Energia Solar Fotovoltaica

Energia Solar FotovoltaicaVersão 1.0.0

Sumário

I Sobre essa Apostila 3

II Informações Básicas 5

III GNU Free Documentation License 10

IV Energia Solar Fotovoltaica 19

1 O que é Energia Solar Fotovoltaica ? 20

2 Plano de ensino 212.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2 Público Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.3 Pré-requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.4 Descrição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.5 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.6 Cronograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.7 Programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.8 Avaliação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.9 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3 Energia 243.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.2 Energia Elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.3 Energias Alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.1 Energia Geotérmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3.2 Energia Eólica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3.3 Energia das Marés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.3.4 Biomassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3.5 Energia Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.4 Sistema Fotovoltaico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4.2 Os Painéis Solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.4.3 O Banco de Baterias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3.5 Custos, Utilização e Perspectiva Atual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353.5.1 Custos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

1

CDTC Centro de Difusão de Tecnologia e Conhecimento Brasil/DF

3.5.2 Utilização e Perspectiva Atual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

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Parte I

Sobre essa Apostila

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Conteúdo

O conteúdo dessa apostila é fruto da compilação de diversos materiais livres publicados na in-ternet, disponíveis em diversos sites ou originalmente produzido no CDTC (http://www.cdtc.org.br.)

O formato original deste material bem como sua atualização está disponível dentro da licençaGNU Free Documentation License, cujo teor integral encontra-se aqui reproduzido na seção demesmo nome, tendo inclusive uma versão traduzida (não oficial).

A revisão e alteração vem sendo realizada pelo CDTC ([email protected]) desde outubrode 2006. Críticas e sugestões construtivas serão bem-vindas a qualquer hora.

Autores

A autoria deste é de responsabilidade de Rafael Mendes Marques de Brito ([email protected]).

O texto original faz parte do projeto Centro de Difusão de Tecnologia e Conhecimento quevêm sendo realizado pelo ITI (Instituto Nacional de Tecnologia da Informação) em conjunto comoutros parceiros institucionais, e com as universidades federais brasileiras que tem produzido eutilizado Software Livre apoiando inclusive a comunidade Free Software junto a outras entidadesno país.

Informações adicionais podem ser obtidas através do email [email protected], ou dahome page da entidade, através da URL http://www.cdtc.org.br.

Garantias

O material contido nesta apostila é isento de garantias e o seu uso é de inteira responsabi-lidade do usuário/leitor. Os autores, bem como o ITI e seus parceiros, não se responsabilizamdireta ou indiretamente por qualquer prejuízo oriundo da utilização do material aqui contido.

Licença

Copyright ©2006, Instituto Nacional de Tecnologia da Informação ([email protected]) .

Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the termsof the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or any later version published bythe Free Software Foundation; with the Invariant Chapter being SOBRE ESSA APOS-TILA. A copy of the license is included in the section entitled GNU Free DocumentationLicense.

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Parte II

Informações Básicas

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Sobre o CDTC

Objetivo Geral

O Projeto CDTC visa a promoção e o desenvolvimento de ações que incentivem a dissemina-ção de soluções que utilizem padrões abertos e não proprietários de tecnologia, em proveito dodesenvolvimento social, cultural, político, tecnológico e econômico da sociedade brasileira.

Objetivo Específico

Auxiliar o Governo Federal na implantação do plano nacional de software não-proprietário ede código fonte aberto, identificando e mobilizando grupos de formadores de opinião dentre osservidores públicos e agentes políticos da União Federal, estimulando e incentivando o mercadonacional a adotar novos modelos de negócio da tecnologia da informação e de novos negóciosde comunicação com base em software não-proprietário e de código fonte aberto, oferecendotreinamento específico para técnicos, profissionais de suporte e funcionários públicos usuários,criando grupos de funcionários públicos que irão treinar outros funcionários públicos e atuar comoincentivadores e defensores dos produtos de software não proprietários e código fonte aberto, ofe-recendo conteúdo técnico on-line para serviços de suporte, ferramentas para desenvolvimento deprodutos de software não proprietários e do seu código fonte livre, articulando redes de terceiros(dentro e fora do governo) fornecedoras de educação, pesquisa, desenvolvimento e teste de pro-dutos de software livre.

Guia do aluno

Neste guia, você terá reunidas uma série de informações importantes para que você comeceseu curso. São elas:

• Licenças para cópia de material disponível;

• Os 10 mandamentos do aluno de Educação a Distância;

• Como participar dos foruns e da wikipédia;

• Primeiros passos.

É muito importante que você entre em contato com TODAS estas informações, seguindo oroteiro acima.

Licença

Copyright ©2006, Instituto Nacional de Tecnologia da Informação ([email protected]).

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É dada permissão para copiar, distribuir e/ou modificar este documento sob os termosda Licença de Documentação Livre GNU, Versão 1.1 ou qualquer versão posteriorpúblicada pela Free Software Foundation; com o Capitulo Invariante SOBRE ESSAAPOSTILA. Uma cópia da licença está inclusa na seção entitulada "Licença de Docu-mentação Livre GNU".

Os 10 mandamentos do aluno de educação online

• 1. Acesso à Internet: ter endereço eletrônico, um provedor e um equipamento adequado épré-requisito para a participação nos cursos a distância;

• 2. Habilidade e disposição para operar programas: ter conhecimentos básicos de Informá-tica é necessário para poder executar as tarefas;

• 3. Vontade para aprender colaborativamente: interagir, ser participativo no ensino a distân-cia conta muitos pontos, pois irá colaborar para o processo ensino-aprendizagem pessoal,dos colegas e dos professores;

• 4. Comportamentos compatíveis com a etiqueta: mostrar-se interessado em conhecer seuscolegas de turma respeitando-os e se fazendo ser respeitado pelos mesmos;

• 5. Organização pessoal: planejar e organizar tudo é fundamental para facilitar a sua revisãoe a sua recuperação de materiais;

• 6. Vontade para realizar as atividades no tempo correto: anotar todas as suas obrigações erealizá-las em tempo real;

• 7. Curiosidade e abertura para inovações: aceitar novas idéias e inovar sempre;

• 8. Flexibilidade e adaptação: requisitos necessário à mudança tecnológica, aprendizagense descobertas;

• 9. Objetividade em sua comunicação: comunicar-se de forma clara, breve e transparente éponto - chave na comunicação pela Internet;

• 10. Responsabilidade: ser responsável por seu próprio aprendizado. O ambiente virtual nãocontrola a sua dedicação, mas reflete os resultados do seu esforço e da sua colaboração.

Como participar dos fóruns e Wikipédia

Você tem um problema e precisa de ajuda?

Podemos te ajudar de 2 formas:

A primeira é o uso dos fóruns de notícias e de dúvidas gerais que se distinguem pelo uso:

. O fórum de notícias tem por objetivo disponibilizar um meio de acesso rápido a informaçõesque sejam pertinentes ao curso (avisos, notícias). As mensagens postadas nele são enviadas a

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todos participantes. Assim, se o monitor ou algum outro participante tiver uma informação queinteresse ao grupo, favor postá-la aqui.Porém, se o que você deseja é resolver alguma dúvida ou discutir algum tópico específico docurso. É recomendado que você faça uso do Fórum de dúvidas gerais que lhe dá recursos maisefetivos para esta prática.

