19 de Abril de 2010

Uma equipe internacional de pesquisadores anunciou dois avanços simultâneos na área das células solares orgânicas que, se confirmadas, poderão mudar o quadro da exploração da energia solar.

Em dois artigos, publicados no Journal of the American Chemical Society e na Nature Chemistry, a equipe coordenada pelo professor Benoit Marsan, da Universidade de Quebec, no Canadá, anuncia a solução para dois problemas que vêm atormentando a comunidade que pesquisa células solares nos últimos 20 anos.

 

Células de Gratzel

As células solares fotovoltaicas, feitas de silício, são eficientes, mas muito caras. Suas competidoras mais promissoras são as chamadas células solares orgânicas.

Também conhecidas pela sigla DSC (Dye-Sensitized Solar Cells - células solares sensibilizadas por corantes) essas células solares foram inventadas pela equipe do professor Michael Gratzel, na Suíça, nos anos 1990 - por isso, os europeus costumam chamá-las de células solares Gratzel. O próprio professor Gratzel orientou a equipe que agora está anunciando os avanços.

Potencialmente, as células Gratzel podem ser muito mais baratas do que as células solares de silício porque elas podem ser fabricadas por um processo similar ao da impressão, e sobre superfícies flexíveis, adaptando-se melhor à arquitetura das construções e dos objetos.

 

Células solares Gratzel

O funcionamento das células solares orgânicas é baseado no princípio da fotossíntese, o processo bioquímico pelo qual as plantas convertem a energia luminosa do Sol em carboidratos (açúcares, o alimento das plantas).

Uma célula solar Gratzel é composta por uma camada porosa de nanopartículas de um pigmento branco, o dióxido de titânio, coberta por um corante molecular que absorve a luz solar, como a clorofila nas folhas verdes.

O dióxido de titânio revestido com pigmento é imerso em uma solução eletrolítica, e um catalisador à base de platina completa a estrutura.

Como em uma célula eletroquímica convencional - uma pilha alcalina, por exemplo - dois eletrodos (o anodo de dióxido de titânio e o catodo de platina na célula Gratzel) são colocados em cada um dos lados de um condutor líquido (o eletrólito).

A luz solar passa através do catodo e do eletrólito e, em seguida, retira elétrons do anodo de dióxido de titânio, que é um semicondutor e fica na parte inferior da célula. Esses elétrons viajam ao longo de um fio a partir do anodo até o catodo, criando a corrente elétrica. Desta forma, a energia do sol é convertida em eletricidade.

A maioria dos materiais usados para construir esta célula solar são de baixo custo, de fácil fabricação, e são flexíveis, permitindo a integração dos painéis solares em uma grande variedade de objetos e materiais.

 

Problemas das células solares orgânicas

Em teoria, o potencial das células solares orgânicas, ou de Gratzel, é enorme.

Infelizmente, apesar da excelência do conceito, esse tipo de célula tem dois grandes problemas que têm impedido a sua comercialização em larga escala.

O primeiro destes problemas está no eletrólito, que:

  1. é extremamente corrosivo, o que faz com que as células solares tenham uma vida útil curta;
  2. é colorido, impedindo a passagem da luz solar de forma eficiente e
  3. limita a tensão da célula solar em 0,7 volt.

O segundo problema é o catodo, que é recoberto com platina, um material que não é transparente, é raro e, portanto, muito caro.

Apesar de inúmeras tentativas, até agora ninguém tinha sido capaz de encontrar uma solução satisfatória para estes problemas.

A própria equipe do professor Gratzel apresentou, há cerca de dois anos, uma solução parcial para o eletrólito, substituindo-o por uma mistura de dois líquidos iônicos, criando células solares orgânicas sem solventes.

Mas solução utiliza rutênio, um metal que é ainda mais raro e mais caro do que a platina.

 

Soluções para as células Gratzel

Agora a equipe do professor Marsan apresentou duas propostas de solução que resolvem os dois grandes problemas das células Gratzel.

Para o eletrólito, eles sintetizaram em laboratório moléculas inteiramente novas. O resultado é um gel transparente e não-corrosivo e que pode aumentar a tensão gerada pela célula solar.

Isto melhoraria não apenas o rendimento, mas também a estabilidade e a durabilidade da célula solar orgânica.

Para o catodo, a platina foi substituída por sulfeto de cobalto, que é muito mais barato. Segundo os pesquisadores, o material é também mais eficiente, mais estável e mais fácil de ser produzido.

As propostas do professor Marsan e de sua equipe foram recebidas com entusiasmo pela comunidade científica.

O próximo passo é aguardar que outras equipes reproduzam os materiais e avaliem tanto o rendimento quanto a durabilidade das novas células solares orgânicas. A continuarem valendo os resultados agora publicados, as perspectivas são de fato entusiasmantes.

Fonte:Inovação tecnologica

publicado por adm às 23:24

17 de Abril de 2010

As obras para a construção das duas primeiras centrais fotovoltaicas em Cabo Verde estarão concluídas antes do final do ano, passando então a fornecer quatro porcento do total das necessidades do arquipélago em energia eléctrica, segundo uma fonte da Praia ligada ao projecto.

O custo das duas centrais, a serem construídas uma no Sal e outra na Cidade da Praia, está orçado em 28 milhões de euros, financiados no âmbito da linha de crédito de 100 milhões de euros, disponibilizada por Portugal para projectos que promovam a utilização das energias renováveis em Cabo Verde.

O parque solar fotovoltaico no Sal, que vai ter uma capacidade de 2,5 megawatts, estará concluído até Agosto próximo. Por sua vez, o parque da Cidade da Praia, de 5 megawatts, terá duas fases, devendo a primeira ficar concluída até Setembro e a segunda antes do fim deste ano em curso.

As duas centrais solares fotovoltaicas, que vão ser as maiores do continente africano, irão servir um universo de 42 mil pessoas, sendo 28 mil na capital cabo-verdiana e 12 mil na ilha do Sal.

