Código ERG-006
Disciplina Energia solar I
Objetivo Propiciar ao aluno os conhecimentos fundamentais da Engenharia de utilização da Energia Solar em: Avaliação do Potencial Solar em uma Localidade, Análise dos parâmetros intervenientes no desempenho de coletores solares para conversão térmica e fotovoltaica de forma que ele possa ter uma ação crítica nestes sistemas e capacitação para consultar a literatura especializada.
1. Conceitos básicos para uso da Radiação Solar sobre a superfície terrestre. Declinação Solar, Ângulo Horário, Ângulo Zenital, Ângulo de Azimute Solar, Hora Legal, Hora Solar. Ângulo de Incidência sobre uma Superfície Inclinada.
2. A Radiação Solar no Exterior da Atmosfera Terrestre. O Sol e sua geração de energia radiante. A constante solar. Avaliação da radiação solar extraterrestre horária, média diária e média mensal sobre uma superfície horizontal, em um ponto de longitude e latitude dadas, e em certa hora.
3. A Radiação Solar sobre a superfície terrestre sob influência da atmosfera. Distribuição espectral da radiação incidente. Radiação solar direta, difusa e total. Instrumentação específica para medição da radiação solar: Piranômetro, Pireliômetro. Atlas Solarimétrico. Site CRESESB.
4. Avaliação das frações de radiação Direta e Difusa a partir da Radiação Total. Índices de Claridade. Estimativa da radiação horária total, direta e difusa a partir da radiação total diária. Avaliação da radiação sobre superfícies inclinadas. Modelo Liu e Jordan para avaliação da média diária mensal e da distribuição horária. Influência da inclinação da superfície na energia solar coletada.
5.Tópicos selecionados de transferência de calor. Transferência de calor por radiação: modelo ondulatório e modelo corpuscular, conceito de corpo negro, Lei de Stefan-Boltzmann, Lei do deslocamento de Wien, Lei de Plank de Distribuição Espectral. Propriedades Ópticas de Materiais: absortividade e emissividade. Lei de Kirchoff. Refletividade. Superfícies seletivas à radiação solar. Transmissividade, absorvância. Dependência com a distribuição espectral.
6. Conceitos Fundamentais de Sistemas de Utilização Térmica da Energia Solar. Balanço térmico em um coletor solar térmico em regime permanente. Curva de Eficiência e sua dependência da radiância e das temperaturas do fluido e do ar. Parâmetros que afetam a eficiência térmica de um coletor solar. Analogia Elétrica. Modelo de resistências térmicas. Expressões para cálculo das resistências térmicas por condução, convecção e radiação. Temperatura do Céu.
2) A célula fotovoltaica. Constituição básica. Funcionamento, movimentação dos transportadores de carga. Ação de fótons com diferentes frequências. Curva característica de uma célula fotovoltaica. Rendimento de uma célula.
3) O painel fotovoltaico (PFV). Circuito elétrico do PFV por associação série/paralelo de células fotovoltaicas. Curva característica do PFV nas condições STC. Potência máxima, corrente de curto circuito, tensão de circuito aberto, coeficientes de temperatura. Curva características do PFV nas condições NOCT. Influência da irradiação solar e da temperatura do PFV na curva característica.
4)Sistemas fotovoltaicos. Conectados à rede elétrica. Curva característica do gerador fotovoltaico pela associação série paralelo de PFV. Inversores. Funções: sincronização, ilhamento, controle de harmônicos e SPMP. Características elétricas dos inversores. Potência nominal, tensões mínima e máxima de operação em SPMP. Número de strings. Condições de saída. Rendimento. Exemplo de dimensionamento de um SFCR pelo método HSP horas de sol pleno.
1. Duffie J.A., Beckman W.A.; Solar Energy of Thermal Processes. John Wiley.New York
2. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas:
a) NBR 15747-1 2009 - Sistemas solares térmicos e seus componentes- Coletores Solares.
b) NBR 15747-2 2009 - Sistemas solares térmicos e seus componentes- Coletores Solares.
c) NBR 15569: 2008- Sistema de aquecimento solar de água em circuito direto- Projeto e Instalação.
d) NBR 10185:1988 Reservatórios Térmicos para Líquidos destinados a sistemas de energia solar- Determinação do desempenho térmico- método de ensaio.
e) NBR 10899:2006 Energia Solar Fotovoltaica- Terminologia f) NBR 11704: 2008 Sistemas Fotovolticos Classificação
3. Meinel A.B., Meinel M.P.; Applied Solar Energy. Addison-Wesley. London.
4. Fisk M.J., Anderson H.C.; Introduction to solar technology. Addison Wesley.London.
5. Howell D.; Your Solar Energy Home.Pergamon Press.Oxford.
6. Atlas Solarimétrico do Brasil. Banco de Dados Terrestres. Chigueru Tiba et alii. Ed.Universitária da UFPE,2000.
7.Coletânea de Artigos de Energias Solar e Eólica. Volumes 1 e 2. Hamilton Souza, Patrícia Silva e Ricardo Dutra (coordenadores). CRESESB 2003.
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page (Nota os principais verbetes sobre Energia Solar foram verificados pelo professor que os recomenda como primeira fonte de informação).
9.Incropera,F.P., DeWitt,D.P.; Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley, NY, 1996.
10. http://pveducation.org/ Possui fundamentos e especialidade em fotovoltaico.
11. http://ivanpahsolar.com/ visita virtual à Central Torre.
12. http://www.cresesb.cepel.br/sundata/index.php.
13. http://sam.nrel.gov (SAM)- System Advisory Model.
14. http://maps.nrel.gov/SWERA (SWERA) Solar and Wind Energy Resource Assessment.
15. http://en.openei.org Energy Information.
16. http://en.openei.org/datasets/node/567 (INPE e Lab Solar Sta. Catarina).
17. http://www.retscreen.net/ang/home.php Software gratuito para avalições financeiras em projetos com energias alternativas.
18. Características de coletores solares: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/tabelas.asp.
19.Monografias deste curso: http://www.pecepoli.com.br/PT/Monografias.aspx.
20. Os Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica. BlueSol Educacional. http://programaintegradoronline.com.br/wp-content/uploads/2016/03/Livro-Digital-de-Introdu%C3%A7%C3%A3o-aos-Sistemas-Solares-novo.pdf.
21. Zilles Roberto et alii.; Sistemas Fotovoltaicos Conectados À Rede Elétrica. Oficina de Textos .São Paulo. 2012.
22. Kalougirou, Soteris A.; Solar Energy Engineering Process and Systems. 2nd ed. Elsevier Oxford UK 2014.