. O fórum de dúvidas gerais tem por objetivo disponibilizar um meio fácil, rápido e interativopara solucionar suas dúvidas e trocar experiências. As mensagens postadas nele são enviadasa todos participantes do curso. Assim, fica muito mais fácil obter respostas, já que todos podemajudar.Se você receber uma mensagem com algum tópico que saiba responder, não se preocupe com aformalização ou a gramática. Responda! E não se esqueça de que antes de abrir um novo tópicoé recomendável ver se a sua pergunta já foi feita por outro participante.

A segunda forma se dá pelas Wikis:

. Uma wiki é uma página web que pode ser editada colaborativamente, ou seja, qualquer par-ticipante pode inserir, editar, apagar textos. As versões antigas vão sendo arquivadas e podemser recuperadas a qualquer momento que um dos participantes o desejar. Assim, ela oferece umótimo suporte a processos de aprendizagem colaborativa. A maior wiki na web é o site "Wikipé-dia", uma experiência grandiosa de construção de uma enciclopédia de forma colaborativa, porpessoas de todas as partes do mundo. Acesse-a em português pelos links:

• Página principal da Wiki - http://pt.wikipedia.org/wiki/

Agradecemos antecipadamente a sua colaboração com a aprendizagem do grupo!

Primeiros Passos

Para uma melhor aprendizagem é recomendável que você siga os seguintes passos:

• Ler o Plano de Ensino e entender a que seu curso se dispõe a ensinar;

• Ler a Ambientação do Moodle para aprender a navegar neste ambiente e se utilizar dasferramentas básicas do mesmo;

• Entrar nas lições seguindo a seqüência descrita no Plano de Ensino;

• Qualquer dúvida, reporte ao Fórum de Dúvidas Gerais.

Perfil do Tutor

Segue-se uma descrição do tutor ideal, baseada no feedback de alunos e de tutores.

O tutor ideal é um modelo de excelência: é consistente, justo e profissional nos respectivosvalores e atitudes, incentiva mas é honesto, imparcial, amável, positivo, respeitador, aceita asidéias dos estudantes, é paciente, pessoal, tolerante, apreciativo, compreensivo e pronto a ajudar.

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A classificação por um tutor desta natureza proporciona o melhor feedback possível, é crucial, e,para a maior parte dos alunos, constitui o ponto central do processo de aprendizagem.’ Este tutorou instrutor:

• fornece explicações claras acerca do que ele espera e do estilo de classificação que iráutilizar;

• gosta que lhe façam perguntas adicionais;

• identifica as nossas falhas, mas corrige-as amavelmente’, diz um estudante, ’e explica por-que motivo a classificação foi ou não foi atribuída’;

• tece comentários completos e construtivos, mas de forma agradável (em contraste com umreparo de um estudante: ’os comentários deixam-nos com uma sensação de crítica, deameaça e de nervossismo’)

• dá uma ajuda complementar para encorajar um estudante em dificuldade;

• esclarece pontos que não foram entendidos, ou corretamente aprendidos anteriormente;

• ajuda o estudante a alcançar os seus objetivos;

• é flexível quando necessário;

• mostra um interesse genuíno em motivar os alunos (mesmo os principiantes e, por isso,talvez numa fase menos interessante para o tutor);

• escreve todas as correções de forma legível e com um nível de pormenorização adequado;

• acima de tudo, devolve os trabalhos rapidamente;

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Parte III

GNU Free Documentation License

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(Traduzido pelo João S. O. Bueno através do CIPSGA em 2001)Esta é uma tradução não oficial da Licença de Documentação Livre GNU em Português Brasi-

leiro. Ela não é publicada pela Free Software Foundation, e não se aplica legalmente a distribuiçãode textos que usem a GFDL - apenas o texto original em Inglês da GNU FDL faz isso. Entretanto,nós esperamos que esta tradução ajude falantes de português a entenderem melhor a GFDL.

This is an unofficial translation of the GNU General Documentation License into Brazilian Por-tuguese. It was not published by the Free Software Foundation, and does not legally state thedistribution terms for software that uses the GFDL–only the original English text of the GFDL doesthat. However, we hope that this translation will help Portuguese speakers understand the GFDLbetter.

Licença de Documentação Livre GNU Versão 1.1, Março de 2000

Copyright (C) 2000 Free Software Foundation, Inc.59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA

É permitido a qualquer um copiar e distribuir cópias exatas deste documento de licença, masnão é permitido alterá-lo.

INTRODUÇÃO

O propósito desta Licença é deixar um manual, livro-texto ou outro documento escrito "livre"nosentido de liberdade: assegurar a qualquer um a efetiva liberdade de copiá-lo ou redistribui-lo,com ou sem modificações, comercialmente ou não. Secundariamente, esta Licença mantémpara o autor e editor uma forma de ter crédito por seu trabalho, sem ser considerado responsávelpelas modificações feitas por terceiros.

Esta Licença é um tipo de "copyleft"("direitos revertidos"), o que significa que derivações dodocumento precisam ser livres no mesmo sentido. Ela complementa a GNU Licença Pública Ge-ral (GNU GPL), que é um copyleft para software livre.

Nós fizemos esta Licença para que seja usada em manuais de software livre, por que softwarelivre precisa de documentação livre: um programa livre deve ser acompanhado de manuais queprovenham as mesmas liberdades que o software possui. Mas esta Licença não está restrita amanuais de software; ela pode ser usada para qualquer trabalho em texto, independentementedo assunto ou se ele é publicado como um livro impresso. Nós recomendamos esta Licença prin-cipalmente para trabalhos cujo propósito seja de introdução ou referência.

APLICABILIDADE E DEFINIÇÕES

Esta Licença se aplica a qualquer manual ou outro texto que contenha uma nota colocada pelodetentor dos direitos autorais dizendo que ele pode ser distribuído sob os termos desta Licença.O "Documento"abaixo se refere a qualquer manual ou texto. Qualquer pessoa do público é um

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licenciado e é referida como "você".

Uma "Versão Modificada"do Documento se refere a qualquer trabalho contendo o documentoou uma parte dele, quer copiada exatamente, quer com modificações e/ou traduzida em outralíngua.

Uma "Seção Secundária"é um apêndice ou uma seção inicial do Documento que trata ex-clusivamente da relação dos editores ou dos autores do Documento com o assunto geral doDocumento (ou assuntos relacionados) e não contém nada que poderia ser incluído diretamentenesse assunto geral (Por exemplo, se o Documento é em parte um livro texto de matemática, aSeção Secundária pode não explicar nada de matemática).

Essa relação poderia ser uma questão de ligação histórica com o assunto, ou matérias relaci-onadas, ou de posições legais, comerciais, filosóficas, éticas ou políticas relacionadas ao mesmo.

As "Seções Invariantes"são certas Seções Secundárias cujos títulos são designados, comosendo de Seções Invariantes, na nota que diz que o Documento é publicado sob esta Licença.

Os "Textos de Capa"são certos trechos curtos de texto que são listados, como Textos de CapaFrontal ou Textos da Quarta Capa, na nota que diz que o texto é publicado sob esta Licença.