Presente na cerimónia de início das obras na Cidade da Praia, o primeiro- ministro cabo-verdiano, José Maria Neves, garantiu que, até ao fim de 2011, Cabo Verde terá capacidade para produzir 25 porcento da energia que consome, a partir de fontes de energias renováveis.

O chefe do Governo cabo-verdiano recordou que a meta estabelecida é de, até 2020, 50 por cento do total de energia consumida no arquipélago ser produzida a partir de fontes limpas.

A construção destas duas centrais fotovoltaicas é o primeiro resultado prático do programa anunciado pelo Governo cabo-verdiano, visando tirar maior partido das novas tecnologias ligadas às energias renováveis, num arquipélago que, de acordo com especialistas, possui condições "excepcionais" para o efeito.

Factores como o vento, o sol e o mar levam os mesmos especialistas a acreditar que, a longo prazo, o arquipélago venha a tornar-se autossustentável em termos de produção de energia.

De acordo com a meta estabelecida pelo Governo, Cabo Verde vai instalar quatro parques eólicos em outras tantas ilhas, com potência instalada de 28 megawatts, projectos orçados em 84 milhões de dólares (60 milhões de euros) e que deverão estar a funcionar no próximo ano.

Os quatro projectos - nas ilhas de São Vicente, Sal e Boavista - estão a ser desenvolvidos pela Cabeólica, empresa mista integrada pelo Estado de Cabo Verde, pela Electra (empresa pública de distribuição de água e electricidade) e pela InfraCO, uma entidade empresarial de doadores internacionais que inclui, entre outros, o Banco Mundial (BM). As informações são da Panapress.

Fonte:http://africa21.achanoticias.com.b

publicado por adm às 21:34

14 de Abril de 2010

Depois de 60 anos fechado em uma caixa, o supostamente primeiro gerador solar do mundo é encontrado e ainda funciona.

Por Nátaly Dauer

Em 1950, um professor de ciências britânico passou horas trabalhando em seu laboratório para provar que poderia transformar energia solar em eletricidade – com sucesso. Ele criou um “painel” (na verdade, uma esfera) que, se exposto à luz solar direta, pode gerar 1,5 V de tensão elétrica, o equivalente a uma pilha AA moderna.

 

Primeiro painel solar britânico, achado em uma caixa esquecida e  recentemente adquirido por um negociador de antiguidades. Crédito: Daily  Mail.

Primeiro painel solar britânico, achado em uma

caixa esquecida e recentemente adquirido por

um negociador de antiguidades. Crédito: Daily Mail.

 

 

A ideia de transformar energia solar em eletricidade não é nova, tendo origem nas pesquisas do professor britânico Charles Fritts, idealizador da primeira célula solar, em 1893 – invenção que nunca saiu do papel. A célula de Fritts foi o embrião para que Russel Ohl, outro inventor britânico, patenteasse sua própria célula solar semicondutora, em 1946. A célula, em formato de esfera e protegida por um bulbo como o de uma lâmpada incandescente, só foi realmente construída quatro anos mais tarde. A célula de Ohl tem uma sensibilidade bem mais baixa do que os paineis atuais, que precisam necessariamente estar expostos à luz solar. Mesmo tendo já 60 anos de idade e sendo menos eficiente, a “bateria solar” de Fritts e Ohl ainda funciona.

Esse pedaço da história científica, que pode ser o primeiro painel solar funcional criado pelo homem, foi adquirida por Fred Nickson, um negociante de antiguidades que comprou a peça de uma parente do inventor. O painel foi fechado em uma caixa e esquecido por 60 anos, conforme conta o site do periódico Daily Mail. O jornal ainda conta que seu inventor não queria utilizar a energia para nenhum fim específico; queria apenas provar que era possível a transformação de energia.

O artefato histórico está atualmente exposto no Antiques for Everyone, o maior evento de antiguidades da Grã-Bretanha.

Fonte:Geek

publicado por adm às 23:17

12 de Abril de 2010

Em Algueirão-Mem Martins, em Sintra, já todos o conhecem como o homem do carro dos painéis solares. Há sete anos adaptou uma viatura elétrica com energia foto voltaica, entretanto criou uma empresa e agora tem de estacionar ao sol. Paulo Carvalho é um técnico de eletrotécnica, que em 2000 decidiu adaptar um motor eléctrico e painéis solares a um veículo "papa-reformas".

A primeira experiência, segundo a agência Lusa, não correu bem pois o veículo "não tinha espaço suficiente para aplicar grandes painéis" e Paulo Carvalho decidiu investir na compra de uma carrinha já elétrica com cumprimento suficiente para instalar  os painéis.

A aposta deu frutos e em 2003 Paulo Carvalho criou a empresa VS-SOLAR com o objectivo de investigar e aplicar a "energia foto voltaica na locomoção de veículos".

Em Algueirão-Mem Martins é habitual ver este "autodidacta" a circular com a carrinha Mega nas estradas, e Paulo Carvalho só lamenta não poder circular no IC19, uma vez que é considerada um motociclo. Por uma questão de redução de custos, o empresário deixa agora o carro a gasóleo na garagem.

CHEGA AOS 50 QUILÓMETROS/HORA

Também nas escolas Paulo Carvalho é presença assídua nas iniciativas de prevenção rodoviária com pequenos veículos elétricos movidos a energia solar, representando estas iniciativas uma grande parte da faturação da empresa.

Este engenheiro adianta que "a Mega é uma carrinha muito fácil de conduzir, pois só tem travão e acelerador, e pode chegar aos 50 quilómetros por hora", e em vez de utilizar combustível fóssil, a viatura transforma a energia solar em eletricidade e por sua vez em energia de locomoção.

Para Paulo Carvalho o sistema foto voltaico aplicado aos carros pode "atenuar" os dois problemas que actualmente os veículos elétricos apresentam: a fraca autonomia e a curta duração das baterias"

"Com este sistema, utilizando a energia foto voltaica, esses dois problemas não são resolvidos totalmente, mas são bastante atenuados. Nota-se um crescendo de autonomia significativo", garante.

