Painéis fotovoltaicos- Miguel e Rita

Painéis fotovoltaicos

Trabalho realizado por: Miguel Serra e Rita Almeida Disciplina de Física e Química A

Imagem: https://www.iberdrola.com/inovacao/como-funcionam-placas-solares-fotovoltaicas

• Energia renovável: os painéis solares utilizam a energia solar, uma fonte de energia renovável e inesgotável.
• Redução de emissões de gases de efeito estufa: a utilização da energia solar não produz emissões de CO2 ou de outros gases de efeito estufa, contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas.
• Economia de energia a longo prazo: a produção de energia pelos painéis pode reduzir significativamente as contas de eletricidade ao longo do tempo.
• Independência energética: a utilização de painéis fotovoltaicos permite que residências e empresas produzam a sua própria eletricidade, reduzindo a dependência ás redes de energia convencionais.
• Versatilidade e escalabilidade: os painéis fotovoltaicos podem ser instalados em várias escalas, desde pequenos sistemas residenciais até grandes indústrias, o que permite que estes possam ser instalados em diversos locais para diferentes fins.

Vantagens

Vantagens e desvantagens da utilização dos painéis fotovoltaicos

• Custo inicial alto: o investimento inicial para a compra e instalação de painéis fotovoltaicos é significativo, o que pode ser uma barreira para alguns consumidores.

• Dependência do clima: a produção de energia depende da disponibilidade de luz solar, que pode variar devido a fatores climáticos. Isto requer sistemas de armazenamento ou fontes complementares de energia, o que pode aumentar os custos e a complexidade do sistema.

• Espaço requerido: a instalação de painéis requer uma área considerável, o que pode ser um desafio em áreas urbanas densamente povoadas.

• Impacto ambiental na produção: o fabrico de painéis fotovoltaicos envolve o uso de materiais e processos que têm um elevado impacto ambiental, através do uso de metais pesados e da geração de resíduos.

• Eficiência limitada: a eficiência de conversão da luz solar em eletricidade dos painéis fotovoltaicos ainda é relativamente baixa, variando, geralmente, entre 15% e 22%.

Desvantagens

Webgrafia

• https://www.edp.pt/particulares/content-hub/como-funciona-um-painel-fotovoltaico/
• https://goldenergy.pt/glossario/painel-solar-fotovoltaico/
• http://www.av.it.pt/laboratoriosremotos/?page_id=288
• https://goldenergy.pt/glossario/efeito-fotovoltaico/
• https://www.repsol.pt/particulares/assessoramento/efeito-fotovoltaico/
• https://www.repsol.pt/particulares/assessoramento/celula-fotovoltaica-tudo-o-que-precisa-de-saber/
• https://solvasto.pt/sistema-fotovoltaico/
• https://www.portalsolar.com.br/tudo-sobre-a-eficiencia-do-painel-solar.html
• https://www.edp.pt/particulares/content-hub/tire-o-maximo-partido-do-seu-painel-solar/
• https://www.eco-greenenergy.com/pt-pt/quais-fatores-afetam-a-eficiencia-do-sistema-fotovoltaico-solar/
• https://greenpower.pt/eficiencia/
• https://biblus.accasoftware.com/ptb/desempenho-dos-paineis-fotovoltaicos-fatores-a-avaliar/
• https://celulaenergia.com/influencia-das-altas-temperaturas-nos-paineis-fotovoltaicos/
• Vídeo (Painéis fotovoltaicos): https://youtu.be/pExTglFu8UE?feature=shared
• Vídeo (Células fotovoltaicas): https://youtu.be/xKxrkht7CpY?feature=shared

Condições que melhoram o rendimento dos painéis fotovoltaicos

O rendimento de um painel fotovoltaico corresponde à quantidade de energia solar que ele converte em energia elétrica por unidade de área. A produção de energia por parte do painel fotovoltaico não é sempre igual ao longo do dia e do ano, sendo esta maior nas alturas do dia em que há mais luz solar, que corresponde ao horário entre as 12h e as 16h, e nos meses do ano em que o céu está maioritariamente descoberto, que corresponde aos meses de maio a setembro. Assim, para rentabilizarmos a produção de energia, devemos atentar em algumas condições que permitem melhorar o rendimento do painel.

Sombra: como dependem da luz para funcionar, os painéis fotovoltaicos podem ver o seu rendimento reduzido caso exista algum sombreamento sobre a sua superfície. Assim, a proximidade de alguns objetos que possam apresentar uma maior sombra ao local de instalação, como árvores, postes ou habitações, deve ter sida em conta aquando da instalação de um painel, devendo-se evitar instalá-lo num local sombreado. Manutenção regular: a sujidade acumulada, alguns detritos e outros danos podem comprometer a eficácia do processo de captação de luz solar e assim reduzir a produção de energia. Por isso, os painéis fotovoltaicos devem ser inspecionados e limpos regularmente, para que estes problemas possam ser identificados.