Uma cópia "Transparente"do Documento significa uma cópia que pode ser lida automatica-mente, representada num formato cuja especificação esteja disponível ao público geral, cujosconteúdos possam ser vistos e editados diretamente e sem mecanismos especiais com editoresde texto genéricos ou (para imagens compostas de pixels) programas de pintura genéricos ou(para desenhos) por algum editor de desenhos grandemente difundido, e que seja passível deservir como entrada a formatadores de texto ou para tradução automática para uma variedadede formatos que sirvam de entrada para formatadores de texto. Uma cópia feita em um formatode arquivo outrossim Transparente cuja constituição tenha sido projetada para atrapalhar ou de-sencorajar modificações subsequentes pelos leitores não é Transparente. Uma cópia que não é"Transparente"é chamada de "Opaca".

Exemplos de formatos que podem ser usados para cópias Transparentes incluem ASCII sim-ples sem marcações, formato de entrada do Texinfo, formato de entrada do LaTex, SGML ou XMLusando uma DTD disponibilizada publicamente, e HTML simples, compatível com os padrões, eprojetado para ser modificado por pessoas. Formatos opacos incluem PostScript, PDF, formatosproprietários que podem ser lidos e editados apenas com processadores de texto proprietários,SGML ou XML para os quais a DTD e/ou ferramentas de processamento e edição não estejamdisponíveis para o público, e HTML gerado automaticamente por alguns editores de texto comfinalidade apenas de saída.

A "Página do Título"significa, para um livro impresso, a página do título propriamente dita,mais quaisquer páginas subsequentes quantas forem necessárias para conter, de forma legível,o material que esta Licença requer que apareça na página do título. Para trabalhos que nãotenham uma página do título, "Página do Título"significa o texto próximo da aparição mais proe-minente do título do trabalho, precedendo o início do corpo do texto.

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FAZENDO CÓPIAS EXATAS

Você pode copiar e distribuir o Documento em qualquer meio, de forma comercial ou nãocomercial, desde que esta Licença, as notas de copyright, e a nota de licença dizendo que estaLicença se aplica ao documento estejam reproduzidas em todas as cópias, e que você não acres-cente nenhuma outra condição, quaisquer que sejam, às desta Licença.

Você não pode usar medidas técnicas para obstruir ou controlar a leitura ou confecção decópias subsequentes das cópias que você fizer ou distribuir. Entretanto, você pode aceitar com-pensação em troca de cópias. Se você distribuir uma quantidade grande o suficiente de cópias,você também precisa respeitar as condições da seção 3.

Você também pode emprestar cópias, sob as mesmas condições colocadas acima, e tambémpode exibir cópias publicamente.

FAZENDO CÓPIAS EM QUANTIDADE

Se você publicar cópias do Documento em número maior que 100, e a nota de licença doDocumento obrigar Textos de Capa, você precisará incluir as cópias em capas que tragam, clarae legivelmente, todos esses Textos de Capa: Textos de Capa da Frente na capa da frente, eTextos da Quarta Capa na capa de trás. Ambas as capas também precisam identificar clara elegivelmente você como o editor dessas cópias. A capa da frente precisa apresentar o título com-pleto com todas as palavras do título igualmente proeminentes e visíveis. Você pode adicionaroutros materiais às capas. Fazer cópias com modificações limitadas às capas, tanto quanto estaspreservem o título do documento e satisfaçam a essas condições, pode ser tratado como cópiaexata em outros aspectos.

Se os textos requeridos em qualquer das capas for muito volumoso para caber de formalegível, você deve colocar os primeiros (tantos quantos couberem de forma razoável) na capaverdadeira, e continuar os outros nas páginas adjacentes.

Se você publicar ou distribuir cópias Opacas do Documento em número maior que 100, vocêprecisa ou incluir uma cópia Transparente que possa ser lida automaticamente com cada cópiaOpaca, ou informar, em ou com, cada cópia Opaca a localização de uma cópia Transparentecompleta do Documento acessível publicamente em uma rede de computadores, à qual o públicousuário de redes tenha acesso a download gratuito e anônimo utilizando padrões públicos deprotocolos de rede. Se você utilizar o segundo método, você precisará tomar cuidados razoavel-mente prudentes, quando iniciar a distribuição de cópias Opacas em quantidade, para assegurarque esta cópia Transparente vai permanecer acessível desta forma na localização especificadapor pelo menos um ano depois da última vez em que você distribuir uma cópia Opaca (direta-mente ou através de seus agentes ou distribuidores) daquela edição para o público.

É pedido, mas não é obrigatório, que você contate os autores do Documento bem antes deredistribuir qualquer grande número de cópias, para lhes dar uma oportunidade de prover vocêcom uma versão atualizada do Documento.

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MODIFICAÇÕES

Você pode copiar e distribuir uma Versão Modificada do Documento sob as condições das se-ções 2 e 3 acima, desde que você publique a Versão Modificada estritamente sob esta Licença,com a Versão Modificada tomando o papel do Documento, de forma a licenciar a distribuiçãoe modificação da Versão Modificada para quem quer que possua uma cópia da mesma. Alémdisso, você precisa fazer o seguinte na versão modificada:

A. Usar na Página de Título (e nas capas, se houver alguma) um título distinto daquele do Do-cumento, e daqueles de versões anteriores (que deveriam, se houvesse algum, estarem listadosna seção "Histórico do Documento"). Você pode usar o mesmo título de uma versão anterior seo editor original daquela versão lhe der permissão;

B. Listar na Página de Título, como autores, uma ou mais das pessoas ou entidades responsá-veis pela autoria das modificações na Versão Modificada, conjuntamente com pelo menos cincodos autores principais do Documento (todos os seus autores principais, se ele tiver menos quecinco);

C. Colocar na Página de Título o nome do editor da Versão Modificada, como o editor;

D. Preservar todas as notas de copyright do Documento;

E. Adicionar uma nota de copyright apropriada para suas próprias modificações adjacente àsoutras notas de copyright;

F. Incluir, imediatamente depois das notas de copyright, uma nota de licença dando ao públicoo direito de usar a Versão Modificada sob os termos desta Licença, na forma mostrada no tópicoabaixo;

G. Preservar nessa nota de licença as listas completas das Seções Invariantes e os Textos deCapa requeridos dados na nota de licença do Documento;

H. Incluir uma cópia inalterada desta Licença;

I. Preservar a seção entitulada "Histórico", e seu título, e adicionar à mesma um item dizendopelo menos o título, ano, novos autores e editor da Versão Modificada como dados na Página deTítulo. Se não houver uma sessão denominada "Histórico"no Documento, criar uma dizendo otítulo, ano, autores, e editor do Documento como dados em sua Página de Título, então adicionarum item descrevendo a Versão Modificada, tal como descrito na sentença anterior;

J. Preservar o endereço de rede, se algum, dado no Documento para acesso público a umacópia Transparente do Documento, e da mesma forma, as localizações de rede dadas no Docu-mento para as versões anteriores em que ele foi baseado. Elas podem ser colocadas na seção"Histórico". Você pode omitir uma localização na rede para um trabalho que tenha sido publicadopelo menos quatro anos antes do Documento, ou se o editor original da versão a que ela se refirader sua permissão;

K. Em qualquer seção entitulada "Agradecimentos"ou "Dedicatórias", preservar o título da

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seção e preservar a seção em toda substância e fim de cada um dos agradecimentos de contri-buidores e/ou dedicatórias dados;

L. Preservar todas as Seções Invariantes do Documento, inalteradas em seus textos ou emseus títulos. Números de seção ou equivalentes não são considerados parte dos títulos da seção;

M. Apagar qualquer seção entitulada "Endossos". Tal sessão não pode ser incluída na VersãoModificada;

N. Não reentitular qualquer seção existente com o título "Endossos"ou com qualquer outrotítulo dado a uma Seção Invariante.

