As instalações fotovoltaicas queimam todos os anos, mas quase não existem registros

Dados internacionais sugerem que os incêndios causados ​​por sistemas de energia solar no telhado são raros; no entanto, os Estados Unidos não rastreiam centralmente essas informações e o National Fire Data Center as classifica na categoria "outras".

Imagem: Walmart

Em uma conversa entre a plataforma da American pv magazine e o US National Fire Data Center. Nos EUA, não há informações disponíveis sobre o número de incêndios em sistemas de energia solar, nos telhados ou no solo. O grupo diz que ainda não possui um código, portanto não o acompanha, o que significa que esses eventos se enquadram na categoria "outro". A National Fire Protection Association tem uma página relacionada à segurança da energia solar fotovoltaica.

Mas tenho a sensação de que alguns não consideram esses eventos como "outros" tipos de eventos.

Em 2013, um armazém em Delanco, Nova Jersey, queimou até o chão. Embora houvesse problemas com o abastecimento de água no local, os bombeiros não sabiam ao certo como agir devido aos 7.000 painéis solares instalados no telhado. Esse evento influenciou a definição dos requisitos atuais do Código Elétrico Nacional que preveem o desligamento automático no nível do módulo, para proteger o equipamento de resposta imediata contra o risco de fluxo de eletricidade, mesmo que os principais interruptores elétricos do local tenham sido fora

A Comissão Japonesa de Pesquisa em Segurança do Consumidor relatou recentemente 127 problemas solares no telhado, "incluindo incêndios", que ocorreram durante um período de dez anos que terminou em novembro de 2017. Desses, treze causaram incêndios de de um módulo ou cabo, e sete deles estendidos até o teto, mas os sete incluíam módulos fixados diretamente na estrutura (telhas solares?). Em outubro de 2018, havia 2,4 milhões de casas com energia solar nos telhados do Japão.

Os estudos do grupo alemão Fraunhofer ISE indicam que existem mais de 1,4 milhão de instalações de energia solar no país. Desde a data de publicação, em 1º de fevereiro de 2019 e por 20 anos, aproximadamente 350 sistemas de energia solar queimaram, 0,006%, de acordo com Fraunhofer. Verificou-se que o sistema solar foi o culpado em 120 desses casos, com graves danos em 75 casos - e perda total de edifícios em 10 casos.

Considerando que os EUA eles têm cerca de 2 milhões de sistemas solares instalados, os dados anteriores são bastante comparáveis.

O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL) analisou os padrões globais para incêndios relacionados à energia solar e apontou os desafios a serem enfrentados.

A maioria das investigações indica que falhas no equipamento são ainda mais raras que os próprios incêndios. Apertar as conexões é o desafio número um, pois as conexões soltas podem causar faíscas que atearam fogo a objetos próximos.

A análise dos incêndios de armazenamento de energia na Coréia do Sul também constatou que os 23 incêndios inspecionados estavam todos relacionados à instalação e design, e não a equipamentos. Além disso, no confronto entre Walmart e Tesla, é mencionada acima de tudo a qualidade dos trabalhos de instalação e manutenção, e não o hardware, embora tenham sido destacados os módulos solares com pontos de acesso.

E, embora não fosse um sistema de cobertura, recentemente ocorreu um incêndio quando um pássaro "colidiu com um par de fios, criando um circuito elétrico e uma chuva de faíscas" e queimando 1.127 acres que causaram danos no valor de 8 a 9 milhões de dólares em uma usina de energia solar de 250 MW, fechando temporariamente 84% das instalações.

Costurando a teia do futuro

Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA UU. Eles desenvolveram a visão de uma rede descentralizada de energia renovável. Seu projeto, Autonomous Energy Grids, visa dar uma olhada geral nas soluções que impulsionarão essa rede do futuro e preencher as lacunas que aparecem entre elas.

NREL

Redes de energia autônoma (AEG) é o nome de um projeto do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL). UU. Foi criado para visualizar a rede elétrica do futuro, onde a produção de muitas fontes de energia descentralizadas é gerenciada simultaneamente para garantir um fornecimento seguro e constante de energia.

O conceito se concentra no uso de tecnologias inteligentes e comunicação autônoma, com base em uma série de micro-redes interconectadas, que se comunicam e usam algoritmos para encontrar continuamente a melhor condição operacional em resposta à demanda, disponibilidade de energia e preço.

