António Joyce

LNEG – Laboratório Nacional de Energia e GeologiaEstrada do Paço do Lumiar, 1649 - 038 Lisboa, PORTUGAL

Edifício Solar XXIAntonio.Joyce@ineti.pt

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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

8, 9 Fevereiro 2010, Lisboa

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

Obrigado

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