Se a Versão Modificada incluir novas seções iniciais ou apêndices que se qualifiquem comoSeções Secundárias e não contenham nenhum material copiado do Documento, você pode optarpor designar alguma ou todas aquelas seções como invariantes. Para fazer isso, adicione seustítulos à lista de Seções Invariantes na nota de licença da Versão Modificada. Esses títulos preci-sam ser diferentes de qualquer outro título de seção.

Você pode adicionar uma seção entitulada "Endossos", desde que ela não contenha qual-quer coisa além de endossos da sua Versão Modificada por várias pessoas ou entidades - porexemplo, declarações de revisores ou de que o texto foi aprovado por uma organização como adefinição oficial de um padrão.

Você pode adicionar uma passagem de até cinco palavras como um Texto de Capa da Frente, e uma passagem de até 25 palavras como um Texto de Quarta Capa, ao final da lista de Textosde Capa na Versão Modificada. Somente uma passagem de Texto da Capa da Frente e uma deTexto da Quarta Capa podem ser adicionados por (ou por acordos feitos por) qualquer entidade.Se o Documento já incluir um texto de capa para a mesma capa, adicionado previamente porvocê ou por acordo feito com alguma entidade para a qual você esteja agindo, você não podeadicionar um outro; mas você pode trocar o antigo, com permissão explícita do editor anterior queadicionou a passagem antiga.

O(s) autor(es) e editor(es) do Documento não dão permissão por esta Licença para que seusnomes sejam usados para publicidade ou para assegurar ou implicar endossamento de qualquerVersão Modificada.

COMBINANDO DOCUMENTOS

Você pode combinar o Documento com outros documentos publicados sob esta Licença, sobos termos definidos na seção 4 acima para versões modificadas, desde que você inclua na com-binação todas as Seções Invariantes de todos os documentos originais, sem modificações, e listetodas elas como Seções Invariantes de seu trabalho combinado em sua nota de licença.

O trabalho combinado precisa conter apenas uma cópia desta Licença, e Seções InvariantesIdênticas com multiplas ocorrências podem ser substituídas por apenas uma cópia. Se houvermúltiplas Seções Invariantes com o mesmo nome mas com conteúdos distintos, faça o título de

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cada seção único adicionando ao final do mesmo, em parênteses, o nome do autor ou editororigianl daquela seção, se for conhecido, ou um número que seja único. Faça o mesmo ajustenos títulos de seção na lista de Seções Invariantes nota de licença do trabalho combinado.

Na combinação, você precisa combinar quaisquer seções entituladas "Histórico"dos diver-sos documentos originais, formando uma seção entitulada "Histórico"; da mesma forma combinequaisquer seções entituladas "Agradecimentos", ou "Dedicatórias". Você precisa apagar todas asseções entituladas como "Endosso".

COLETÂNEAS DE DOCUMENTOS

Você pode fazer uma coletânea consitindo do Documento e outros documentos publicadossob esta Licença, e substituir as cópias individuais desta Licença nos vários documentos comuma única cópia incluida na coletânea, desde que você siga as regras desta Licença para cópiaexata de cada um dos Documentos em todos os outros aspectos.

Você pode extrair um único documento de tal coletânea, e distribuí-lo individualmente sobesta Licença, desde que você insira uma cópia desta Licença no documento extraído, e siga estaLicença em todos os outros aspectos relacionados à cópia exata daquele documento.

AGREGAÇÃO COM TRABALHOS INDEPENDENTES

Uma compilação do Documento ou derivados dele com outros trabalhos ou documentos se-parados e independentes, em um volume ou mídia de distribuição, não conta como uma Ver-são Modificada do Documento, desde que nenhum copyright de compilação seja reclamado pelacompilação. Tal compilação é chamada um "agregado", e esta Licença não se aplica aos outrostrabalhos auto-contidos compilados junto com o Documento, só por conta de terem sido assimcompilados, e eles não são trabalhos derivados do Documento.

Se o requerido para o Texto de Capa na seção 3 for aplicável a essas cópias do Documento,então, se o Documento constituir menos de um quarto de todo o agregado, os Textos de Capado Documento podem ser colocados em capas adjacentes ao Documento dentro do agregado.Senão eles precisarão aparecer nas capas de todo o agregado.

TRADUÇÃO

Tradução é considerada como um tipo de modificação, então você pode distribuir traduçõesdo Documento sob os termos da seção 4. A substituição de Seções Invariantes por traduçõesrequer uma permissão especial dos detentores do copyright das mesmas, mas você pode incluirtraduções de algumas ou de todas as Seções Invariantes em adição às versões orignais dessasSeções Invariantes. Você pode incluir uma tradução desta Licença desde que você também in-clua a versão original em Inglês desta Licença. No caso de discordância entre a tradução e a

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versão original em Inglês desta Licença, a versão original em Inglês prevalecerá.

TÉRMINO

Você não pode copiar, modificar, sublicenciar, ou distribuir o Documento exceto como expres-samente especificado sob esta Licença. Qualquer outra tentativa de copiar, modificar, sublicen-ciar, ou distribuir o Documento é nula, e resultará automaticamente no término de seus direitossob esta Licença. Entretanto, terceiros que tenham recebido cópias, ou direitos de você sob estaLicença não terão suas licenças terminadas, tanto quanto esses terceiros permaneçam em totalacordo com esta Licença.

REVISÕES FUTURAS DESTA LICENÇA

A Free Software Foundation pode publicar novas versões revisadas da Licença de Documen-tação Livre GNU de tempos em tempos. Tais novas versões serão similares em espirito à versãopresente, mas podem diferir em detalhes ao abordarem novos porblemas e preocupações. Vejahttp://www.gnu.org/copyleft/.

A cada versão da Licença é dado um número de versão distinto. Se o Documento especificarque uma versão particular desta Licença "ou qualquer versão posterior"se aplica ao mesmo, vocêtem a opção de seguir os termos e condições daquela versão específica, ou de qualquer versãoposterior que tenha sido publicada (não como rascunho) pela Free Software Foundation. Se oDocumento não especificar um número de Versão desta Licença, você pode escolher qualquerversão já publicada (não como rascunho) pela Free Software Foundation.

ADENDO: Como usar esta Licença para seus documentos

Para usar esta Licença num documento que você escreveu, inclua uma cópia desta Licençano documento e ponha as seguintes notas de copyright e licenças logo após a página de título:

Copyright (c) ANO SEU NOME.É dada permissão para copiar, distribuir e/ou modificar este documento sob os termos da Licençade Documentação Livre GNU, Versão 1.1 ou qualquer versão posterior publicada pela Free Soft-ware Foundation; com as Seções Invariantes sendo LISTE SEUS TÍTULOS, com os Textos daCapa da Frente sendo LISTE, e com os Textos da Quarta-Capa sendo LISTE. Uma cópia da li-cença está inclusa na seção entitulada "Licença de Documentação Livre GNU".