Orientação do painel: o painel deve ser instalado perpendicularmente à direção da radiação incidente, de modo a haver a máxima absorção da mesma. Quando este se encontra sobre um suporte móvel, este deve rodar ao longo do dia para permitir que a radiação incida perpendicularmente sobre ele. Temperatura: as altas temperaturas afetam negativamente o funcionamento do painel. Quando a temperatura ambiente ronda os 25ºC, a temperatura nas células fotovoltaicas pode atingir os 45ºC, devido à dissipação de alguma parte da energia sob a forma de calor, o que pode causar a sua degradação. Assim, antes de iniciar uma instalação, devem-se estudar as condições climatéricas do local selecionado.

Funcionamento de um painel fotovoltaico

Os fotões que compõem a luz solar criam uma tensão elétrica ao embater nos painéis, transferindo energia para os eletrões dos átomos de silício presentes nas diferentes células fotovoltaicas. Os fotões vão, então, estimular os eletrões, que se vão deslocar ao longo do painel, entre as suas camadas, mantendo um desequilíbrio entre a quantidade de silício e de eletrões constante, dando origem ao chamado efeito fotovoltaico. Este efeito gera a corrente elétrica, que depois é encaminhada pelo sistema até aos aparelhos elétricos. Para que esta energia seja aproveitada para os mais variados usos, o painel fotovoltaico inclui um inversor, que transforma a corrente contínua gerada em corrente alternada. Os sistemas fotovoltaicos são por isso constituídos pelo próprio painel fotovoltaico, por uma bateria e respetivo regulador de carga, um inversor de corrente, um gerador e um quadro elétrico.

Após a corrente ser convertida, pode ser utilizada localmente ou injetada na rede pública. Através de cabos solares, pode ser distribuída pelo quadro geral do consumidor ou ser encaminhada diretamente até à ligação à rede ou, havendo um excedente que não é consumido diretamente, poderá ser armazenado numa bateria.

Constituição de um painel fotovoltaico

Um painel fotovoltaico é constituído por diversas células fotovoltaicas ligadas ora em série, para se obterem maiores diferenças de potencial elétrico, ora em paralelo, para se obterem correntes elétricas mais intensas, que captam a luz solar. Cada célula possui duas camadas semicondutoras, N e P, carregadas negativa e positivamente e uma superfície anti-refletora, que é responsável por absorver a luz solar. O material semicondutor mais utilizado é o silício. Este material, presente nas camadas, gera uma diferença de potencial elétrico ao absorver a energia da radiação incidente, uma vez que esta é transferida para os seus eletrões.

Assim, é originada uma corrente elétrica contínua no circuito, que pode ser usada como energia elétrica ou armazenada para uso posterior. Uma célula de silício típica tem uma potência elétrica máxima de 1,5 W, o que corresponde a uma diferença de potencial de aproximadamente 0,5 V e uma corrente elétrica de 3 A. A radiação que uma célula fotovoltaica absorve tem um comprimento de onda situado entre os 300 e os 600 nm.

Sociais

Acessibilidade e inclusão: a produção de energia pode ser descentralizada, permitindo o acesso à eletricidade em áreas rurais e remotas que não estão conectadas à rede elétrica tradicional, o que melhora a qualidade de vida das populações e promove a inclusão social. Criação de emprego: a indústria da energia solar cria empregos em instalação, manutenção e fabricação de painéis, o que permite o desenvolvimento das comunidades. Educação e consciencialização: a expansão da energia solar aumenta a consciencialização sobre a sustentabilidade e pode incentivar comportamentos mais ecológicos na população.

Económicas

Redução de custos energéticos: para os consumidores e as empresas, os painéis fotovltaicos podem reduzir significativamente as contas de eletricidade, proporcionando economia a longo prazo. Investimentos e crescimento económico: a energia solar atrai investimentos em infraestruturas e inovação tecnológica. Além disso, a redução na dependência de combustíveis fósseis pode estabilizar os preços da energia a longo prazo.

Repercussões da utilização de painéis fotovoltaicos

Ambientais

Políticas

Redução de emissões de CO2: a energia solar é uma fonte de energia limpa, que não emite gases de efeito de estufa, o que contribui para a mitigação das alterações climáticas. Preservação de recursos naturais: ao reduzir a procura por combustíveis fósseis, a energia solar ajuda a conservar recursos naturais não renováveis.

Independência Energética: a produção de energia faz reduzir a dependência de importações de combustíveis fósseis, fortalecendo a segurança energética nacional. Dinâmica geopolítica: a transição para energias renováveis pode alterar a dinâmica geopolítica, reduzindo o poder de países exportadores de petróleo e gás e aumentando a relevância de países com recursos naturais abundantes.

Imagem: Nalee Anis https://abre.ai/hyL7

Painel fotovoltaico

Um painel fotovoltaico é um dispositivo que converte a energia solar em energia elétrica. Estes dispositivos podem ser encontrados em satélites, calculadoras, habitações, indústrias, semáforos ou em dispositivos que produzem eletricidade.