Avaliação da geração de energia elétrica em geradores termoelétricos, utilizando como fonte térmica a dissipação de calor em superfície oposta à incidente solar de painéis fotovoltaicos conhecidos

Abstract

O crescimento populacional mundial tem criado demanda no setor energético e, para suprir tal necessidade, recorrer as fontes renováveis de energia tem-se tornado cada vez mais atrativo. Atualmente, a energia eólica e a energia solar estão entre as mais promissoras, e têm recebido grandes incentivos do governo. No caso da energia solar fotovoltaica (FV) observa-se um crescente número de instalações em nível global, dada sua disponibilidade energética e potencial. A sua fonte de energia é o Sol, que atua com uma temperatura de superfície próxima de 5800 Kelvin, e provê, constantemente, em média, 1367 W/m2 de irradiância fora da atmosfera terrestre. Na Terra, a potência média recebida é próxima de 1,8×1011 MW. No Brasil, nos últimos anos, o setor FV vem acompanhando a tendência mundial e, portanto, seu crescimento é expressivo. A queda dos preços dos equipamentos (conversores estáticos / módulos fotovoltaicos) e melhora nas políticas públicas e avanços na tecnologia ajudam a impulsionar a energia solar. Não obstante, a eficiência do sistema FV pode ser considerada baixa, e depende da tecnologia de fabricação das células e módulos FVs, variando atualmente de 22,3% até 26,7%. Essa baixa eficiência ocorre por causa do aumento de temperatura do efeito de fluxo de calor entre a superfície incidente do material semicondutor e a superfície oposta dos módulos. Essa temperatura que chega à face oposta do painel FV é dissipada pelo ambiente. Dentro desse contexto, este trabalho, propõe o aproveitamento da temperatura dissipada pelos módulos FVs, para produzir variação de temperatura em dispositivos denominados geradores termoelétricos (Thermoelectric Generators - TEGs). Estes, realizam conversão termoelétrica a partir do gradiente de temperatura entre suas faces. Para verificar a temperatura a que os TEGs serão submetidos, são feitas medições da temperatura em pontos da face oposta à incidência solar, de um painel FV conhecido. Após as mensurações de temperatura, a superfície do TEG será submetida, em laboratório, pela média dessas mensurações. Por fim, a partir da temperatura proposta, medições de potência serão verificadas na conversão termoelétrica, verificando a possibilidade de associação dos TEGs aos sistemas FVs, de modo a assegurar aumento na eficiência do sistema.