André Ferreira, coordenador do Labsolar, junto às placas solares da UFJF (Foto: Caique Cahon)
Pesquisadores da Laboratório Solar Fotovoltaico (Labsolar) da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) exploram a luz do sol para promover avanços em pesquisas científicas e tecnológicas. O Labsolar conta com a estrutura da Usina Solar Fotovoltaica de Juiz de Fora, que já evitou a emissão de mais de 50 toneladas de gases poluentes para atmosfera e figura como a maior usina experimental em instituição de ensino e pesquisa do Brasil.
Com o foco voltado para a luz solar, o Portal da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) segue comemorando o Ano Internacional da Luz com uma série de matérias especiais.
Renovação necessária
A energia solar aparece como uma alternativa ecológica. Na UFJF, a produção de eletricidade dos 264 painéis solares fotovoltaicos não emitem poluição para a atmosfera. A emissão de gases como o dióxido de carbono pode causar diversos problemas ecológicos, como o efeito estufa – absorção da radiação solar por esse gases retidos na atmosfera – e a acidificação dos oceanos, que coloca em risco a vida marinha. Estes e outros gases poluentes, oriundos da queima de combustíveis fósseis, degradam a qualidade de vida da população, resultando em sequelas como infecções respiratórias, por exemplo. Devido a isto, as fontes de energia renováveis, em especial as que não produzem gás carbônico, têm recebido grande atenção da comunidade internacional.
Painéis solares fotovoltaicos localizados na UFJF (Foto: Caique Cahon)
Desde 2011, quando foi concluída sua modernização, o Laboratório Solar Fotovoltaico da UFJF foi responsável pela produção de aproximadamente de 77 MWh de energia limpa. “Isso evitou a emissão de cerca de 54 toneladas de dióxido de carbono, caso fosse utilizada uma fonte de combustível fóssil”, explica André Ferreira, coordenador do laboratório. “A energia elétrica que chega nas residências brasileiras é provinda predominantemente de usinas hidrelétricas. Com a escassez hídrica, uma porção significativa está sendo gerada em usinas termoelétricas, que possuem elevada emissão de gases poluentes”, aponta.
Os meses do outono e inverno este ano, com dias mais nublados, representam um menor rendimento de geração de luz solar.
O laboratório tem uma capacidade de 30 kWp para produção de eletricidade, a partir de 264 painéis solares fotovoltaicos. No entanto, o laboratório só injeta 15 kWp continuamente na rede elétrica, enquanto que a parcela restante é usada para pesquisas científicas e tecnológicas.
Naturalmente, o período de maior incidência de radiação solar é o período de maior produção de energia. As condições meteorológicas têm um papel decisivo. Ainda assim, a produção mensal média de 1,5 MWh, apesar de ser relativamente baixa, é suficiente para abastecer 12 residências de classe média.
O rendimento anual do Labsolar desde sua criação, em 2011.
Os aparelhos elétricos e eletrônicos geralmente utilizam uma tensão de alimentação fixa, enquanto que a tensão do painel é variável e depende predominantemente da quantidade de radiação solar e da temperatura. Portanto, é necessário o emprego de um dispositivo, o conversor eletrônico, que maximiza a produção de energia pelo painel, possibilitando seu uso nos aparelhos. No Labsolar, são conduzidas pesquisas para melhorar o desempenho desses dispositivos que permitem o correto uso da energia gerada.
Da luz à eletricidade
A luz do sol é convertida diretamente em eletricidade pelo efeito fotovoltaico, como esclarece Ferreira. “Os painéis solares comerciais são predominantemente produzidos a partir do silício, com um grau de pureza extremamente elevado. Parte dos fótons presentes nos raios do sol são absorvidos pelos átomos de silício, energizando os elétrons. Esses elétrons se reorganizam no interior da placa de silício, gerando uma diferença de potencial, ou seja, uma tensão elétrica nos terminais da placa. Quando conectado a um aparelho elétrico como, por exemplo, uma resistência elétrica de chuveiro, os elétrons podem fluir e criar uma corrente elétrica”, elucida.
As pesquisas realizadas no Labsolar usam energia gerada através dos painéis solares (Foto: Caique Cahon)
Essa tensão gerada está em corrente contínua como em uma pilha elétrica, mas com tensão variável a depender das condições climáticas. Um controlador de carga pode ser usado para injetar a energia gerada em uma bateria eletroquímica, assim como em sistemas isolados da rede elétrica, ou um inversor eletrônico, para injetar a energia na rede elétrica e alimentar os equipamentos das residências.
Outras informações:
Laboratório Solar Fotovoltaico – 2102-3495