Os custos da transformação são para já o maior problema com que o investigador se depara pois, garante, se "em manutenção se gasta zero", fica um bocado dispendioso comprar quer as baterias elétricas quer os painéis solares.

"Eu utilizo painéis solares de alto rendimento que são bastante mais caros do que os normais. A transformação de um carro destes fica à volta dos dez mil euros", explica.

As principais características destes veículos passam pelo facto de serem silenciosos, não poluentes e terem autonomia ilimitada durante o dia, mesmo com o céu encoberto.

"Estas viaturas têm um acelerador progressivo eletronicamente, comutador de marcha a trás, banco regulavél em comprimento, buzina e travão. Temos modelos para crianças dos quatro aos dez anos e modelos para adolescentes e adulto", garante Paulo Carvalho.

 



publicado por adm às 23:22

11 de Abril de 2010
Samsung GT-E1107 Samsung GT-E1107 Samsung GT-E1107 Samsung GT-E1107 Samsung GT-E1107

 

 

 

 

 

 

É viável ter um celular carregado com energia solar? O INFOLAB testou o primeiro modelo desse tipo vendido no Brasil, o Samsung E1107, e concluiu que esse recurso deve ser usado como um complemento, útil para quem passa boa parte do dia ao ar livre, longe da tomada por muito tempo. Quando carregamos o aparelho na energia elétrica, ele aguentou firme por quase 12 horas em conversação, um número bem expressivo. Por ser um celular basicão, o preço agrada. Ele custa 129 reais.

A própria Samsung alerta no manual que o carregamento solar é uma função auxiliar, ou seja, não dá para abandonar o carregador. Fizemos dois testes distintos. Carregado na tomada, o celular aguentou 713 minutos em ligações. Já depois de um banho de sol de cerca de uma hora, falamos apenas 11 minutos e 25 segundos. É um tempo razoável para ligações emergenciais, mas que não é suficiente nem para tirar a bateria do nível mínimo.

Nas configurações, o Samsung E1107 é espartano. Tanto que seus destaques são rádio FM e lanterna. O aparelho traz o básico: agenda, calendário, despertador e dois games. Ele também faz chamadas falsas, para quem deseja se livrar dos chatos, e pode ser rastreado em caso de perda ou roubo. Mas nada de câmera, tocador de música, slot para cartão de memória ou browser.

A tela LCD de apenas 1,5 polegada do modelo é pequena para quem já se acostumou aos visores maiores dos celulares atuais. Já o teclado possui teclas bem separadas e a digitação de mensagens é prática. Fininho e leve, com apenas 76 gramas, esse modelo tem a cara dos telefones básicos de anos atrás. Sua saída de fone de ouvido é proprietária.

Fonte:http://info.abril.com.br

publicado por adm às 00:21

10 de Abril de 2010

Macau, China, 09 abr (Lusa) – A portuguesa Magpower está a estudar a possibilidade de criar em Macau uma unidade produtiva da terceira geração de painéis fotovoltaicos para servir o mercado da China, que considera prioritário no âmbito da sua estratégia de expansão.

Em entrevista à Agência Lusa, um dos quatro sócios da Magpower, Jaime Ferreira Silva, que se deslocou esta semana a Macau para participar no Fórum e Exposição Internacional de Protecção Ambiental, disse que a empresa assinou na região um protocolo com a Universidade de São José e a empresa CESL Asia para a criação de um centro de transferência de tecnologia.

"Vamos usar a universidade para o teste do protótipo da segunda fase do nosso produto, que nos permita consolidar uma capacidade local tecnológica para, de uma forma mais consistente, trabalharmos o mercado chinês", disse o responsável.

A ideia é fazer chegar à China ainda este ano a tecnologia de ponta 'made in Portugal" para a geração de energia solar, através da criação em Macau de uma "plataforma com agentes locais que poderá passar por alguma capacidade produtiva com as baterias apontadas para a China" em termos de exportação, sustentou.

António Trindade, diretor executivo da CESL Asia, detida pela NETASIA com a Orizon, considera a aposta ganha ao observar que em Macau "existe um espaço claro para as energias renováveis ao nível económico e político".

A Magpower vê na China, um dos maiores produtores mundiais de fotovoltaico com base na tecnologia tradicional, uma "brecha importante para lançar tecnologia revolucionária" e considera este o momento oportuno para o fazer, não descartando a possibilidade de abrir um escritório de vendas no gigante asiático.

"O Este da China tem uma radiação muito alta e problemas elétricos diabólicos, onde uma planta solar com a nossa tecnologia pode facilmente abastecer aldeias, vilas e até cidades, o que estará enquadrado na lógica a definir pelo Governo chinês para a expansão das renováveis no país", explicou Jaime Silva.

A Magpower, com 45 funcionários e fábricas no Cacém e Porto com capacidade produtiva de 50 MW por ano, lançou há dois anos no mercado a tecnologia Magsun, assente num sistema de concentração fotovoltaica que é um dos mais inovadores do mundo e cerca de 30 por cento mais barato do que a tecnologia tradicional e em 2011 vai oferecer painéis solares para telhados.

Nos últimos seis meses abriu escritórios de vendas em Israel e na Bulgária e agora prepara-se para entrar em África do Sul e abrir, em 2011, uma fábrica em Los Angeles, nos Estados Unidos, para servir o mercado americano, onde já tem em pipeline mais de 200 milhões de dólares em produção.

A Magpower espera fechar o ano com um volume de negócios de 15 milhões de euros, mas tem já em 'pipeline' mais de 100 milhões de euros em projetos para Espanha, Itália e Portugal, tendo em 2007 estabelecido uma parceria tecnológica a longo prazo com a EDP, que faz a análise técnica ao produto para a sua eventual utilização em projetos de energia solar em diversos mercados.

PNE.

