Energia solar, microgeração distribuída e energia renovável.

Seguem abaixo links com orientações sobre os procedimentos de solicitação para Microgeração distribuída:

Conexão de Microgeradores ao Sistema de Distribuição em Baixa Tensão
http://servicos.coelba.com.br/Media/pdf/SM04.14_01_011_21_12_12.pdf

Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST
Os Procedimentos de Distribuição - PRODIST são documentos elaborados pela ANEEL e normatizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de distribuição de energia elétrica.
http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=82



Quais as vantagens que se pode ter com a energia solar fotovoltaica?
Antes da chegada dos inversores grid tie e da resolução 482 da Aneel, era obrigatório o uso de baterias (acumuladores chumbo-ácidos). Não existia outra forma de aproveitar a energia solar fotovoltaica há não ser pelas custosas baterias. Tudo isso mudou.


Conheça um pouco do acumulador chumbo-ácido:
O Acumulador de Chumbo, também conhecido como bateria chumbo-ácida, foi inventado pelo francês Gaston Planté em 1859.:
Usando 20% de sua capacidade, só podem ser descarregadas e carregadas aproximadamente 1200 vezes. Isso daria aproximadamente 3 anos se fossem usadas todos os dias.
Descargas profundas reduzem drasticamente a sua vida útil.

Cada vez que se faz uso de toda a carga de uma bateria e logo após põe-se para recarregar, significa que um ciclo de vida completo foi usado desta bateria.

Baterias chumbo-ácidas duram no máximo 5 anos, mesmo que não se faça uso de todos os ciclos de vida.
Em energia solar normalmente são utilizada as baterias do tipo chumbo-ácidas estacionárias, que aceitam descargas mais profundas entre outras caracteristicas. Estas possuem um custo ainda mais elevado que as baterias mais comuns chumbo-ácidas.

Ocorre que hoje em dia usa-se inversores Grid tie, que substituem as baterias nos sistemas onde existe o fornecimento de energia elétrica.
As baterias continuam sendo usadas para aqueles sistemas onde não existe o fornecimento de energia elétrica.
Contudo para quem é atendido por uma concessionária de energia é possível instalar um sistema sem baterias. Desta forma a energia solar fotovoltaica se tornou lucrativa:

Em aproximadamente 6 anos os próprios painéis fotovoltaico pagam os custos da instalação.
Os próximos anos são de puro lucro.
Um painel destes chega a durar 30 anos. É só fazer as contas.
Mais para frente comentaremos sobre o inversor Grid tie e da resolução 482 da Aneel.

Principais tipos de células fotovoltaicas constituintes de painéis solares
As células fotovoltaicas constituintes dos painéis solares são fabricadas, na sua grande maioria, usando o silício (Si) e podendo ser constituída de cristais monocristalinos, policristalinos ou de silício amorfo.


Célula fotovoltaica ou célula solar, são dispositivos com a particularidade de converterem a energia luminosa proveniente de qualquer fonte de luz, (seja do Sol ou de um simples candeeiro) em energia eléctrica. São usadas como geradoras de electricidade ou também como sensores de intensidade luminosa.

Actualmente a eficiência das células fotovoltaicas é muito reduzida, e as poucas com eficiência mais alta têm um custo de produção muito elevado.

É uma forma de ter energia sem criar resíduos, daí o nome ser uma energia limpa, e, contudo, a luz solar produz 1kWatt de energia por metro quadrado.

O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por Edmond Becquerel. Entretanto, só após 1883 que as primeiras células fotoeléctricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o selénio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar junções.

Ao conjunto de células fotoeléctricas denomina-se por painel solar fotovoltaico cujo uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede eléctrica convencional.

Existem três tipos principais de células solares

Painel solar composto por células mono-cristalinas
Este tipo de células fotovoltaica representam a primeira geração. O seu rendimento eléctrico é relativamente elevado (aproximadamente 16%, podendo subir até cerca de 23% em laboratório), mas as técnicas utilizadas na sua produção são complexas e caras.
Por outro lado, é necessária uma grande quantidade de energia no seu fabrico, devido à exigência de utilizar materiais em estado muito puro e com uma estrutura de cristal perfeita.

Painel Solar composto por células poli-cristalinas
As células poli-cristalinas têm um custo de produção inferior por necessitarem de menos energia no seu fabrico, mas apresentam um rendimento eléctrico inferior (entre 11% e 13%, obtendo-se até 18% em laboratório). Esta redução de rendimento é causada pela imperfeição do cristal, devido ao sistema de fabrico.

Células de Silício Monocristalino
As células de silício monocristalino são historicamente as mais usadas e comercializada como conversor directo de energia solar em electricidade e a tecnologia para sua fabricação é um processo básico muito bem constituído.

A fabricação da célula de silício começa com a extracção do cristal de dióxido de silício. Este material é desoxidado em grandes fornos, purificado e solidificado. Este processo atinge um grau de pureza em 98 e 99% o que é razoavelmente eficiente sob o ponto de vista energético e custo. Este silício para funcionar como células fotovoltaicas necessita de outros dispositivos semicondutores e de um grau de pureza maior devendo chegar na faixa de 99,9999%.


Figura 1 – Célula de silício monocristalino


Para se utilizar o silício na indústria electrónica além do alto grau de pureza, o material deve ter a estrutura monocristalina e baixa densidade de defeitos na rede. O processo mais utilizado para se chegar as qualificações desejadas é chamado “processo Czochralski”. O silício é fundido juntamente com uma pequena quantidade de dopante, normalmente o boro que é do tipo p.

Com um fragmento do cristal devidamente orientada e sob rígido controle de temperatura, vai-se extraindo do material fundido um grande cilindro de silício monocristalino levemente dopado. Este cilindro obtido é cortado em fatias finas de aproximadamente 300 micro m.

