energia pv com concentração (cpv): tecnologias e...
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António Joyce
LNEG – Laboratório Nacional de Energia e GeologiaEstrada do Paço do Lumiar, 1649 - 038 Lisboa, PORTUGAL
Edifício Solar [email protected]
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Energia PV com concentração (CPV): tecnologias e perspectivas
8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 2
Introdução
EPIA- Solar Generation V
Nos países do Sul da Europa o custo de produção de electricidade por via PV em breve atingirá a paridade com a rede eléctrica.
Como atingir paridade com a rede (grid parity) nos próximos 2 a 3 anos?
•Baixar o custo de produção das tecnologias existentes nomeadamente através de novos processos integrados de fabrico de silício.
•Redução do custo associado aos materiais conversores nomeadamente utilizando películas finas e integração com materiais de construção (azulejos e telhas fotovoltaicas, …) .
•Aumento da eficiência global do sistema utilizando células de muito alta eficiência (multijunção) associadas a concentração. Possibilidade de produção conjunta de electricidade e calor.
38, 9 Fevereiro 2010, Lisboa
Introdução
8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 4
IntroduçãoEvolução da eficiência de diferentes células Multijunção:
record 2009 : 41.6 %
Silício
Película
fina
Células
orgânicas
NREL - National Reneawble Energy Laboratory
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Introdução
Células com várias junções que permitem um melhor aproveitamento do espectro solar.
Baseadas em compostos de elementos dos grupos III e V da Tabela Periódica (Arsenieto de Gálio, de Índio e de Germânio) permitindo em células comerciais, eficiências acima dos 36 % e que poderão evoluir para valores da ordem dos 50 %.
Tecnologia já largamente utilizada a nível espacial.
Custo elevado obriga a utilizar células de pequena dimensão (1 cm x 1 cm) e concentração para diminuir a área de células utilizada.
8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa
Introdução
Aabertura
Areceptor
θ
Sistema
óptico
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O conceito de concentração
Concentração máxima para sistemas de geometria 3 D:
Ângulo de aceitação
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Baixa Concentração ( C<10), células e módulos da primeira geração (silício), estacionários ou com seguimento.
ex: Tecnologia WS Energia (C=2)
Espelhos planos
Módulos de silício cristalino
TecnologiasSistemas com óptica de reflexão (baixa concentração)
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Alta concentração (C>500), espelhos parabólicos e ópticas secundária e terciária, células de alta eficiência (multijunção), sistemas de seguimento de elevada precisão.
Espelho parabólico
Reflector secundário
Óptica terciária
Célula multijunção
ex: Tecnologia Solfocus (C =650)
TecnologiasSistemas com óptica de reflexão (alta concentração)
8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa 9
ex: Tecnologia Magpower (C >500)
Alta concentração (C>500), lentes de Fresnel, células de alta eficiência (multijunção), sistemas de seguimento de elevada precisão.
Lente de Fresnel
Óptica secundária
TecnologiasSistemas com óptica de refracção (alta concentração)
8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa
Sistema estacionário comCPC assimétrico- LNEG/INETI
Sistema de seguimento do tipo mesa giratória
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Tecnologias
Sistemas estacionários ou com seguimento
Sistema de seguimento a 2 eixos do tipo pedestal - Magpower
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Custo da electricidade produzida
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Perspectivas
“Path for affordable solar electric power” -Lewis Fraas - JX Crystals Inc
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•Portugal tem boas condições para a utilização de sistemas CPV em particular na zona Sul do País com uma boa componente de radiação solar directa.
•Existem já fábricas com tecnologia nacional neste domínio.
•Necessidade de alargar a capacidade laboratorial para ensaio destes sistemas com implementação da norma IEC 62108.
•A recente abertura de PIPs para 5 centrais CPV de 1 MW com forte interacção com entidades do Sistema Científico e Tecnológico Nacional vai permitir aumentar o conhecimento desta tecnologia em Portugal.
•Existe no entanto potencial para muito mais. A título de exemplo 1000 MW corresponderia à ocupação de uma área de um pouco mais de 6 km x 6 km.
•Tópicos de I&D – Sistemas de concentração estacionários, nova óptica, sistemas de seguimento, electrónica de potência associada, cogeração e district heating.
Conclusões