***Este texto foi escrito ao abrigo do novo Acordo Ortográfico***

Lusa/fim

publicado por adm às 00:20

Tecnologia desenvolvida por pesquisador da Unesp-SP gera até 53% a mais de eletricidade do que os painéis convencionais


Ana Paula Rocha

 

Divulgação: Alceu Ferreira Alves
Dispositivo computacional coordena movimentação de placas

A Unesp (Universidade Estadual Paulista) desenvolveu um sistema de captação de energia solar que se movimenta conforme a mudança de posição do sol, gerando até 53% a mais de energia do que os painéis convencionais.

"Há um dispositivo computacional calculando a posição do Sol e movimentando motores de passo para que o painel esteja sempre em posição perpendicular à incidência dos raios solares, captando assim a maior quantidade possível de radiação solar que chega à sua superfície e convertendo-a em energia elétrica", explica o autor do projeto, o professor Alceu Ferreira Alves, da Faculdade de Engenharia de Bauru.

Nos sistemas convencionais, o suporte fixo dos painéis fotovoltaicos não permite ajustes, deixando-os sempre direcionados para o norte, o que diminui a captação de energia. Há também outros sistemas que trabalham com movimentação semelhante ao desenvolvido na Unesp, porém, estes dependem de sensores para verificar a posição do sol e que podem falhar na presença de nuvens.

"Caso haja interferências, como nuvens, por exemplo, o sistema proposto continua movimentando-se da mesma maneira, pois sabe através das equações onde o sol está", afirma o professor. "O sistema funciona em malha aberta, não necessitando de sensores para o correto posicionamento dos motores, nem de uma estrutura mecânica diferenciada", continua. Apenas 0,095% da eletricidade gerada é consumida pela movimentação dos painéis.

Em relação ao custo do sistema, o pesquisador afirma que é maior do que um sistema fixo, além de necessitar de manutenção. "Ainda assim, o ganho em conversão da luz solar em eletricidade compensa a utilização do sistema", defende.

 

Divulgação: Alceu Ferreira Alves
Painéis sendo testados na Unesp

Segundo Alves, quatro painéis fotovoltaicos com duas baterias são suficientes para prover uma residência com no máximo 70 m², por quatro horas diárias. Essa habitação poderia ter, por exemplo, oito lâmpadas fluorescentes compactas, um aparelho de TV, um telefone via rádio e uma bomba d'água para irrigar uma plantação e alimentar uma criação de animais. Além disso, não há restrições quanto ao local a ser instalado. "À medida que surjam interessados em comercializar o sistema, poderemos discutir esta possibilidade. Inicialmente, trata-se de uma pesquisa puramente acadêmica, que resultou em minha Tese de Doutorado", finaliza Alceu Ferreira Alves.

A pesquisa contou com financiamento da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e da Fundunesp (Fundação para o Desenvolvimento da Unesp). A orientação foi do professor José Angelo Cagnon, também da Faculdade de Engenharia de Bauru.

 

Divulgação: Alceu Ferreira Alves

Sistema possui duas baterias por placa fotovoltaica

Fonte:www.piniweb.com.br

publicado por adm às 00:16

09 de Abril de 2010
Você já viu calculadoras sem pilha? Com luz suficiente, elas parecem funcionar para sempre (algumas nem têm botão de desligar). Elas são bons exemplos do uso de células solares. Você pode ter visto painéis solares bem maiores, em placas ou telefones públicos de emergência, em estradas. Embora esses grandes painéis não sejam tão comuns como as calculadoras que funcionam com energia solar, eles estão por aí, e não é difícil de achar se você souber onde procurar. Há conjuntos de células solares em satélites, para abastecer os sistemas elétricos.

Também é provável que você tenha ouvido sobre a "revolução solar" nos últimos 20 anos: a idéia de que um dia todos nós usaremos a eletricidade grátis do Sol. Este é um processo sedutor: em um dia claro e ensolarado, o sol brilha "despejando" aproximadamente 1.000 watts de energia por metro quadrado da superfície do planeta; e se pudéssemos coletar toda esta energia poderíamos facilmente fornecer energia para nossas casas e escritórios de graça.

 


Foto cedida DOE/NREL
Crédito da foto Agência SunLine Transit
Os painéis solares absorvem energia para produzir hidrogênio na Agência SunLine Transit

Neste artigo, examinaremos as células solares para aprender como elas convertem a energia do Sol diretamente em eletricidade. No processo, você aprenderá a razão pela qual estamos nos aproximando da energia solar diariamente e por que ainda precisamos pesquisar mais antes que o processo se torne economicamente viável.

 

Avião solar

O Solar Impulse, avião com motores alimentados por energia solar, fez seu primeiro voo, de uma hora e meia.

Leia mais em VEJA.com

Convertendo fótons em elétrons
As células solares das calculadoras e satélites são células ou módulos fotovoltaicos (módulos são simplesmente um grupo de células conectadas eletricamente e reunidas em uma estrutura). Fotovoltaica, como diz a palavra (foto = luz, voltaica = eletricidade), converte a luz do Sol diretamente em eletricidade. Antes usadas quase que exclusivamente no espaço, as células fotovoltaicas são cada vez mais usadas de modos menos exóticos. Elas podem até mesmo abastecer uma casa de energia. Como esses dispositivos funcionam?

Células fotovoltaicas (FV) são feitas de materiais especiais chamados de semicondutores, como o silício, que é atualmente o mais comum. Basicamente, quando a luz atinge a célula, uma certa quantidade dela é absorvida pelo material semicondutor. Isso significa que a energia da luz absorvida é transferida para o semicondutor. A energia arranca os elétrons fracamente ligados, permitindo que eles possam fluir livremente. As células FV também possuem um ou mais campos elétricos que forçam os elétrons livres, pela absorção da luz, a fluir em um certo sentido. Este fluxo de elétrons é uma corrente; e pondo contatos de metal na parte superior e na parte inferior da célula FV, podemos drenar esta corrente para usá-la externamente. Por exemplo, a corrente pode abastecer uma calculadora. Essa corrente, juntamente com a voltagem da célula (que é um resultado de seu(s) campo(s) elétrico(s) embutido(s)), define a potência que a célula pode produzir.

Este é o processo básico, mas realmente há muito mais sobre isso. Vamos dar uma boa olhada em um exemplo de célula fotovoltaica: a célula de silício monocristalino.