Se você não tiver nenhuma Seção Invariante, escreva "sem Seções Invariantes"ao invés dedizer quais são invariantes. Se você não tiver Textos de Capa da Frente, escreva "sem Textos deCapa da Frente"ao invés de "com os Textos de Capa da Frente sendo LISTE"; o mesmo para osTextos da Quarta Capa.

Se o seu documento contiver exemplos não triviais de código de programas, nós recomenda-mos a publicação desses exemplos em paralelo sob a sua escolha de licença de software livre,

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tal como a GNU General Public License, para permitir o seu uso em software livre.

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Parte IV

Energia Solar Fotovoltaica

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Capítulo 1

O que é Energia Solar Fotovoltaica ?

A Energia Solar Fotovoltaica é uma tecnologia alternativa para obtenção de energia. No cursode Energia Solar Fotovoltaica você aprenderá um pouco sobre esse tipo de energia alternativa,explicando um pouco o seu funcionamento, as vantagens e desvantagens de seu uso, os com-ponentes que constituem um sistema fotovoltaico, além de vermos um pouco sobre energia emgeral e energias alternativas.

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Capítulo 2

Plano de ensino

2.1 Objetivo

Capacitar o usuário para a familiarização com a tecnologia de energia solar fotovoltaica.

2.2 Público Alvo

Pessoas que queiram se interar melhor a respeito desta tecnologia, e quem sabe, fazer umainstalação residêncial num futuro próximo.

2.3 Pré-requisitos

Os usuários deverão ser, necessariamente, funcionários de empresas públicas e ter conheci-mentos suficientes para acompanhar um curso online.

2.4 Descrição

O curso será realizado na modalidade Educação a Distância e utilizará a Plataforma Moodlecomo ferramenta de aprendizagem. Ele será dividido em tópicos e cada um deles é compostopor um conjunto de atividades (lições, fóruns, glossários, questionários e outros) que deverão serexecutadas de acordo com as instruções fornecidas. O material didático está disponível on-linede acordo com as datas pré-estabelecidas em cada tópico.

Todo o material está no formato de lições e estará disponível ao longo do curso. As liçõespoderão ser acessadas quantas vezes forem necessárias. Aconselhamos a leitura de "Ambien-tação do Moodle", para que você conheça o produto de Ensino a Distância, evitando dificuldadesadvindas do "desconhecimento"sobre o mesmo.

Ao final de cada semana do curso será disponibilizada a prova referente ao módulo estudadoanteriormente que também conterá perguntas sobre os textos indicados. Utilize o material decada semana e os exemplos disponibilizados para se preparar para prova.

Os instrutores estarão a sua disposição ao longo de todo curso. Qualquer dúvida deve serdisponibilizada no fórum ou enviada por e-mail. Diariamente os monitores darão respostas eesclarecimentos.

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2.5 Metodologia

O curso está dividido da seguinte maneira:

2.6 Cronograma

• Energia e Energia Elétrica;

• Energias Alternativas;

• Sistema Fotovoltaico;

• Custos, Utilização e Perspectiva Atual.

As lições contêm o conteúdo principal. Elas poderão ser acessadas quantas vezes forem neces-sárias, desde que estejam dentro da semana programada. Ao final de uma lição, você receberáuma nota de acordo com o seu desempenho. Responda com atenção as perguntas de cada lição,pois elas serão consideradas na sua nota final. Caso sua nota numa determinada lição for menorque 6.0, sugerimos que você faça novamente esta lição. Ao final do curso será disponibilizada aavaliação referente ao curso. Tanto as notas das lições quanto a da avaliação serão consideradaspara a nota final. Todos os módulos ficarão visíveis para que possam ser consultados durantea avaliação final. Aconselhamos a leitura da "Ambientação do Moodle"para que você conheça aplataforma de Ensino a Distância, evitando dificuldades advindas do "desconhecimento"sobre amesma. Os instrutores estarão a sua disposição ao longo de todo curso. Qualquer dúvida deveráser enviada no fórum. Diariamente os monitores darão respostas e esclarecimentos.

2.7 Programa

O curso de Energia Solar Fotovoltaica oferecerá o seguinte conteúdo:

• Energia Elétrica;

• Energia Alternativa;

• Energia Solar Fotovoltaica.

2.8 Avaliação

Toda a avaliação será feita on-line.Aspectos a serem considerados na avaliação:

• Iniciativa e autonomia no processo de aprendizagem e de produção de conhecimento;

• Capacidade de pesquisa e abordagem criativa na solução dos problemas apresentados.

Instrumentos de avaliação:

• Participação ativa nas atividades programadas.

• Avaliação ao final do curso.

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• O participante fará várias avaliações referente ao conteúdo do curso. Para a aprovação eobtenção do certificado o participante deverá obter nota final maior ou igual a 6.0 de acordocom a fórmula abaixo:

• Nota Final = ((ML x 7) + (AF x 3)) / 10 = Média aritmética das lições

• AF = Avaliações

2.9 Bibliografia

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

• SHAYANI, RAFAEL AMARAL. Medição do Rendimento Global de um Sistema FotovoltaicoIsolado Utilizando Módulos de 32 Células, Dissertação de Mestrado ? Universidade deBrasília. Faculdade de Tecnologia, 2006

• Guimaraes, César Oliveira. Uso de Baterias Chumbo-Acido em Sistemas de Energia SolarFotovoltaica. Relatorio Final de Projeto de Inicicao Cientifica . Universidade de Brasília.2007

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Capítulo 3

Energia

3.1 Introdução

O conceito de Energia é um dos conceitos essenciais da Física. Em um sentido mais especí-fico poderemos adotar como o potencial para se realizar trabalho ou realizar uma ação. Continu-ando pelo raciocínio físico, a energia pode ser encontrada sob diversas formas : térmica, cinética(movimento), elétrica, química, entre outras.

Todas essas energias são intrínsecas à natureza. Podemos observar a energia ao vermosuma fogueira pegando fogo, um carro se movimentando a 200km/h (e depois nos dando choquequando tocamos a sua lataria) ou pela simples necessidade de se alimentar para sobreviver.

Evolução da Energia com a Espécie Humana

O homem primitivo encontrava um grande desafio: sobreviver. A princípio contava apenascom a energia através da alimentação . O alimento digerido o fornecia energia química, quedepois poderia ser usada como energia mecânica (para buscar mais comida) e também térmica(para aquecer o seu próprio corpo contra os graves invernos). Com um tempo ele foi se espe-cializando e começou a usar a força de animais para auxiliar em tarefas pesadas e o fogo parase aquecer, levando a uma economia na energia gasta pelo seu corpo. Um pouco mais adiante,o homem dominou as águas e os ventos e construiu moinhos, que também trabalhavam a seufavor. O homem industrial associou a água e o calor obtendo o vapor para o funcionamento desuas máquinas (que faziam trabalhos muito mais pesados do que os animais de tração).

Atualmente o homem está completamente dependente de um grande uso de energia. Ele autiliza para se transportar, para tomar um banho quente, para fazer funcionar suas engenhosasindústrias, para cozinhar o almoço para as crianças, enfim, para fazer tudo que o cerca, somandoum total gasto de cerca de 250mil Kcal por dia.