"A futura rede será muito mais distribuída, complexa demais para controlar com as técnicas e tecnologias atuais", disse Benjamin Kroposki, diretor do NREL Power Systems Engineering Center. "Precisamos de uma maneira de chegar lá, de alcançar o potencial de todas essas novas tecnologias que estão integradas ao sistema de energia".

Refinando a teoria

Os pesquisadores dizem que o projeto atualmente é principalmente teórico, com aplicações provavelmente a mais de 10 anos. O projeto começou com um grupo de cientistas que procuravam desenvolver métodos de controle e otimização em tempo real para sistemas de energia individuais, e tornou-se a ideia de que esses sistemas de energia individuais, ou "células", se comunicam para formar um sistema que cobre toda a rede.

"A novidade da nossa solução é que resolvemos um problema com duas faces", explicou Kroposki. “Primeiro, devido ao grande número de dispositivos, não podemos usar o controle central, mas devemos distribuir o problema de otimização. O outro problema é que temos condições que variam com o tempo e, portanto, a otimização muda a cada segundo e deve ser resolvida em tempo real.”

Atualmente, os pesquisadores estão simulando redes autônomas que consistem em centenas de células diferentes que operam em uníssono, mas acreditam que isso deve ser drasticamente expandido para representar uma solução de rede unificada: a área da Baía da Califórnia, por exemplo, já tem mais de 20 milhões de pontos de controle. "Algoritmos de resolução são necessários a cada segundo", explica Jennifer King, pesquisadora do NREL. "Tentar decidir o destino de um milhão de coisas, segundo a segundo, é onde entra o desafio".

Aplicação no mundo real

O próximo desafio está na aplicação desses algoritmos às condições do mundo real, onde as coisas nem sempre funcionam sem problemas e atrasos e danos devem ser levados em consideração com frequência. Organizar a infraestrutura e garantir sua segurança representará outro desafio importante.

Os pesquisadores publicaram vários documentos que abordam diferentes áreas como parte do momento das redes autônomas, e a NREL observa que a Siemens e a empresa de baterias Eaton estão participando de seus trabalhos, e que uma cooperativa de energia no Colorado está atualmente implementando técnicas de controle com base nesses esforços.

“Há muitas pessoas trabalhando em pequenos aspectos do projeto. [...] a vemos como uma visão ampla”, diz Kroposki. "Provavelmente será visto que as primeiras redes desse tipo aparecerão de baixo para cima, começando com hospitais, campi e comunidades".

Os custos de fabricação de células solares III-V continuam caindo

Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA UU. relatórios sobre novos avanços na redução do custo das células solares III-V. Os cientistas refinaram sua tecnologia D-HVPE 'nova e com 50 anos de idade' para aumentar o rendimento de células solares de arseneto de gálio por um fator superior a 20. O desenvolvimento é um passo potencial para reduzir o custo de As células solares são incrivelmente eficientes para fins cotidianos.

Dennis Schroeder / NREL

O arseneto de gálio (GaAs) e outros materiais III-V, nomeados de acordo com os grupos aos quais pertencem na tabela periódica, estão entre os mais conhecidos em termos de potencial de eficiência para células solares. Mas o custo até agora os limitou a aplicações que alimentam satélites e drones.

No ano passado, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) nos Estados Unidos começaram a trabalhar com um processo chamado epitaxia dinâmica em fase de vapor de hidreto (D-HVPE), que muitos na comunidade de P&D solar eles consideram obsoletos e ineficientes e descobriram que isso poderia reduzir bastante o tempo de produção das células, reduzindo significativamente os custos. De acordo com Kelsey Horowitz, do NREL Strategic Energy Analysis Center, com mais otimizações para o processo e as economias de escala, o custo de produção de células solares III-V atualmente pode cair entre US $ 0,20 e US $ 0,80 / W.

O NREL publicou os detalhes da primeira dessas otimizações. Em um artigo publicado na Nature Communications , os cientistas relatam uma taxa de crescimento aprimorada para uma camada base de cerca de 23 segundos, em comparação com mais de oito minutos no processo anterior. "Se pudermos reduzir custos, isso abriria muitos mercados onde esses dispositivos seriam úteis", disse Aaron Ptak, cientista sênior da NREL. "Em qualquer lugar que você precise de um dispositivo de alta eficiência, fino, leve e flexível, como estojos de carregamento eletrônico, veículos elétricos, sistemas fotovoltaicos embutidos em prédios, telhados, drones".

