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Energia Solar

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by

Cassiano Gross

on 25 March 2015

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Transcript of Energia Solar

Fontes de Energia
Autogestão e Sustentabilidade Energética
Energia Solar Fotovoltáica
Energia Solar
Cassiano Gross
O que é Energia Solar
Energia Solar Térmica
A energia Solar no mundo
A Energia Solar na UFRGS: LABSOL
Bonus: Seu aquecedor de água caseiro
Referências
LABSOL:
LABORATÓRIO DE ENERGIA SOLAR
- Engenharia Elétrica
- Pós-Graduação
- Responsável: Prof. Arno Krenzinger (Físico)
- Aberto para visitação
- Trabalha em conjunto com a CEEE
- http://www.solar.ufrgs.br/
http://pt.wikipedia.com/
http://en.wikipedia.com/
http://www.solar.ufrgs.br/
http://www.blue-sol.com/
Linhas de pesquisa
- Sistemas Solares de Aquecimento
- Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica
- Radiação Solar
- Desenvolvimento de Softwares
Não-Renováveis
Energias Renováveis
Combustíveis Fósseis
Energia Nuclear
Carvão Mineral
Petróleo
Gás Natural
Não significa energia limpa!
Biocombustível
Biomassa
Energia Geotérmica
Energia Heliotérmica
Energia Hidráulica
Energia Solar
Energia Maremotriz
Energia das Ondas
Energia das Correntes Marítimas
Energia Eólica
Energia Azul (Osmotic Power)
Carvão Vegetal
Energia solar é um termo que se refere ao uso da luz e calor do Sol através de diferentes tecnologias em constante evolução.
Exemplos
Aquecimento solar
Energia solar fotovoltaica
Fotossíntese artificial
Vantagens
Desvantagens
A energia solar não polui durante sua produção. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
As centrais necessitam de manutenção mínima.
Os painéis solares são a cada dia mais eficientes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga enormes investimentos em linhas de transmissão.
Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão.
A radiação solar é gratuita e abundante.
Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele.
Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia.
Existe variação na quantidade de energia produzida de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.
As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis, a energia hidroelétrica e a biomassa.
Requer um sistema de armazenamento eficiente e/ou sistemas de segurança de modo que tenha um fornecimento constante.
Desafio Solar Mundial
1 - válvula;
2 - depósito hidráulico;
3 - entrada de água quente;
4 - painel solar térmico;
5 - entrada de água fresca.
Captador de água com termossifão
Coletor solar a vácuo
Desenvolvidos em meados de 1995, na Alemanha.
Forma tubular com sistema de isolamento térmico a vácuo.
Compostos por dois tubos concêntricos, um interno ao outro, unidos em suas extremidades.
São retirados entre suas paredes todos os gases existentes, formando desta forma um vácuo, que é o melhor isolante térmico existente.
Os coletores são confeccionados em vidro borossilicato temperado que possuem capacidade de absorção da energia solar de até 96%, quase 3X superior aos vidros convencionais, possuem formato tubular que converge e amplia os raios solares para o seu interior recebendo ainda radiação solar perpendicular na maior parte do dia.
Devido a sua grande eficiência em isolamento térmico e enorme absorção da energia solar incidente, existem coletores Solares a Vácuo que atingem temperaturas de até 350 ºC e aquecem a água à temperatura de 100 ºC.
Forno Solar
Avião Solar Hélios da NASA.
Capacidade instalada de potência fotovoltaica no fim de 2007
As maiores instalações solares do mundo
Estação Espacial Internacional
Sistema Fotovoltaico isolado
Sistema Fotovoltaico conectado a rede
Ota - Japão
Usina Solar na região de Xinjiang – noroeste da China
O efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel em 1839 e confirmado por Heinrich Hertz em 1887 e posteriormente explicado por Albert Einstein, em 1905.
Fundado em 1987 o “World Solar Challenge”, uma competição bienal de carros solares. Nessa competição, times formados por universidades e empresas competem numa corrida de 3.021 km, que cruza o centro da Austrália, de Darwin até Adelaide.
O efeito fotovoltaico é o surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando é exposto à luz visível.
Semicondutores tem a banda de valência completamente cheia e a banda de condução vazia, mas o band-gap dos semicondutores é de 1 eV (elétron-volt). Isso faz com que um semicondutor se comporte como um isolante a zero Kelvin mas, com o aumento da temperatura, começam a conduzir eletricidade, agindo como um condutor. Por isso o nome: semicondutor.
Para formar uma célula fotovoltaica (ou um diodo) são unidos dois tipos de semicondutor. Na área da união, chamada de Junção-PN, os elétrons livres do semicondutor tipo N migrarão para o semicondutor tipo P para ocuparem esses espaços. Essa migração não ocorre indefinidamente, pois forma-se um campo elétrico na área de junção que impede que os elétrons continuem fluindo.
Ao receberem fótons de luz visível os elétrons são energizados, mas não conseguem fluir da camada N para a camada P. Se ligarmos as duas camadas externamente, podemos aproveitar a corrente elétrica que se forma na passagem dos elétrons de uma camada para outra. É assim que funciona uma célula fotovoltaica.
Célula Solar
Composta de uma lâmina de silício purificado dopada, ao mesmo tempo, com boro e fósforo. A parte dopada com fósforo, do tipo-N, fica exposta ao sol. A parte dopada com boro, do tipo-P, fica na parte inferior da célula, e é maior que o tipo-N.
Célula Solar
As células fotovoltaicas de silício cristalizado absorvem a radiação solar em uma faixa muito estreita do espectro da radiação. Fótons com energia superior à necessária (próximos à luz ultravioleta) concedem energia em excesso, que será transformada em calor. Fótons com energia inferior à necessária (próximos à luz infravermelha) não concedem energia suficiente para a liberação do elétrons de sua órbita, e essa energia é convertida em calor.
Painel Solar
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