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Figura 1 - Gráfico da Energia Consumida X Evolução do Homem

3.2 Energia Elétrica

A energia elétrica é uma das fontes de energia que o homem mais depende nos dias de hoje,devido ao seu fácil transporte, várias formas de obtenção, pouca perda durante as conversões etransporte, entre outros motivos.

Pode-se dizer que foi uma energia que demorou a ser desenvolvida e utilizada. No princípiosó se tinha noção de sua existência através da observação de alguns fenômenos físicos como orelâmpago e a energia estática em alguns objetos, por exemplo. Foi necessário muitos séculosde pesquisa até que se conseguisse utilizar a energia elétrica para algum fim em específico: alâmpada de Thomas Edison. Essa foi uma novidade prática da energia elétrica, que antes eraexplorada e investigada somente nos laboratórios.

Antigamente a iluminação era feita pela combustão de gás ou óleo. Com a invenção da lâm-pada elétrica, ela, sendo economicamente viável, começou a ser aplicada.

Ainda no final do século XIX, Thomas Edison propôs uma alternativa economicamente viávelao prefeito de Nova York para a iluminação de uma pequena parte da cidade. Foi implantado umsistema de transmissão de energia em corrente contínua para alimentar lâmpadas de aproxima-damente 2mil watts.

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A aplicação da energia elétrica passou a ser popular em todo o mundo e, nesse meio, surgiuuma série de equipamentos baseados nessa nova forma de energia, que passou a significar con-forto, prosperidade e modernidade.

Energia Elétrica no Brasil

O uso de energia elétrica no mundo se alastrou de forma bem rápida. Ainda no ano de 1879foi usada energia elétrica (lâmpadas) em uma antiga estação de trem do Rio de Janeiro.

Poucos anos depois, as cidades brasileiras começaram a usar energia elétrica na iluminaçãopública. A cidade de Campos-RJ foi a pioneira, em 1883. Era alimentada por uma Termoelétrica,com potência de apenas 52KW. Isso corresponde nos dias de hoje a potência usada no funcio-namento de 860 lâmpadas de 60W ou em apenas 10 chuveiros elétricos. Em Juiz de Fora (MG)no ano de 1889 foi montada a primeira usina Hidrelétrica para serviço de utilidade pública.

Devido a seu grande potencial hídrico, o Brasil adotou como principal forma de obtenção deenergia elétrica a hidráulica, representando 88% da energia elétrica de todo o país. Outra motivoé o baixo-custo deste tipo de energia (depois de instalado as usinas). Apesar de haver outrasformas de energia hidráulica, o Brasil investe somente na energia das hidrelétricas. Atrás daenergia hidráulica, vem a obtenção da energia elétrica através da queima de gás natural, tambémmuito barato, representando em torno de 4% da energia elétrica do país. O gás natural do Brasilé fornecido pela Bolívia e Venezuela. Somente agora o Brasil começou a extração gás natural,o que mostra que o país é muito ineficiente na obtenção deste tipo de energia. O Brasil tambémconta com a energia oriunda do carvão mineral, energia nuclear e outros, ocupando somenteuma pequena parcela.

3.3 Energias Alternativas

A história da raça humana e o progresso da civilização têm a ver com o uso de energia. Váriasformas de fontes renováveis de energia têm sido usadas pela humanidade desde os tempos maisremotos. Mas nos últimos 200 anos, o homem, com o aumento da sua demanda energética, teveque buscar outras fontes. Então ele passou a explorar as fontes não renováveis.

Essas fontes de energia não renováveis são comumente chamadas de fontes convencionaisde energia, pois a nossa principal fonte energética ainda vem dos combustíveis fósseis (petróleo,carvão mineral, gás natural). Sendo assim, as fontes que não se enquadraram como convencio-nais são chamadas de fontes alternativas de energia.

As Energias Alternativas são aquelas surgidas como soluções para diminuir o impacto ambi-ental (pois a energia vinda dos combustíveis fósseis são consideradas sujas), e para contornar ouso de matéria prima que está ficando a cada dia mais escassa.

O uso de fontes de energia alternativas vem, através dos tempos, ganhando mais adeptose força no seu desenvolvimento e aplicação, tornando-se cada vez mais uma alternativa viável.Abaixo, veremos alguns exemplos:

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• Energia Geotérmica;

• Energia Eólica;

• Energia das Marés;

• Biomassa;

• Energia Solar.

3.3.1 Energia Geotérmica

É o aproveitamento do calor das rochas do interior da Terra (fontes termais, áreas vulcânicas,etc.) para geração de energia. Trata-se de um recurso não renovável. O tempo de vida de umcampo geotérmico é de algumas décadas enquanto que a recuperação pode levar séculos.

Figura 2 - Géiser.

3.3.2 Energia Eólica

É uma fonte de energia renovável proveniente das correntes de ar. A corrente de ar toca aspás acopladas a geradores elétricos, dessa forma a energia cinética, resultante do deslocamentodas massas de ar, pode ser transformada em energia mecânica e depois em elétrica. É usadadesde muitos séculos nas caravelas e nos moinhos de vento. O posicionamento das pás na ver-tical, como as dos antigos moinhos, ainda é o mais popular em torres de geração.

Não é toda região que é propicia para se produzir energia eólica. A região deve ser muito bemservida com grandes massas de corrente de ar e com grande velocidade.

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Figura 3 -Turbina éolica em uma pequena cidade.

3.3.3 Energia das Marés

Sistema de geração de energia elétrica no qual se utiliza o movimento de fluxo das maréspara movimentar uma compota, que está ligada a um sistema de conversão responsável pelageração de eletricidade.

As marés são uma conseqüência da atração que a lua e o sol exercem sobre a terra, e é jus-tamente a amplitude das marés, ou seja, a diferença entre o nível da maré alta e da maré baixa,que constitui o fator que possibilita o aproveitamento dessa fonte de energia. Esse ciclo naturaldas mares proporciona uma fonte de energia renovável.

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Figura 4 -Usina maremotriz.

3.3.4 Biomassa

Nesse método se queima produtos com capacidade de renovação natural ou de descarte.Podem ser de estado:

• sólido: tais como resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), resí-duos das florestas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos;

• líquido: biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, como o biodiesel, obtido apartir de óleos;

• gasoso: gases que são provenientes de b̈iomassa gasosad̈a agroindústria e do meio ur-bano.

Estes resíduos são resultados da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica, e sãoconstituídos por uma mistura de metano e gás carbônico. Esses materiais são submetidos àcombustão para a geração de energia.

Hoje em dia no Brasil a pesquisa sobre o biodiesel está bastante avançada. Em alguns luga-res, já há veículos que rodam o biodiesel, com postos que oferecem a mistura diesel+biodieselem varías proporções ou até 100%. Curitiba por exemplo, possui um frota de ônibus de trans-porte coletivo movido a biodiesel. O biodiesel brasileiro é desenvolvido basicamente com soja oumamona.

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Figura 5 -Biodiesel B100 (100%).

3.3.5 Energia Solar

Consiste no aproveitamento da luz e calor que o sol irradia a terra todos os dias. Existem duasformas principais de aproveitamento da energia solar:

• Fotovoltaica: É a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade, gera-ção de energia elétrica através de módulos fotovoltaicos;

Figura 6- Painel : peça fundamental em um sistema fotovoltaico.