Mais de 29% de eficiência

O processo D-HVPE já produziu células com 25% de eficiência. A equipe da NREL espera atingir 27% usando seu design e diz que as maiores eficiências já alcançadas com taxas de crescimento muito mais lentas não devem estar fora de alcance. "Fundamentalmente, não vemos nenhuma razão pela qual não possamos alcançar eficiências de MOVPE superiores a 29%", disse o co-autor do documento Kevin Schulte, referindo-se ao processo de epitaxia na fase de vapor orgânico metálico. "Existem alguns obstáculos técnicos que precisamos eliminar para chegar lá, mas estamos trabalhando neles."

A equipe usou o D-HVPE para cultivar camadas de GaAs a uma taxa de até 320 micrômetros por hora e 206 micrômetros por hora para fosfeto de índio-gálio, usado como uma camada passivadora nas células GaAs e como uma camada absorvente de GaAs. luz Os pesquisadores da NREL também disseram que o processo elimina muitos dos materiais caros necessários na produção do MOVPE.

"O que prometemos é a mesma eficiência do dispositivo, a mesma qualidade do material, mas a um custo muito baixo", acrescentou Ptak. "As altas taxas de crescimento que levam ao alto desempenho são uma das maneiras pelas quais vamos reduzir custos".

Nada pode derrubar o preço das células solares III-V - basta adicionar germânio

Um artigo de pesquisa de cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA descreve uma nova abordagem para a produção de células à base de arsenieto de gálio. A abordagem, denominada “germânio em nada”, poderia permitir a produção rentável e em alto volume de células fotovoltaicas baseadas em materiais III-V, como o arseneto de gálio.

Uma célula solar flexível de GaAs criada por cientistas da NREL em fevereiro. 

Imagem: Dennis Schroeder / NREL.

Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL) e do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia demonstraram um método de produção de células solares de arsenieto de gálio (GaAs) com um substrato de germânio reutilizável. Os pesquisadores dizem que a técnica leva o potencial de células de GaAs produzidas de forma barata um passo mais perto.

Células feitas a partir de tais materiais são bem conhecidas pelo seu forte desempenho e eficiência - o NREL trabalhou anteriormente com a Microlink Devices, sediada em Chicago, para produzir uma célula de três junções com um recorde de eficiência de conversão de 37,75%.

No entanto, o custo de produzir esses dispositivos os confinou a aplicações de nicho, como drones e satélites, onde o baixo peso e a alta eficiência são preocupações mais prementes do que o custo em relação à energia produzida. Várias empresas e institutos de pesquisa, no entanto, estão trabalhando em métodos para reduzir os custos de produção de GaAs e células solares III-V - que incluem materiais desses grupos da tabela periódica - a níveis aceitáveis ​​para a produção comercial.

A abordagem do 'germânio sobre nada' tomada pela equipe, descrita no artigo Germânio-em-Nada para o Levantamento Epitaxial de Células Solares de GaAs - publicado na revista Joule - envolve a criação de uma fina camada de germânio em um wafer de germânio. o crescimento de uma célula de GaAs no topo da camada fina. Ambos os níveis são então retirados do wafer de germânio, permitindo que ele seja reutilizado como substrato. O processo cria uma série de poros na pastilha de germânio cujo tamanho e distribuição permitem uma abertura - o "nada" - entre o germânio fino e a bolacha.

O substrato reutilizável reduz os custos

Usando o processo, a equipe produziu uma célula solar de 14,44% de GaAs. David Young, cientista sênior do grupo de fotovoltaicos cristalinos de alta eficiência da NREL, disse que as otimizações no processo podem trazer eficiências bem acima de 20%. "Esta é a primeira vez que GON [germânio em nada] foi demonstrado com uma superfície suficientemente lisa para permitir o crescimento epitaxial de alta qualidade de GaAs", disse ele.

O NREL estima que os substratos semicondutores para o crescimento celular representam cerca de 30% do custo de uma célula solar III-V. Um substrato reutilizável pode trazer uma economia significativa. O laboratório, no entanto, não indicou quantas vezes o wafer de germânio poderia ser reutilizado e não forneceu uma estimativa dos custos que podem ser alcançados com o processo, afirmando apenas que “esta técnica poderia permitir o custo efetivo e alto volume. produção de células solares simples e multijunções III-V”.