Após o corte e limpezas de impurezas das fatias, deve-se introduzir impurezas do tipo N de forma a obter a junção. Este processo é feito através da difusão controlada onde as fatias de silício são expostas a vapor de fósforo em um forno onde a temperatura varia entre 800 a 1000oC.

Dentro da gama de células fotovoltaicas que utilizam o silício como material base, as monocristalinas são, em geral, as que apresentam as maiores eficiências. Um painel solar que use estas células solares obtidas com o processo descrito atingem uma eficiência de até 15% podendo chegar em 18% em células feitas em laboratórios.

Células 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.
O processo de pureza do silício utilizada na produção das células de silício policristalino é similar ao processo do Si monocristalino, o que permite obtenção de níveis de eficiência compatíveis. Basicamente, as técnicas de fabricação de células policristalinas são as mesmas na fabricação das células monocristalinas, porém com menores rigores de controle.

Figura 2 – Célula de silício policristalino


Podem ser preparadas pelo corte de um lingote, de fitas ou depositando um filme num substrato, tanto por transporte de vapor como por imersão. Nestes dois últimos casos só o silício policristalino pode ser obtido.

Cada técnica produz cristais com características específicas, incluindo tamanho, morfologia e concentração de impurezas. Ao longo dos anos, o processo de fabricação tem alcançado eficiência máxima de 12,5% em escalas industriais.

Células de Silício Amorfo
Uma célula de silício amorfo difere das demais estruturas cristalinas por apresentar alto grau de desordem na estrutura dos átomos. A utilização de silício amorfo para uso em fotocélulas tem mostrado grandes vantagens tanto nas propriedades elétricas quanto no processo de fabricação.
Por apresentar uma absorção da radiação solar na faixa do visível e podendo ser fabricado mediante deposição de diversos tipos de substratos, o silício amorfo vem se mostrando uma forte tecnologia para sistemas fotovoltaicos de baixo custo.
Mesmo apresentando um custo reduzido na produção, o uso de silício amorfo apresenta duas desvantagens: a primeira é a baixa eficiência de conversão comparada às células mono e policristalinas de silício; em segundo, as células são afetadas por um processo de degradação logo nos primeiros meses de operação, reduzindo assim a eficiência ao longo da vida útil.

Figura 3 – Célula de silício amorfo

Por outro lado, o silício amorfo apresenta vantagens que compensam as deficiências acima citadas, são elas:
processo de fabricação relativamente simples e barato;
possibilidade de fabricação de células com grandes áreas;
baixo consumo de energia na produção.


Inversor Grid Tie:

Dispense baterias no seu sistema. Baterias costumam ter custo muito elevado e pouco tempo de vida útil. Utilizem inversor Grid Tie e venda energia para as concessionarias de energia, abatendo o valor da sua conta de energia, veja como fazer:

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – ANEEL
RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 482, DE 17 DE ABRIL DE 2012
Estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras providências.
Veja a resolução completa no link a seguir:
http://www.cogen.com.br/legislacao/setoreletrico/2012/REN_482_17042012_SMA.pdf


Como funciona um inversor Grid Tie?
Inversor grid-tie é um dispositivo elétrico que permite os usuários de energia solar ou eólica interligar seus sistemas com a rede da concessionária. Sendo assim, o excedente de energia produzido pelos sistemas alternativos (solar e eólico) pode alimentar outros consumidores da rede da concessionária. Tal sistema é muito comum em países onde os produtores dessa energia alternativa vendem a concessionária local o excedente de produção (durante o dia, por exemplo) e compram de volta quando o consumo aumenta (por exemplo, à noite).

Vejam como funciona:



O Inversor funciona convertendo a tensão e a corrente elétrica, que recebe dos painéis solares ou mesmo turbinas eólicas (ou outra fonte de energia de corrente contínua), em corrente alternada.

A principal diferença entre um inversor padrão e um inversor grid-tie é que este último é capaz de se interligar com a rede da concessionária, devido a sua capacidade de sincronizar sua freqüência (60 Hz, no Brasil) e a sua tensão de saída com a rede que se deseja conectar. Os inversores grid-tie também são capazes de se desconectar da rede da concessionária quando esta última não está fornecendo energia (por exemplo, um blecaute ou apagão).


O inversor funciona captando a tensão fornecida por um gerador - aerogeradores, células fotovoltaícas ou de pequenas turbinas hidroelétricas - em forma de corrente contínua e converte para a forma de corrente alternada, podendo assim injetar a potência diretamente na rede, vendendo a energia para a concessionária, fazendo abater os valores da conta de energia.

O inversor deve estar também em sincronia com a frequência da rede (60 Hz, no Brasil), usando um oscilador local e limitar a tensão para que a mesma não seja superior à tensão da rede.Os modernos inversores têm a unidade de fator de potência fixa, isso significa que a tensão de saída e a corrente estão perfeitamente alinhadas, e seu ângulo de fase é de 1 grau em relação ao da rede de energia. O inversor possui um computador de bordo que analisa a freqüência da onda da rede e "corrige" tensão e frequência provindas do gerador.

Alguns vídeos interessantes sobre o assunto:

A rede elétrica irá funcionar como se fosse baterias.
Durante o dia pode-se gerar o dobro do que é consumido.
Durante a noite quando não há mais geração da energia, pode-se usar os créditos de energia que foram gerados.
Assim toda a energia terá vindo do sol e a rede elétrica terá servido de bateria.
https://www.youtube.com/watch?v=HGno8yfKFUs

Agora você pode produzir sua própria Energia, veja esta reportagem do Jornal Nacional
https://www.youtube.com/watch?v=JQwPgsJrzPQ