
ainda mostra-se mais eficiente, devido ao lento processo de investimento a tecnologias mais 
sustentáveis. A expectativa, no entanto, é que com o aumento na escala de produção das CaC 
e dos eletrolisadores, ocorra uma queda no valor resultando do preço do kWh do sistema a 
hidrogênio. É interessante ressaltar que as Células a Combustível do tipo PEM (Proton 
Exchange Membrane) atingiram o estágio de comercialização há pouco tempo, e que por esse 
motivo o preço desse equipamento deve diminuir consideravelmente ao longo dos anos. 
 
 
 
 
 
 
14 
 
CRONOGRAMA 
 
O presente trabalho foi elaborado com a participação de todos os proponentes, mas com 
divisão de tarefas em duplas, visto que dois componentes moram em Pelotas e os outros dois 
moram em Rio Grande. A participação de cada componente pode ser analisada logo abaixo: 
 
Matheus Gutierres e Michel Matos: responsáveis por colher informações a respeito do 
dimensionamento de uma célula fotovoltaica e suas reações químicas, juntamente com seu 
histórico e fazer um relatório com todas as informações adquiridas. 
Jean Guimarães e Pedro Henrique: responsáveis por caracterizar o sistema fotovoltaico com 
armazenamento da energia solar por meio de baterias e hidrogênio pressurizado, relacionando 
ao mesmo tempo com as reações químicas presentes nesse processo. 
 
A edição do trabalho descrito e do Power Point foi realizado com a participação de todos os 
proponentes nos fins de semana e durante o recesso da FURG. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
1. MEGGINSON e PIETRI. Administração: Conceitos e Aplicações. 1998. 
 
2. HIMALAYA, Padre. Conversão fotovoltaica da energia solar. 2005. Disponível em: 
http://www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005/home/guia4.pdf. 
Acessado em: 11/07/2012. 
 
3. COMETTA, Emílio. Energia solar: utilização e empregos práticos. 1997. 
 
4. BUTZ, Stephen. Science of Earth Systems. 2002. 
 
5. AMERLIS. Energia solar fotovoltaica: a eletricidade que vem do sol. 2001. 
 
6. TOLMASQUIM, Mauricio Tiommo. Fontes renováveis de energia no Brasil. 2003. 
 
15 
 
7. FERNANDEZ, Fabiano Rocha. Avaliação e Projeto de uma Fonte de Energia para 
Sistema de Detecção de Faltas em Redes de Distribuição Rurais. Dissertação de Mestrado, 
Universidade Federal de Minas Gerais. 2005. 
 
8. NEVES, P.R.B. Sistema de geração distribuída com micro turbinas de células a 
combustível. Congresso brasileiro de energia, Vol. 4. 2002. 
 
9. MOURA Acumuladores. Catálogo de especificações técnicas. Disponível em: 
http://www.moura.com.br/. Acessado em: 15/11/2012.

Outros materiais