Fonte de Energia Solar

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23/10/2014
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Universidade Federal do Amazonas
UFAM 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas 
IFAM
Universidade Federal do Amazonas
UFAM 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas 
IFAM
Mini Curso
Setembro/Outubro 2014
Campina Grande PB
Prof. Sávio Raider M. Sarkis
Fonte de Energia Solar
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Energia SolarEnergia SolarEnergia SolarEnergia Solar
Energia Solar
Fotovoltaica
* Célula solar
Energia Solar
Fotoquímica
*Reator solar
Energia Solar
Termal
* Coletor solar
Aplicações
• Energia solar para aquecer a água/vapor
• Dessalinizador solar
• Panela solar
• Fogão solar/forno
• Carregador de bateria de celular
• Bombeamento solar
• Usinas Térmicas
• Instrumentos de medição e transmissão de 
dados solar
• Satélite
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Energia Solar
Termal
* Coletor solar para 
aquecimento de água
Aplicações: Industriais, comerciais e residenciais
Faixa de temperatura 60o – 120o C
Óleo e Gás;
Refinarias e petroquímica;
Alimentos ;
Hotéis;
Farmacêutica etc.
Energia solar Térmica
Baixa Temperatura Média Temperatura Alta Temperatura 
Coletores planos
Água – Fins Sanitários
Aquecimento de Piscinas
Preaquecimento
Secagem
Coletores Especiais
Concentrador
Concentradores
Geração Heliotérmica
Refrigeração
Aquecimento Industrial
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Energia Solar 
Energia solar
Ativa Passiva
Fotovoltaica Térmica
Arquitetura
Fonte: http:institutoecoacao.blogspot.com.br
Energia Solar Térmica Concentrada
Disco parabólico
Torre – Receptor central 
Cilíndrico parabólico – Concentrador em linha
Concentrador Fresnel
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• (fluido de trabalho: sal fundido, ar), 
• Razão de concentração RC=300 -1500 
• Temperatura 500 – 1500 oC 
• Superfície heliostato -30 – 150 m2
• (operação: ciclo Rankine)
•
Concentrador em torre 
Disco Parabólico 
• Geração de vapor
Rastreia o sol em dois eixos concentrado a energia 
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Disco Parabólico 
• A energia térmica é convertida em eletricidade 
através do fluido circulante usando-se um 
motor/gerador acoplado ao sistema ou pode ser 
transportado até uma central de conversão de 
potência.
• Eficiência conversão 29,9%
• Temperatura pode chegar a 1500 oC no receptor
• Fator de Concentração 600-2000
• Fluido de trabalho água ou óleo
Ciclos de operação: Rankine,Brayton ou Stirling
Disco Parabólico
Disco Stirling
Motor Stirling no ponto foca
Superfície: Usa-se 
Alumínio ou prata depositada
Sobre vidro ou plástico
Vidros espelhados de vidro fino
1mm
Baixo teor de ferro
Refletividade 90- 94% (prata)
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Cilíndrico parabólico
Energia Solar Térmica
• Concentrador em linha – rastreia a energia solar em um eixo 
• Eficiência pode ultrapassar
• 70% em ciclo combinado
• RC= 10-100
• Fluido te trabalho:
Óleo sintético
• Troca calor para gerar vapor superaquecido
• Ciclo Rankine
• Podem usar sistemas complementar (híbrida)
• Tendência de construção de maior porte
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Características da radiação solar
Fonte Fotovoltaica Product B
• Feature 1
• Feature 2
• Feature 3
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Tecnologias – tipos de células 
• Silício Monocristalino – obtidas pelo corte de barras em 
forma de pastilhas finas (300mm) – Eficiência 15% 
• Silício policristalino - Obtidas a partir de blocos de silício 
por fusão de porções de silício puro em moldes. 
Organização dos átomos em um único cristal formando 
estrutura policristalina com superfície de separação. 
Eficiência ~ 13%
• Silício amorfo - obtidas por meio da deposição em 
camadas muito finas sobre superfícies de vidro ou metal 
– Eficiência 5-7%
Ambiente e economia
• Ambiente /Poluição térmica – visual -reciclagem dos 
módulos – dificuldades na coleta
• Aspectos econômicos
• Custo de processo– Silício de grau semicondutor 
para lâminas $900/kg (1994) eficiência global no 
processo de fabricação 7%
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Slide Title
• Evolução do preço de módulos fotovoltaicos
Modificado de Maycok 2002
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Potência Acumulada (MW)
Pr
eç
o 
(U
S$
/W
)
Percentual de Custo de Instalação de mini-
centrais autônomas
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
Série1
Série2
Série 1-1 UN 10kW
Série 2 – 100 UM 10 kW
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Custos de energia
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Aspectos Sócios-econômicos
Aspecto Sócio-econômico
• Geração de empregos 12 -14 
homens/h/GWano
• Perspectiva de produtividade
• Diversidade de aplicação
• Sistemas autônomos 
Mecanismo de Incentivo
• Subsídio
• Crédito
• Incentivo fiscal
• Fundo p estimulo
• Tarifa verde
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Custo
Sistema autônomo
• Custo do volume de água 
bombeada = Custo do ciclo de 
vida anualizado/Volume 
bombeado
• CVB=CCVA/VB
• CCVA=CGxFRC1+CCMB*FRC2+
CM
Sistema interligado
• Custo unitário da energia
• Cue=Ps*FRC*Iic/Hdc 
(US$/kWh)
• Ps preço do sistema 
(US$/Wpico.AC)
• Iic – radiação instantânea máx. 
coletada (1000 W/m2)
• Hdc – Energia diária coletada 
em (Wh/m2/dia)
Aspectos econômico
Custo de geração= Custo de Investimento + Custo de Combustível + Custo de O&M
Tecnologia Potência kW CI (US$) O&M 
%
Torre 10000-15000 45000000 -84000000 1-3
Linear 30000 78000000 1-3
Disco 25 300000 1-3