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• Térmica: Energia aproveitada do calor vindo dos raios solares. O painel neste caso édiferente do painel fotovoltaico, pois o primeiro aproveita o calor e segundo aproveita a luzsolar. Podemos aproveitar a energia térmica vinda do sol de duas maneiras:

– convertendo a energia térmica em energia elétrica: feito nas usinas termoelétricas,de forma semelhante às usinas termoelétricas de combustão. Seu funcionamento con-siste em: um grupo de coletores capta o calor (energia térmica), transfere a uma turbina(energia mecânica), que converte em energia elétrica;

– usando diretamente o calor do Sol para se aquecer outras coisas. Isso é muito usadoem casas, para o sistema de aquecimento dos chuveiros ou em comunidades isoladas,onde é usada a luz solar para esquentar água e panelas, através de um aparelho.

O foco do curso será na energia solar fotovoltaica.

Nota: Hoje em dia os painéis solares que já vemos nos tetos de muitas casas são fototérmicos,utilizados para aquecer a água para o banho e não para gerar energia elétrica. Atualmente osistema fotovoltáico fica muito oneroso para fornecer energia onde já se tem uma rede elétricapor perto.

3.4 Sistema Fotovoltaico

3.4.1 Introdução

O sistema fotovoltaico é um sistema de produção de energia, que aproveita a luz solar e atransforma, de forma direta, em energia elétrica. Ela não é gerada através do calor que o solproporciona, pelo contrário, pois o rendimento até cai com o aumento da temperatura. Ela é re-sultado de uma reação físico-química que a luz provoca, desencadeando um fluxo de elétronsdevido à uma diferença de potencial entre os materiais do painel fotovoltaico.

Ele é uma fonte de energia alternativa limpa, proveniente de uma fonte inesgotável: o Sol.Vale lembrar que como o processo não é mecânico, a energia solar acaba que se torna umafonte de energia silenciosa. Apresenta também a vantagem de poder gerir energia em regiõesremotas, onde seria difícil a obtenção de energia por outro método.Inicialmente, o investimento nesta fonte energética se deu pelas empresas de telecomunicações,para a instalação de seus sistemas em localidades de difícil acesso. Outro impulso veio da cor-rida espacial, que incorporou painéis às espaçonaves. A crise energética da década de 70, fezos olhos das indústrias do ramo se voltarem para aplicações terrestres.

Voltando ao sistema, num estudo prévio da configuração modular mais comum e disponívelno mercado, composta basicamente de:

• Os Painéis Solares: funcionam como o gerador de energia elétrica;

• O Conversor CC-CA: É o equipamento encarregado de converter a energia elétrica decorrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), de forma a permitir a utilização deeletrodomésticos convencionais;

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• Banco de Baterias: funciona como elemento armazenador de energia elétrica para usodurante a noite e em períodos de nebulosidade, onde não há disponibilidade de radiaçãosolar;

• Controladores de Carga: Dispositivo eletrônico que gerencia a carga e descarga das ba-terias, as resguardando de sobrecargas e descargas excessivas.

Figura 7 - Esquema de funcionamento de um sistema fotovoltaico alimentando uma TV.

3.4.2 Os Painéis Solares

É a parte do sistema que tem a função de gerar energia elétrica. A geração de energia se dáde forma direta, de uma forma bem elegante, por assim dizer, de se produzir energia.

Composição e Estrutura Painel Solar:

A maioria dos painéis são produzidos a partir de Silício (material semicondutor) a partir detécnicas de dopagem (introdução controlada de um elemento estranho à estrutura molecular).Eles podem ser do tipo:

• Monocristalino: possuem o maior rendimento entre os tipos de painéis, porém é o mais caroentre eles, devido ao seu alto custo energético em sua fabricação. Exigem um alto grau depureza do silício.

• Policristalino: é o mais usado entre os painéis fotovoltaicos. Apesar de ter custo inferior aomonocristalino, também tem fabricação cara. Tem rendimento inferior ao monocristalino. Origor na escolha da matéria prima é menor.

• Filmes finos: são feitos de silício amorfo e são muito mais finos. Possuem um rendimentomenor do que os de outros tipo. Por outro lado, também possuem um custo menor, o que otorna interessante. Também têm a capacidade de serem maleáveis como um filme, podendoser aplicados em vidros de janelas de casas, de prédios ou mesmo de carros. Hoje em diaestão em grande pesquisa, pois ainda há muito o que explorar nessa tecnologia.

O painel fotovoltaico é composto de módulos e estes de células fotovoltaicas. Veremos issona figura abaixo:

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Figura 8 - Estrutura de um painel.

Dopagem do Silício e Efeito Fotovoltaico:

A dopagem consiste em uma etapa da fabricação das células fotovoltaicas, onde é introduzidoelementos estranho na estrutura de silício, com o fim de obter alguma propriedade em específico.São feitas duas dopagens na fabricação das células: a tipo-N e a tipo-P.

Na dopagem tipo-N, atomos com 5 elétrons na camada de valência (coluna 5A da tabela pe-riódica, como o fósforo) são introduzidos na estrutura de silício. Esses átomos fazem ligaçõescom os átomos de silício e ficam com tendência de ceder elétrons.

Na dopagem tipo-P, de forma análoga ao caso anterior, átomos com 3 elétrons na camada devalência (coluna 3A da tabela periódica) são introduzidos na estrutura de silício. Esses átomosfazem ligações com o silício e ficam com tendência de receber elétrons.

A luz é composta por pequenos pacotes de energia denominados fótons. Quando esses pa-cotes de energia (com energia bem definida) incidem sobre os painéis solares, eles influenciamna estrutura da camada N da fotocélula, fazendo que os elétrons transitem para a camada P,criando então um fluxo de energia. Esse é o efeito fotovoltaico.

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Figura 9 -Esquema ilustrando o efeito fotovoltaico em uma fotocélula.

3.4.3 O Banco de Baterias

As baterias são acumuladores de energia, tem a função de acumular energia a elas fornecidapara uso posterior. Quando energia elétrica é fornecida sob determinados padrões a uma bate-ria propicia uma reação eletroquímica no interior do equipamento e sob essa forma (química) aenergia é acumulada. Esse processo de acumulação implica na transformação da energia elé-trica para química (a qual é armazenada) e posteriormente para a elétrica (energia liberada pelabateria).

O banco é composto por uma ou mais baterias, sendo que existem baterias de diversos tipose materiais, sendo que normalmente usa-se a de chumbo-ácido devido ao seu menor custo porkWh quando se comparado as outras e a sua elevada capacidade de armazenamento.

Figura 10- Bateria (a) ou módulo de baterias (b).

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Além do problema das baterias serem uma parcela bastante significativa no custo da instala-ção do sistema voltaico (e também da manutenção, levando em conta que a bateria tem um tempode vida), um outro grande problema que elas apresentam são o impacto ambiental, quando nãotratadas de forma adequada. Ela pode apresentar um risco à saúde humana e ao meio-ambiente.A bateria de chumbo-ácido, por exemplo, pode levar à intoxicação pelo chumbo (causando gravesproblemas a saúde) e agredir o meio-ambiente com o seu ácido-sulfúrico. Por isso, as bateriasdevem ser manipuladas de forma adequada e com muito cuidado, com o intuito de não se deixarescorreu o seu material interno. Quando essas baterias chegam ao fim de sua vida útil devemser coletadas e enviadas para unidades de recuperação e reciclagem, não podendo em hipótesenenhuma serem jogadas no meio-ambiente.