O silício tem algumas propriedades químicas especiais, principalmente em sua forma cristalina. Um átomo de silício tem 14 elétrons, organizados em três camadas diferentes. As duas primeiras camadas, aquelas mais próximas do centro, estão completamente cheias. Já a camada mais externa é preenchida pela metade, tendo apenas quatro elétrons. Um átomo de silício sempre vai procurar modos de completar até sua última camada, que gostaria de ter oito elétrons. Para fazer isso, ele vai partilhar os elétrons com quatro de seus átomos vizinhos de silício. É como se cada átomo estivesse de mãos dadas com seus vizinhos, exceto que, neste caso, cada átomo tem quatro mãos dadas para quatro vizinhos. É isso que forma a estrutura cristalina, importante para este tipo de célula FV.

Acabamos de descrever o silício cristalino puro. O silício puro é um mau condutor de eletricidade, porque nenhum de seus elétrons está livre para se mover. Bons condutores, como o cobre, têm elétrons livres. No silício os elétrons estão todos presos à estrutura cristalina. O silício em uma célula solar é levemente modificado para que a célula funcione como deveria.

Uma célula solar tem silício com impurezas: outros átomos misturados com os átomos de silício, mudando um pouco a forma das coisas. Geralmente pensamos nas impurezas como algo indesejável, mas em nosso caso, nossa célula não funcionaria sem elas. Estas impurezas são na verdade colocadas ali de propósito. Considere o silício junto com alguns poucos átomos de fósforo, talvez um para cada milhão de átomos de silício. O átomo de fósforo tem cinco elétrons em sua camada externa, não quatro. Ele ainda se conecta com seus átomos de silício vizinhos, mas de certo modo, o fósforo tem um elétron que não se conecta. Ele não faz parte de uma ligação, mas há um próton positivo no núcleo do fósforo que o mantém no lugar.

Quando energia é adicionada ao silício puro, por exemplo, na forma de calor, ela pode causar a liberação de alguns elétrons de suas ligações, e eles deixam seus átomos. Um buraco é deixado para trás em cada caso. Estes elétrons, então, vagam aleatoriamente ao redor da distribuição dos átomos do cristalino, procurando outro buraco no qual “entrar”. Esses elétrons são chamados de portadores livres e podem carregar a corrente elétrica. Há alguns deles no silício puro, o que não os torna lá muito úteis. Nosso silício impuro com átomos de fósforo misturados é uma outra história. Acontece que ele toma muito menos energia para liberar um dos nossos elétrons "extras" do fósforo porque eles não estão conectados por uma ligação, seus vizinhos não estão conectados a ele. Assim, a maioria desses elétrons se liberta, e há muito mais portadores livres do que haveria no silício puro. O processo de adicionar impurezas de propósito é chamado de doping, e quando "dopado" com fósforo o silício resultante é chamado tipo-N ("n" de negativo) por causa do predomínio dos elétrons livres. O silício dopado tipo-N é um condutor muito melhor do que o silício puro.

Na verdade, apenas parte da nossa célula solar é tipo-N. A outra parte é dopada com boro (que tem apenas três elétrons, em vez de quatro, em sua camada mais externa) para se tornar um silício do tipo-P. Em vez de ter elétrons livres, o silício tipo-P ("p" de positivo) tem buracos livres. Os buracos, na verdade, são apenas a ausência de elétrons, então eles possuem carga oposta (positiva). Eles ficam se movendo, exatamente como os elétrons fazem.

A parte interessante começa quando você coloca o silício tipo-N junto com o silício tipo-P. Lembre-se de que cada célula FV apresenta um campo elétrico. Sem um campo elétrico, a célula não funcionaria. Esse campo se forma quando o silício tipo-N e tipo-P estão em contato. De repente, os elétrons livres no lado N, que estiveram procurando por todos os lugares pelos buracos para entrar, vêem todos os buracos livres no lado P, e há uma corrida maluca para preenchê-los.

A anatomia de uma célula

Antes, o silício era eletricamente todo neutro. Nossos elétrons extras foram balanceados pelos prótons extras nos fosforosos. Os elétrons que estão faltando (buracos) foram balanceados pelos prótons que estão faltando no boro. Quando os buracos e os elétrons se misturam na junção do silício tipo-N e tipo-P, essa neutralidade é rompida. Todos os elétrons livres preenchem todos os buracos livres? Não. Se eles preenchessem, então a organização total não seria muito útil. Porém, bem na junção, eles se misturam formando uma barreira, dificultando mais e mais para os elétrons no lado N atravessarem para o lado P. Finalmente, o equilíbrio é alcançado e temos um campo elétrico separando os dois lados.

 

 



O efeito do campo elétrico em uma célula FV

Este campo elétrico atua como um diodo, permitindo (e mesmo empurrando) os elétrons para fluírem do lado P para o lado N, mas não ao contrário. É como uma montanha, os elétrons podem descer facilmente a montanha (para o lado N), mas não podem subi-la (para o lado P).

Então, conseguimos um campo elétrico atuando como um diodo no qual os elétrons apenas podem se mover em um sentido. Vamos ver o que acontece quando a luz atinge a célula.

Quando a luz, na forma de fótons, atinge nossa célula solar, sua energia libera os pares de furos e elétron-buraco.

Cada fóton com energia suficiente normalmente liberará exatamente um elétron, resultando em um buraco livre também. Se isto acontece muito perto do campo elétrico, ou se acontecer do elétron livre e do buraco livre estarem na região de influência do campo, ele enviará o elétron para o lado N e o buraco para o lado P. Isto causa ruptura adicional da neutralidade elétrica e, se fornecermos um caminho externo para a corrente, os elétrons fluirão, através do caminho, para seu lado original (o lado P) para unirem-se com os buracos que o campo elétrico enviou para lá, fazendo o trabalho para nós ao longo do caminho. O fluxo de elétrons fornece a corrente e o campo elétrico das células causa uma voltagem. Com a corrente e a voltagem, temos a potência que é o produto dos dois.

