A energia solar fotovoltaica, sistemas conectados a rede, suas vantagens

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Figura 2 - Matriz energética brasileira.

Em razão deste impacto no orçamento do consumidor, pode-se dizer que a atratividade econômica para a implantação de um sistema de geração fotovoltaica tem correlação com o custo que se evita ao pagar à concessionária local pelo fornecimento da energia elétrica, razão pela qual, a energia solar fotovoltaica tem gerado o crescente interesse da sociedade. Neste contexto nacional, ocorre também na nossa região um aumento da necessidade de mão de obra qualificada para popularizar serviços de instalação e manutenção para sistemas fotovoltaicos, bem como para elaboração de projetos fotovoltaicos e de eficiência energética adequados as necessidades específicas de cada consumidor de energia elétrica.

Além disso, a localização geográfica da nossa região é mais favorável que a dos países nórdicos, entretanto, nesses países a quantidade de residências que possuem um sistema fotovoltaico próprio conectado à rede é muito superior à do Brasil, vide gráficos abaixo que comparam apenas a cidade de Berlim ao Brasil. A energia solar na matriz de energia elétrica do Brasil tem participação inexpressiva se comparando com o potencial solar disponível. O Brasil possui 0,05% da potência fotovoltaica da Alemanha, sendo que seu pior índice da radiação solar é cerca de 30% acima do máximo índice alemão (Fonte: ANEEL 2016).

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Figura 3 - Mapas geográficos de Berlim e do Brasil mostrando a densidade de kWh por metro quadrado instalado. (mapas com escalas alteradas a fim de comparação numérica)

Patentes, projetos e artigos acadêmicos relacionados...

Em vista da análise supracitada, levando em conta as o mercado que começa a se formar em nosso país recentemente, foram pesquisadas patentes no site INPI (Instituto Nacional da Propriedade Industrial) de projetos relacionados à Energia Fotovoltaica. Dentre as várias patentes encontrados a respeito da energia fotovoltaica forma escolhidas duas para análise: telha/painel fotovoltaico de plástico; sistema solar fotovoltaico de rastreamento, e métodos para instalar ou para usar tal sistema solar fotovoltaico de rastreamento.

O motivo da escolha foi a relação que existe entre as áreas de engenharias elétrica e mecânica em ambas, podendo assim dar minha contribuição, principalmente no que respeito a parte mecânica/estrutural dos projetos.

Na primeira patente analisada a ideia é bastante simples, trata-se de uma telha plástica (PVC) com células fotovoltaicas acopladas. O projeto mecânico considera as interconexões entre outras telhas, dessa forma pode ser produzido um grande módulo fotovoltaico no telhado através do arranjo entre as telhas. O mais interessante nesta ideia é eliminar a necessidade de instalar uma estrutura de fixação e suporte para os painéis no telhado, basta encaixar as telhas fotovoltaicas em uma região ou na totalidade do telhado. Não foi feito ainda uma análise econômica na fabricação e comércio de forma a tornar a ideia um produto, seria um estudo interessante realizar um comparativo entre um sistema fotovoltaico composto por módulos convencionais e um sistema equivalente montado através de telhas fotovoltaicas, de forma a verificar a viabilidade econômica.

Na segunda patente estudadaé proposto um sistema eletromecânico de rastreamento, apesar de não existirem ainda documentos públicos da única patente encontrada no site do INPI, foram pesquisados artigos sobre pesquisas relacionadas a tecnologias similares. O fato de não se ter encontrado diversas patentes com a mesma ideia foi outro elemento motivador para pesquisar a respeito.

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Figura 4 - Telha fotovoltaica de PVC.

A ideia é um sistema mecânico que em conjunto com motores e dispositivos eletrônicos é capaz de detectar a posição do sol em tempo real, direcionando os painéis para a posição de maior incidência de irradiação solar. Dessa forma são obtidos ganhos consideráveis no rendimento da conversão luz-eletricidade, em artigos pesquisados foram encontrados dados experimentais de sistemas fotovoltaicos com sistema de rastreamento acoplado que afirmam ganho bruto de 30% acima em comparação com o mesmo sistema sem rastreamento.

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Figura 5 - Ideias de estruturas para sistema de rastreamento acoplado.

Conclusão

Meio século depois da primeira célula fotovoltaica moderna, a produção de energia elétrica por conversão da radiação solar é hoje uma promissora tecnologia, limpa e renovável, para a produção de eletricidade. O Brasil, em particular, oferece condições exemplares para a utilização da tecnologia fotovoltaica para reduzir a sua fatura energética e as suas emissões de gases de efeito de estufa associadas à produção de eletricidade utilizando combustíveis fósseis. A utilização de eletricidade solar em mais larga escala está ainda limitada por fatores tecnológicos mas sobretudo pelo elevado custo por unidade de energia produzida, fatores esses que a cada dia a tecnologia e os benefícios estão revertendo.

Referências

TREVELIN, Felipe C. Estudo comparativo entre métodos de rastreamento solar aplicados a sistemas fotovoltaicos. Trabalho para obtenção do grau de engenheiro eletricista na Escola de Engenharia de São Carlos – USP. São Carlos, 2014.

INPI. Helioslite. Sistema solar fotovoltaico de rastreamento, e métodos para instalar ou para usar tal sistema