Há pesquisas trabalhando para a criação de novas tecnologias, se tratando de bateria. Ofuturo aponta que o armazenamento de energia se dará de forma mais "limpa", através do uso debaterias baseadas na hidrólise da água e armazenamento do Hidrogênio, obedecendo a equaçãomostrada a seguir:

2 H2O > 2 H2 + O2

A reação físico-química de queima do hidrogênio é muito energética e resulta em vapor deágua, que não polui o meio ambiente.

O uso de hidrogênio como combustível para se obter energia é bem antigo, mas o controle dareação e detalhamento técnico do funcionamento da célula combustível é bem recente.

3.5 Custos, Utilização e Perspectiva Atual

3.5.1 Custos

Com o interesse voltado para a ampliação da produção de energia elétrica através de painéisfotovoltaicos, o preço dos painéis, que era inacessível (como os usados no espaço antigamente),começou a cair de forma considerável. Mesmo hoje em dia os painéis ainda são consideradoscaros, porém há estudos em um novo tipo de captador solar baseado em filmes finos (visto nalição passada) cujo valor é bastante inferior ao dos painéis.

Veremos uma figura que demonstra a divisão de custo inicial (instalação) de cada componentedo sistema:

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Figura 11 - Divisão do custo inicial de um sistema fotovoltaico

Como pode ser visto na figura acima, os painéis atualmente usados (silício policristalino) for-mam a parcela mais cara entre os componentes. São seguidas de dois outros caros componen-tes: o inversor de carga e módulo de baterias. Com um valor relativamente pequeno, em relaçãoaos demais componentes, vem os controloadores de carregamento.

Mas uma coisa deve ser ressaltada: os painéis têm uma grande vida-útil, cerca de 25 anos. Oque faz com que o dinheiro gastado com ele seja apenas na aquisição. Por outro lado, a bateriarequer sempre uma constante reposição (duram até 5 anos), pois elas perdem um pouco a suacapacidade ao longo dos anos. O inversor também deve ser reposto com o passar dos tempos(calcula-se de 10 em 10 anos), assim como o controlador. Veremos:

Figura 12 - Divisão dos custos em um sistema fotovoltaico em um prazo de 25 anos.

Então, em uma visão a longo prazo, não é o painel que se torna o mais caro no sistema. E atendência é a queda de preço dele com o passar dos anos.

No Brasil, um sistema fotovoltaico fica muito caro, pois não há fabricação de painéis aqui. Parase ter uma idéia, para se instalar um sistema fotovoltaico em uma pequena casa, sem chuveiro

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elétrico, cujo consumo fica em torno de 120kWh, se gastaria entre 50 e 70 mil. O chuveiro foiexcluído do cálculo do consumo pois, para ele, se convém instalar um sistema fototérmico à parte.

Como visto, o custo para a instalação de um sistema fotovoltaico é muito alto no Brasil. Isso otorna, atualmente, uma fonte de energia inviável para o uso em locais onde já se há rede elétricaconvencional, pois está saindo muito mais barata. Por isso o fator econômico não é o ponto forteda energia solar fotovoltaica. Pelo menos não atualmente. Mas o campo de pesquisa nela estámuito grande, o que nos promete um futuro promissor daqui a alguns anos. Principalmente por-que a nossa principal fonte de energia, o petróleo, está se esgotando, fazendo com que o preçoaumente cada vez mais, até que chegue em um valor absurdo.

Nota: Os gráficos apresentados mostram o custo no Brasil.

3.5.2 Utilização e Perspectiva Atual

O fornecimento de energia elétrica via sistemas fotovoltaicos vem conquistando espaço no se-tor energético. Hoje em dia, o seu principal uso não é na substituição de fontes atuais e baratas,mas, em locais onde ainda não se tem acesso à energia.

O fornecimento de energia para regiões remotas - áreas rurais isoladas, desertos- para umacasa, ou pequena vila, pode ficar mais barato com o uso de instalação de um sistema fotovoltaico.Isso ocorre porque o custo que se teria em linhas de transmissão, assim como a sua dissipaçãoenergética, seriam altos. A instalação de um pequeno e local sistema voltaico, ou uma subesta-ção energética fotovoltaica, seria uma boa opção nesse caso. Seguindo a mesma linha, usa-seesse sistema para postos de observação sismológica, pois as medições sismológicas devemser feitas distantes de um centro urbano.

Outra aplicação interessante é a que se tem usado para sinalização em zonas de difícilacesso, como picos (para vias aéreas) e mares (náutica). Tal sinalização consiste em um pe-queno sistema fotovoltaico ligado diretamente com uma lâmpada, com o único papel de alimentá-la. No caso de sinalização náutica, esse sistema é acoplado à bóias, fazendo com que ela setorna uma bóia sinalizadora, podendo ser usadas em alto-mar.

Para satélites, por exemplo, que permanecem um longo período (geralmente toda sua exis-tência) no espaço, o custo, volume, massa, para se usar energia vinda de baterias, por exemplo,seria grande e um dia se esgotaria. Por isso é que os satélites devem ter um sistema capaz dese auto-sustentar energeticamente.

Outras possíveis, das inúmeras aplicações, são:

• telecomunicações : telefone público, baseado em telefonia celular, em regiões remotas;

• saneamento: suprimento de água e irrigação, iluminação pública.

• transportes: já existe avião solar que é capaz de ficar meses voando.

Entre diversas outras aplicações.

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Figura 13- Barco utilizando 2 painés fotovoltáicos capazes de até 9 Ampéres em uma bateria de9V

Uso da Energia Fotovoltaica para Regiões não Remotas:

Como já visto até agora, atualmente a energia solar fotovoltaica é voltada somente para re-giões remotas. Mas, hoje em dia ela também é usada, em alguns lugares, como alternativa asfontes convencionais, mesmos em lugares onde se há rede elétrica instalada.

Isso mesmo, alguns países como os EUA e alguns países da Europa, como a Alemanha, jáutilizam esse tipo de energia como alternativa. Há programas de incentivo para o seu uso e jáse pode ver casas ou edifícios com painéis fotovoltaicos (e não os fototérmicos como visto noBrasil). Outro ponto que deixa isso viável ao seu uso é o fato de terem fábricas nesses paísespara a produção de painéis, o que os deixam muito mais baratos.

Na maioria das vezes eles utilizam o sistema fotovoltaico ligado à rede. Um sistema fotovol-taico ligado à rede é mais barato, pois, sendo diretamente ligado na rede elétrica local, não faz ouso de baterias (parte muito onerosa do sistema isolado convencional). É utilizado para amenizaro consumo via rede elétrica urbana, porém só nos horários onde se tem Sol, devido à ausênciadas baterias. Mas isso pode ser interessante para o uso em estabelecimentos que têm seu pe-ríodo útil somente durante o dia.

A tecnologia de painéis de filmes finos oferecem a possibilidade de serem instalados sobrevidros e fachadas, compondo junto a arquitetura do local um belo ambiente. O rendimento dospainéis vem aumentando e o preço no mercado vem diminuindo, marcado a tecnologia de filmesfinos, tamanho dos painéis, banco de baterias, controladores e inversores.

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