Ainda restam algumas etapas antes que possamos realmente usar nossa célula. Acontece que o silício é um material muito brilhante e, portanto, reflete muito. Os fótons que são refletidos não podem ser usados pela célula. Por esta razão, um revestimento anti-reflexo é aplicado no topo da célula para reduzir a perda de reflexo para menos de 5%.

A etapa final é a placa de cobertura de vidro que protege a célula dos fenômenos atmosféricos. Os módulos são feitos pela conexão de várias células (geralmente 36) em séries e em paralelo para atingir níveis úteis de voltagem e corrente, e colocá-las em uma forte estrutura completa com cobertura de vidro e terminais positivos e negativos na parte de trás.

 


Operação de uma célula FV


A estrutura básica de uma célula FV de silício genérica

Quanta energia, proveniente da luz do Sol, nossa célula FV absorve? Infelizmente, o máximo que nossa célula simples poderia absorver é cerca de 25% e, geralmente, 15% ou menos. Por que tão pouco?


Perda de energia numa célula solar

A luz visível é parte do espectro eletromagnético. A radiação eletromagnética não é monocromática, é composta de uma variação de comprimentos de onda diferentes e conseqüentemente de níveis de energias diferentes (veja Como funciona a relatividade especial para uma boa discussão sobre espectro eletromagnético).

A luz pode ser separada em comprimentos de onda diferentes e podemos vê-los na forma de um arco-íris. Como a luz que atinge nossa célula tem fótons de uma grande variedade de energias, alguns deles não possuem energia suficiente para formar um par de elétron-buraco. Eles simplesmente passarão pela célula como se ela fosse transparente. Somente uma certa quantidade de energia, medida em elétron-volts (eV) e definida por nosso material da célula (cerca de 1,1 eV para o silício cristalino), é requerida para arrancar um elétron. Chamamos isso de energia de espaçamento entre as bandas de um material. Se um fóton tem mais energia do que a quantidade necessária, então a energia extra é perdida (a menos que um fóton tenha o dobro da energia requerida, e possa criar mais do que um par de elétron-buraco, mas este efeito não é significativo). Estes dois efeitos sozinhos são responsáveis pela perda de cerca de 70% da energia de radiação incidente na nossa célula.

Por que não podemos escolher um material com um espaçamento entre as bandas realmente baixo para que possamos usar mais fótons? Infelizmente, nosso espaçamento determina a intensidade (voltagem) de nosso campo elétrico, e se for muito baixo, então obtemos uma corrente extra (pois mais fótons são absorvidos), e assim perdemos por ter uma voltagem baixa. Lembre-se de que a potência é a voltagem vezes a corrente. O espaçamento ideal entre as bandas, balanceando estes dois efeitos, está em torno de 1,4 eV para uma célula de um único material.

Também temos outras perdas. Nossos elétrons tem de fluir de um lado da célula para o outro através de um circuito externo. Podemos cobrir a parte inferior com um metal, permitindo uma boa condução, mas se cobríssemos completamente a parte superior, então os fótons não conseguiriam atravessar o condutor opaco e perderíamos toda nossa corrente (em algumas células, os condutores transparentes são usados na superfície superior). Se colocarmos nossos contatos apenas nas laterais de nossas células, então os elétrons terão de percorrer uma distância extremamente longa (para um elétron) para alcançar os contatos. Lembre-se de que o silício é um semicondutor, não é nem de longe tão bom quanto o metal para o transporte da corrente. Sua resistência interna (chamada de resistência de série) é razoavelmente alta, significando altas perdas. Para minimizar estas perdas, nossa célula é coberta por uma rede de contato metálica que reduz a distância que os elétrons devem percorrer enquanto cobrem apenas uma pequena parte da superfície da célula. Mesmo assim, alguns fótons são bloqueados pela rede, que não pode ser muito pequena ou então sua própria resistência será muita alta.

 

 

Dentro do silício monocristalinoO silício monocristalino não é o único material usado em células FV. O silício policristalino também é usado na tentativa de cortar os custos de fabricação, embora as células resultantes não sejam tão eficazes como o silício monocristalino. Silício amorfo, que não tem a estrutura cristalina, também é usado, novamente na tentativa de reduzir os custos de produção. Outros materiais usados incluem arsenieto de gálio, di-seleneto de cobre e índio e telureto de cádmio. Desde que materiais diferentes tenham espaçamento entre as bandas diferentes, eles parecem ser "sintonizados" para comprimentos de onda diferentes ou fótons de energias diferentes. Um jeito para que a eficácia seja melhorada é usar duas ou mais camadas de materiais diferentes com espaçamento entre as bandas diferentes. O material que tem espaçamento maior entre as bandas fica na superfície, absorvendo os fótons de alta energia, enquanto permite que os fótons de energia mais baixa sejam absorvidos pelo material, logo abaixo, que tem espaçamento entre as bandas menor. Esta técnica pode ser muito mais eficiente. Tais células são chamadas células multi-junção, que podem ter mais de um campo elétrico.

Alimentando uma casa com energia solar

Agora que temos nosso módulo FV, o que fazemos com ele? O que você teria que fazer para trazer energia para sua casa através da energia solar? Embora não seja tão simples como colocar alguns módulos no telhado, também não é tão difícil assim.

Primeiro de tudo, nem todo telhado tem a orientação ou o ângulo de inclinação adequado para tirar proveito da energia solar. Sistemas FV sem rastreamento no Hemisfério Norte devem apontar em direção ao sul (esta é a orientação). Eles devem ficar inclinados em um ângulo igual à latitude da área para absorver a máxima quantidade de energia o ano todo. Uma orientação e/ou inclinação diferente poderia ser usada se você quisesse maximizar a produção de energia para a manhã ou tarde e/ou, ainda, para o verão ou inverno. É claro que os módulos nunca devem receber sombra de árvores ou de prédios vizinhos, não importa a hora do dia ou a época do ano. Em um módulo FV, mesmo se apenas uma das 36 células estiver na sombra, a produção de energia será reduzida por mais da metade.

