MÓDULO FOTOVOLTAICO COM CONCENTRADOR (MFVC)

O módulo fotovoltaico com concentradores é o conjunto integrado de elementos ópticos (concentrador) e células fotovoltaicas. O concentrador tem o objetivo de substituir as células solares de grande área e custo elevado, por elementos ópticos de baixo custo e células de pequena área e, assim, aumentar a competitividade entre a energia gerada utilizando concentradores e a geração convencional.

Elementos ópticos para concentrador fotovoltaico

Os sistemas fotovoltaicos concentradores podem utilizar dois tipos de concentrador:

• Concentrador não formador de imagem;

• Concentrador formador de imagem.

O concentrador não formador de imagem não possui foco e praticamente todos os concentradores desse tipo são reflexivos, isto é, utilizam espelhos para concentrar a radiação solar (LEUTZ et al, 2000). Esse tipo de concentrador, que utiliza as componentes direta e difusa da radiação solar, apresenta baixo fator de concentração, da ordem de 2 vezes (2x). Normalmente são empregados em sistemas estáticos, podendo empregar células bifaciais de Si para obtenção de geração anual superior aos módulos planos convencionais.

O concentrador formador de imagem possui um foco e pode ser construído com elementos reflexivos (discos parabólicos) ou refrativos (lentes de Fresnel) (NREL, 2009). Esse tipo de concentrador só opera se os raios solares incidentes forem paralelos ao eixo focal e, neste caso, apenas a radiação direta normal pode ser concentrada. O seguidor é o dispositivo responsável por manter o concentrador continuamente apontado para o Sol, durante a sua trajetória aparente, diária e anual. Este tipo de concentrador pode apresentar elevado fator de concentração, da ordem de 1.000 vezes (1000X) ou mais.

A Figura mostra uma visão geral das tecnologias de elementos ópticos utilizados nos sistemas fotovoltaicos concentradores para realizar a concentração da radiação solar.

A constituição típica dos CPVs (Concentrator Photovoltaics) consiste num grupo de células dispostas em grupo, fileiras ou individualmente, óptica primária, opcionalmente óptica secundária e componentes do invólucro para concentrar a luz. Por este motivo, o seu aspecto pode variar dependendo do sistema óptico de concentração. Os principais sistemas de concentração são:

As células utilizadas nestes sistemas podem também dividir-se, neste caso em dois tipos: de silício mono cristalino e células multi-junção, sendo as células multi-junção as mais eficientes.

Os CPV podem ser divididos de acordo com a sua capacidade de concentração da radiação incidente, em que o número de vezes que a luz é concentrada é chamada de número de sóis, sendo que um sol corresponde à potência máxima que atinge a superfície terrestre, nomeadamente 1000 W/m2. Os sistemas de baixa concentração proporcionam uma concentração até 40 sóis, os sistemas de concentração média entre 40 e 300 sóis e os sistemas de alta concentração de 300 a 2000 sóis.

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