L’épuisement des ressources non renouvelables

5.2 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

De posse dos dados medidos experimentalmente pelo Laboratório de Fontes Alternativas de Energia do ENE/UnB, foi possível identificar quais são as perdas ocasionadas em cada etapa durante o processo de conversão de energia solar em energia elétrica através do sistema fotovoltaico auto-regulado estudado. A figura 5.17 apresenta as perdas em uma situação em que a energia disponibilizada pelo Sol corresponde a 100 unidades, sendo que somente 2,2 unidades são efetivamente entregues à carga.

Figura 5.17 – Perdas durante o processo de conversão de energia solar em eletricidade 5.2.1 – Efeito da massa de ar atmosférica, nebulosidade do dia, posicionamento e inclinação do arranjo

Este fator de aproveitamento da energia do Sol, apurado em 28,6%, é extremamente baixo devido à nova metodologia de cálculo introduzida neste estudo, onde o denominador da equação de rendimento leva em consideração toda a energia disponibilizada pelo Sol acima da atmosfera, com incidência dos raios sempre perpendiculares ao painel.

Pode-se considerar que o rendimento 100% é ideal, pois em nenhuma aplicação terrestre é possível aproveitar toda a energia do Sol devido à atenuação natural provinda da massa de ar atmosférica. Entretanto, se a comparação do rendimento for realizada tendo como referência um piranômetro ao solo e na posição horizontal, não é possível detectar esta grande quantidade de energia não aproveitada.

A utilização de rastreador de Sol de 1 eixo, o qual movimenta-se diariamente acompanhando o nascer e o pôr-do-Sol, pode melhorar em até 50% a captação dos raios solares em dias de céu claro, logo devem ser utilizados sempre que as condições da instalação assim permitirem. A modificação manual da inclinação do painel 2 vezes por ano, apesar de benéfica para o rendimento do sistema, possui efetividade reduzida, da ordem de 2%.

A espessura da massa de ar atmosférica não pode ser alterada, sendo uma função da posição geográfica do globo. Entretanto a nebulosidade, a qual é afetada pela presença de

emissão de agentes poluentes no ar, pode ser controlada. Locais com céu mais limpo, em cidades cuja industrialização afeta menos o meio ambiente, vão apresentar melhor rendimento global. A proximidade com serras, as quais estimulam a formação de nuvens devido à variação da altura entre planície e planalto, podem não ser os locais mais propícios para obter um melhor aproveitamento do sistema solar fotovoltaico.

A componente difusa da irradiância solar, refletida pelo albedo em torno do arranjo fotovoltaico, pode ser melhor captada se materiais adequados forem corretamente posicionados, o que colabora para reduzir as perdas desta etapa.

5.2.2 – Efeito do rendimento de conversão do módulo

De todos os rendimentos apresentados, este é o menor índice e, com motivo, é o mais pesquisado pela indústrias e pela academia. Entretanto esta análise global de conversão de energia aponta que existem vários aspectos a serem considerados que podem melhorar em mais de 50% a geração de energia elétrica utilizando um mesmo módulo de 14% de eficiência. Desta forma, antes que o silício, material abundante na crosta terrestre, seja colocado de lado e substituído por materiais mais eficientes porém mais caros, pesquisas devem ser direcionadas para aprimorar as outras variáveis que afetam o sistema e que promovem melhora de eficiência considerável.

5.2.3 – Efeito do perfil de energia requerido para recarregar a bateria e redução da corrente nominal pelo painel auto-regulado

A lógica dos controladores de carga evoluíram ao passar de liga-desliga para controle do tipo PWM, entretanto o aproveitamento da energia solar incidente sobre a célula fotovoltaica ainda não é de 100%. Este fator, medido em 83,8% no sistema utilizando módulos de 32 células aqui estudado, deve ser considerado no momento em que projetos de sistemas são realizados, em especial para determinar a quantidade de tempo que o Sol leva para restabelecer completamente o estado de carga da bateria, evitando assim a sulfatação.

Para que este aproveitamento fique o mais próximo de 100%, além de utilizar o painel auto-regulado no clima correto, o qual não pode ser tão quente quanto é em Brasília, deve

haver demanda no momento em que a aceitação de carga da bateria é reduzida. Assim, cargas de desvio adequadamente selecionadas podem ser utilizadas juntamente com painéis de 32 células, além da indicação de que pesquisas devem ser feitas visando desenvolver sistemas de acumulação de energia que apresentem aceitação de carga ilimitada. Desta forma, caso o usuário do sistema viaje por alguns dias, fazendo com que a carga de sua residência, por exemplo, seja nula, a energia continua sendo gerada, podendo ser posteriormente reaproveitada.

5.2.4 – Efeito do rendimento do banco de baterias

O banco de baterias do tipo chumbo-ácido, cujo rendimento durante descarga de 20% de sua capacidade nominal em 2 horas foi medido em 72,2%, pode ser melhorado se parte das cargas puderem ser ligadas durante o dia, evitando assim que o processo químico interno ao acumulador ocorra. Conforme deduzido analiticamente neste estudo, pode-se inclinar os painéis em até 60º na direção leste ou oeste, visando favorecer a geração durante horários específicos do dia, que o aproveitamento geral ainda é superior à 70%. Logo máquinas ou bombas que possam ser utilizadas de dia devem ser programadas para tal.

A utilização do sistema fotovoltaico para prover iluminação durante o dia não deve ser estimulado, a não ser que seja para uma aplicação específica, pois a utilização de telhas transparentes, por exemplo, podem prover a iluminação necessária sem que diversos fatores de perda sejam aplicados.

5.2.5 – Efeito do rendimento do inversor

O rendimento do inversor, da ordem de 90%, pode ser evitado caso equipamentos de corrente contínua sejam utilizados.

Da mesma maneira como hoje os equipamentos são automaticamente bi-volt, identificando se a tensão de alimentação é 110V ou 220V, deve-se estimular pesquisas visando a criação de um sistema “tri-volt”, o qual também funciona com corrente contínua. Considerando que vários produtos possuem retificadores e, apesar de receberem corrente alternada, efetivamente operam com corrente contínua, esta condição é possível de ser implementada