Se você tem uma casa com um telhado sem sombra e direcionado para o sul, você deve decidir que tipo de sistema você precisa. Isso é complicado porque sua produção de eletricidade depende do clima, o que nunca é completamente previsível, e sua demanda de eletricidade também pode variar. Estes obstáculos são bem fáceis de superar. Os dados metereológicos dão uma média mensal de níveis de raios solares para áreas geográficas diferentes. Eles levam em consideração as chuvas e os dias nublados, bem como a altura, umidade e outros fatores subentendidos. Você deve planejar para o pior mês para ter eletricidade o suficiente para o ano inteiro. Com esses dados, e sabendo sua demanda doméstica média (suas contas de serviços públicos informam a quantidade de energia que você gasta em cada mês), existem métodos simples para determinar exatamente quantos módulos você vai precisar. Você também vai precisar saber a voltagem do sistema, que você pode controlar decidindo quantos módulos deve cabear em série.

Você já deve ter percebido quantos problemas vamos ter que resolver. Primeiro, o que fazer quando o sol não sair? Certamente, ninguém iria querer ter apenas eletricidade durante o dia e apenas em dias claros. Precisamos armazenar energia, baterias. Infelizmente, as baterias aumentam muito o custo e a manutenção do sistema PV. Porém, atualmente é uma necessidade se você quiser ser completamente independente. Uma forma de contornar o problema é associar sua casa a uma rede de serviços públicos, comprando energia quando necessário e vendê-la quando produzir demais. Desta forma, o serviço público atua praticamente como um sistema de armazenamento infinito. O serviço público tem que concordar e, na maioria dos casos, comprarão a energia de você a um valor bem menor do que o preço de venda deles. Você também vai precisar de um equipamento especial para ter certeza de que a energia que está vendendo para o serviço público está sincronizado com o deles, isto é, se compartilha as mesmas formas de ondas e freqüência. A segurança também é um problema. O serviço público tem que assegurar que, se houver interrupção de energia em seu bairro, seu sistema PV não fornecerá eletricidade para as linhas que eles acham que estão inutilizadas. Isto é chamado de isolamento.

Se você decidir usar baterias, tenha em mente que elas precisarão de manutenção e substituição depois de alguns anos. A duração dos módulos PV deve ser de 20 anos ou mais, mas as baterias não têm um tempo de vida útil tão longo assim. As baterias nos sistemas PV também podem ser muito perigosos por causa da energia que elas armazenam e dos eletrólitos acidíferos que elas contêm, então você vai precisar de um lugar muito bem ventilado e não metálico para elas.

Embora muitos tipos diferentes de baterias sejam usados, a única característica que todas elas devem ter em comum é serem baterias de ciclo profundo. Diferentemente da bateria de seu carro, que é uma bateria de ciclo-baixo, as baterias de ciclo profundo podem descarregar mais a energia armazenada enquanto mantiverem uma longa vida. Para dar a partida no carro, as baterias descarregam uma grande corrente num período muito curto e, imediatamente, recarregam enquanto você dirige. As baterias PV geralmente tem que descarregar uma corrente menor em um período maior (como durante a noite toda), enquanto é carregada durante o dia.

As baterias de ciclo-profundo mais usadas são as baterias de chumbo (ambas seladas e ventiladas) e as baterias de níquel-cádmio. As baterias de níquel-cádmio são mais caras, mas duram mais e podem ser descarregadas mais por completo sem causar danos. Mesmo as baterias de chumbo de ciclo profundo não podem ser descarregadas 100% sem reduzir seriamente o tempo de vida e, geralmente, os sistemas PV são projetados para descarregar as baterias de chumbo não mais de 40 ou 50%.

O uso das baterias também requer a instalação de outro componente chamado controlador de carga. Elas duram muito mais se tomar cuidado para que não sejam sobrecarregadas ou descarregadas demais. É isso que o controlador de carga faz. Uma vez que as baterias estejam totalmente carregadas, o controlador não deixa que a corrente dos módulos PV continuem fluindo para eles. Também, uma vez que as baterias tenham sido descarregadas até certo nível, controladas pela medição de voltagem, muitos controladores de carga não permitirão que mais corrente seja drenada das baterias até que elas tenham sido recarregadas. O uso do controlador de carga é essencial para a vida longa da bateria.

Outro problema é que a eletricidade gerada por seus módulos PV (e extraída das baterias se você optar por usá-las) é uma corrente direta, enquanto que a eletricidade fornecida pela empresa de energia (e o tipo que todo aparelho em sua casa usa) é a corrente alternada. Você vai precisar de um inversor, um aparelho que converte a DC (corrente direta) para a CA (corrente alternada). A maioria dos grandes inversores também permitirão que controle automaticamente como seu sistema funciona. Alguns módulos PV, chamados de módulos CA, na verdade, já têm um inversor embutido em cada um, eliminando a necessidade de uma grande central inversora e simplificando os problemas de instalação elétrica.

 


Esquema geral de um sistema FV residencial com armazenamento de bateria

Adicione ao “hardware” de montagem instalação elétrica, caixas de junção, equipamento de aterramento, proteção de sobrecarga, dispositivos de segurança para desconectar sistemas usando CC e CA e outros acessórios, assim, você terá seu sistema. As normas elétricas devem ser seguidas, e é altamente recomendado que a instalação seja feita por um eletricista licenciado e que tenha experiência com sistemas FV. Uma vez instalado, o sistema FV requer pouca manutenção (especialmente se nenhuma bateria for usada) e fornecerá eletricidade limpa e clara por 20 anos ou mais.

