Guia de Energia Fotovoltaica e Matriz Energética

1. Efeito Fotovoltaico

Nos sistemas fotovoltaicos, a radiação solar é convertida em energia elétrica por intermédio de semicondutores, que são configurados em elementos denominados células fotovoltaicas.

Uma vez que cada célula produz uma corrente contínua de intensidade relativamente fraca, procede-se à sua associação para obter, após encapsulamento, um conjunto denominado módulo fotovoltaico.

O agrupamento de módulos, colocados numa mesma estrutura de suporte, forma um painel. Quando incide luz solar com energia suficiente sobre estas estruturas, produz-se uma corrente de elétrons, obtendo-se assim energia elétrica utilizável.

• Os semicondutores feitos de silício são os mais usados na construção das células e o seu rendimento possível razoável é, atualmente, de cerca de 25-30%.

2. Tensão de saída de um módulo fotovoltaico quando a temperatura aumenta?

Em temperaturas mais baixas, as tensões são maiores; em temperaturas mais altas, as tensões são menores, mas a corrente não se altera. Consequentemente, a potência também diminui.

3. Fator que influencia a intensidade da corrente elétrica fornecida pelo módulo fotovoltaico?

A corrente elétrica produzida por uma célula depende da sua área, pois a corrente elétrica depende diretamente da quantidade de luz recebida pela célula.

4. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica (On-Grid ou Grid-Tie)

Sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica e que opera em paralelo com a rede de eletricidade. Nesse tipo de sistema, existe um medidor eletrônico que registra a energia que a residência consome da rede elétrica pública e a energia que a residência produz e, eventualmente, exporta para a rede elétrica.

Vantagens:

• Dispensa a utilização de baterias e controladores de carga;
• Possibilita ao consumidor adquirir créditos de energia;
• Os créditos podem ser utilizados em outras unidades consumidoras do mesmo proprietário;
• Maior eficiência.

Desvantagens:

• Necessita do acesso à rede de distribuição;
• Não há sistema de armazenamento de energia;
• Necessidade de pagar conta de luz quando a demanda for maior do que a produção e não houver créditos disponíveis.

5. Sistemas fotovoltaicos autônomos (Off-Grid)

Sistemas fotovoltaicos autônomos, também chamados de sistemas isolados, são empregados em locais não atendidos por uma rede elétrica.

Componentes:

• Módulo ou conjunto de módulos fotovoltaicos: usado para captar a radiação solar.
• Controlador de Carga: usado para regular a carga da bateria e prolongar a vida útil, protegendo-a de sobrecargas ou descargas excessivas.
• Baterias: necessárias para proporcionar fornecimento constante de energia para o consumidor e para evitar desperdício da energia gerada quando o consumo é baixo, permitindo seu armazenamento para uso posterior (noite, dias nublados ou chuvosos).
• Conversor CC – CA (Inversor): equipamento eletrônico que converte a eletricidade de tensão e corrente contínua (CC) em tensão e corrente alternada (CA).

Vantagens:

• Pode ser utilizado em regiões remotas, por ser independente da rede de distribuição de energia;
• Não paga conta de luz;
• Possui sistema de armazenamento de energia.

Desvantagens:

• Necessita de baterias e controladores de carga;
• Custo mais elevado;
• Menos eficiente.

6. Por que os módulos fotovoltaicos possuem muitas células fotovoltaicas em arranjos?

Como cada célula só produz 0,6 V, as células são conectadas em série para se produzirem módulos com tensões de saída maiores.

7. Explique a finalidade de fazer arranjos dos módulos fotovoltaicos em série e em paralelo?

Como dificilmente um único módulo fotovoltaico é capaz de gerar toda a potência elétrica necessária de uma aplicação qualquer, recorre-se à associação de módulos para se aumentar o valor da potência desejada.

8. Comente a Resolução Normativa Nº 687 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

• Agora é possível usar locais distantes do ponto de consumo para instalar o sistema de energia solar. Áreas urbanas sem telhado podem usar terrenos remotos de sua propriedade para receberem a instalação. Para que haja compensação dos créditos, o ponto da instalação e do consumo devem estar na mesma área de concessão. Também houve aumento da validade desses créditos energéticos, que passaram de 36 para 60 meses.
• É permitido transferir percentuais de créditos de energia para compensar unidades consumidoras com CPF ou CNPJ diferentes, bastando comprovar o vínculo entre os integrantes. Assim, passa a ser permitida a transferência de créditos de energia para terceiros, como vizinhos, parentes, instituições de caridade, cooperativas, empresas e outros.
• Os condôminos com pouca área de telhado, como um prédio, podem repartir a energia gerada entre os moradores. As cotas de crédito para a compensação de energia serão abatidas de forma independente na fatura de cada participante, desde que a geração esteja na mesma área de propriedade do condomínio ou empreendimento.

9. Qual o nome do programa do governo que incentiva a geração de energia por fontes renováveis?

PROINFA – Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica.

10. Explique o sistema de cogeração do setor sucroalcooleiro.

Uma instalação de cogeração é uma usina termelétrica em que o calor produzido é usado de diferentes formas no processo produtivo (vapor, eletricidade, força motriz, refrigeração, etc.) e que aproveita até 90% da energia contida no combustível. A eficiência de uma termelétrica convencional não ultrapassa os 50%.

Para a indústria sucroalcooleira, é possível, ainda, usar seus rejeitos em substituição aos combustíveis tradicionais para acionar as unidades de cogeração, com ganhos ainda mais importantes, pois transformam este tipo de "resíduo industrial", com custo praticamente zero, em energia útil.

11. O que é fissão nuclear?

A fissão nuclear é a divisão do núcleo de um átomo pesado (por exemplo, do urânio-235) em dois menores, quando atingido por um nêutron. É uma reação que ocorre no núcleo de um átomo, liberando uma imensa quantidade de energia. No processo, a cada colisão são liberados novos nêutrons, que irão colidir com novos núcleos, provocando a fissão sucessiva e estabelecendo uma reação em cadeia.

12. Explique o principal agravante da utilização da geração nuclear.

• O lixo nuclear radioativo deve ser armazenado em locais seguros e isolados;
• Mais cara, quando comparada a outras formas;
• Risco de acidentes nucleares;
• Problemas ambientais, devido ao aquecimento de ecossistemas aquáticos pela água de resfriamento dos reatores.

13. Quais as principais usinas nucleares brasileiras e quais são suas potências instaladas?

Angra 1: Começou a operar em 1984. É uma usina tipo PWR (Pressurized Water Reactor) onde o núcleo é refrigerado por água leve, desmineralizada. Potência: 640 MW.

Angra 2: Construída a partir do Acordo Nuclear Brasil-Alemanha de 1975. Utiliza o mesmo sistema da primeira e entrou em funcionamento em 1996. Potência: 1350 MW.