Se os fotovoltaicos são uma fonte tão boa de energia grátis, então, por que o mundo todo não usa energia solar? Algumas pessoas têm um conceito errado da energia solar. Enquanto a energia da luz solar é grátis, a eletricidade gerada pelos sistemas FV não é. Como você pode perceber, para se ter um sistema doméstico FV, muito equipamento é necessário. Atualmente, um sistema FV instalado vai custar em torno de US$9 por Watt. Para dar uma idéia de quanto custa um sistema doméstico, vamos considerar a Casa Solar (em inglês) - uma residência modelo em Raleigh, Carolina do Norte, com um sistema PV montado pelo Centro Solar local para demonstrar a tecnologia. É uma casa razoavelmente pequena e estima-se que seu sistema PV de 3,6 kW cobre cerca da metade da eletricidade necessária total (este sistema não usa baterias, é conectado à rede). Ainda assim, a 9 dólares por Watt, este sistema instalado custaria cerca de 32 mil dólares.

Esta é a razão pela qual o FV é geralmente usado em áreas remotas, longe das fontes convencionais de eletricidade. Hoje, ele não pode competir com os serviços públicos. De qualquer modo, os custos estão reduzindo à medida que a pesquisa está sendo feita. Os pesquisadores estão confiantes que o FV um dia terá um custo eficaz nas áreas urbanas bem como em áreas remotas. Parte do problema é que a fabricação precisa ser feita em larga escala para reduzir os custos o máximo possível. Entretanto, o tipo de demanda para o FV não existirá até que os preços caiam a níveis competitivos. É uma situação sem saída. Mesmo assim, a demanda e a eficiência do módulo estão constantemente aumentando, os preços caindo, e o mundo está se conscientizando cada vez mais dos problemas ambientais associados às fontes convencionais de energia, fazendo dos fotovoltaicos uma tecnologia com um futuro brilhante.

Scott Aldous.  "HowStuffWorks - Como funcionam as células solares".  Publicado em 01 de abril de 2000  (atualizado em 03 de março de 2010) http://ambiente.hsw.uol.com.br/celulas-solares.htm  (08 de abril de 2010)
publicado por adm às 23:24

08 de Abril de 2010

Energia solar no mundo

As usinas solares fotovoltaicas no mundo todo atingiram um recorde de 6,43 gigawatt (GW) em 2009, um crescimento de 6% em relação ao ano anterior, de acordo com o relatório Solarbuzz 2010, uma pesquisa de mercado internacional sobre a energia solar.

A indústria fotovoltaica gerou US$ 38 bilhões em receitas globais em 2009 e levantou mais de US $ 13,5 bilhões em aportes de capital, por investimento ou por empréstimos, um aumento de 8% sobre o ano anterior.

Energia solar por país

Segundo o relatório, os países europeus contam com 4,75 GW de capacidade instalada de geração elétrica fotovoltaica, ou 74% da produção mundial em 2009.

Os três principais países produtores da Europa são: Alemanha, Itália e República Checa, que em conjunto contam com 4,07 GW. Todos os três países apresentaram crescimento na demanda por energia solar, com a Itália tornando-se o segundo maior mercado do mundo.

Por outro lado, a demanda por energia solar na Espanha caiu para apenas 4% do seu nível no ano anterior. O terceiro maior mercado no mundo é representado pelos Estados Unidos, que cresceram 36%, atingindo 485 MW.

Logo atrás está o renascente Japão, que ficou em quarto lugar depois de crescer nada menos do que 109% em relação ao ano anterior.

Produção mundial de células solares

A produção mundial de células solares atingiu um valor consolidado de 9,34 GW em 2009, acima dos 6,85 GW no ano anterior, com as células de película fina representando 18% desse total.

A produção da China e de Taiwan continuou a crescer em participação e agora representa 49% da produção global de células solares.

As importações líquidas de células solares foram responsáveis pelo suprimento de 74% do total da demanda da Europa.

Os sete principais fabricantes de células fotovoltaicas de silício policristalino tinham uma capacidade instalada de 114.500 toneladas/ano em 2009, 92% a mais do que em 2008.

Já os oito maiores fabricantes de wafers (pastilhas de silício) representaram 32,9% da capacidade de global de produção desse material em 2009.

A produção de células solares acima da demanda do mercado causou uma queda de 38% no preço médio ponderado dos módulos de silício cristalino em 2009 em relação ao nível do ano anterior. Esta redução nos preços do silício cristalino também teve o efeito de minar as vantagens de preço das emergentes células de película fina.

Futuro da energia solar

Olhando para o futuro, o relatório prevê que o setor voltará a crescer em 2010, uma situação que deverá se manter ao longo dos próximos cinco anos.

Mesmo no cenário de crescimento mais lento, estima-se que o mercado global terá 2,5 vezes o seu tamanho atual em 2014. Usando a previsão de crescimento mais otimista, o faturamento anual da indústria se aproximará de US$ 100 bilhões até 2014.

"O desempenho da indústria em 2009 foi notável no sentido de que conseguiu mais do que substituir integralmente a lacuna dos 2,3 GW na demanda causada pela mudança na política da Espanha," comentou Craig Stevens, presidente da Solarbuzz.

"Olhando para frente, a indústria verá um retorno ao crescimento rápido, mas em um ambiente de baixa margem de lucratividade. Nossa análise demonstra que uma ampla gama de mercados emergentes vão ajudar a compensar a desaceleração na demanda alemã no segundo semestre de 2010," diz o analista.

Números da indústria solar fotovoltaica no mundo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Três países europeus lideram a produção mundial de energia solar, mas o Japão cresceu 109%. Quase metade da produção de células solares já é feita na China e em Taiwan. [Imagem: Solarbuzz Marketbuzz 2010 Report]

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/04/2010

publicado por adm às 23:44

07 de Abril de 2010
A central de 1MW de potência solar prevista para Odelouca (Algarve) e a cargo da Self Energy, vai ser iniciada em Abril, avança a empresa liderada por Miguel Matias. O projecto, que utiliza a tecnologia de stirling (tecnologia de solar concentrado), foi um dos 15 pedidos de informação prévia (PIP) aprovados recentemente pelo Governo português.

Os PIP aprovados vão totalizar um total de 33,5 MW de potência instalada, naquela que foi uma clara aposta governamental em novas tecnologias de concentração solar. O sul do País vai ser o palco de todas as centrais planeadas.
publicado por adm às 23:38

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