O processo desenvolvido pela Microlink, que produziu a célula eficiente de 37,75% no ano passado, baseou-se em um substrato de arsenieto de gálio que também pode ser reutilizado para reduzir custos, mas não há alegação de que a tecnologia possa contribuir significativamente para a produção econômica.

Perovskite Breakthrough mostra a importância do composto químico adicionado em aumentar a eficiência

Pesquisadores do relatório do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) fazem um avanço significativo ao produzir uma célula solar de perovskita em tandem que leva a tecnologia para mais perto de sua máxima eficiência.

Uma nova fórmula química está por trás do aumento na eficiência, que também melhorou as propriedades estruturais e optoeletrônicas da célula solar.

Perovskite refere-se a uma estrutura cristalina formada através da química. Diferentemente das células solares feitas de silício, suas contrapartes de perovskita podem ser flexíveis e projetadas para serem mais baratas de fabricar. As células solares de perovskita têm visto um aumento constante na eficiência, à medida que os pesquisadores continuam refinando a tecnologia. A maioria desses esforços de pesquisa se concentrou em perovskitas baseadas em chumbo que possuem um bandgap amplo. 

Perovskitas de baixa eficiência e baixo bandgap permitiriam a fabricação de células solares tandem all-perovskite de alta eficiência, onde cada camada absorve apenas uma parte do espectro solar e é idealmente configurada para converter essa luz em energia elétrica. No entanto, as perovskitas com bandgap baixo sofreram grandes perdas de energia e instabilidade limitando seu uso em tandems.

Os esforços que os cientistas do NREL fizeram para estreitar o bandgap, substituindo parte dos átomos de chumbo na estrutura da perovskita, trouxeram a recém-refinada célula solar de perovskita de baixo band-gap para uma eficiência de cerca de 20,5%. Seus resultados estão detalhados no novo artigo, “Carpet lifexies of> 1μs em Sn-Pb perovskitas permitir eficiente all-perovskite tandem células solares”, que aparece na Science.

"Esta vai ser uma área de pesquisa ativa nos próximos anos", disse Kai Zhu, cientista sênior do NREL e autor correspondente do artigo.

Substituir chumbo (Pb) em células solares de perovskita, pode restringir o bandgap. Adicionar estanho (Sn), no entanto, cria outros problemas. A rápida cristalização e oxidação do estanho cria furos e outros defeitos em filmes finos de perovskita à base de Sn.

Uma célula solar em série utilizando camadas de perovskitas mantém a eficiência máxima teórica de mais de 30%. Para alcançar isso, a camada de baixo absorvedor de bandgap por si só deve estar entre 21% e 23% de eficiência. As células solares baseadas em uma mistura de chumbo-estanho relataram eficiências de cerca de 19%, em comparação com entre 21% e 24% para suas contrapartes de chumbo puro.

Para compensar os efeitos do estanho na mistura, os cientistas da NREL introduziram o composto químico tiocianato de guanidínio (GuaSCN). Depois de descobrir como 7% de GuaSCN era a quantidade ideal para reduzir os defeitos consideravelmente, eles validaram essas descobertas para tornar a célula solar mais eficiente de outra maneira importante. As células solares geram eletricidade usando a luz para “excitar” os elétrons. Quanto mais tempo os elétrons ficarem excitados, mais eletricidade será gerada. O novo material de baixo band-gap após a modificação química permitiu que os elétrons permanecessem excitados por mais de 1 microssegundo, ou cerca de cinco vezes mais do que o relatado anteriormente.

A célula solar de junção única de banda baixa melhorada com 20,5% de eficiência foi então acoplada a uma célula convencional de perovskita de banda larga. Os pesquisadores obtiveram uma célula tandem de 25% de eficiência de quatro terminais e 23,1% de eficiência de dois terminais de perovskita.

Os co-autores de Zhu da NREL são Jinhui Tong, Dong Hoe Kim, Chen Xihan, Axel Palmstrom, Paul Ndione, Matthew Reese, Sean Dunfield, Obadia Reid, Jun Liu, Fei Zhang, Steven Harvey, Zhen Li, Steven Christensen, Glenn Teeter, Mowafak Al-Jassim, Maikel van Hest, Matthew Beard e Joseph Berry. Alguns pesquisadores são afiliados à Universidade de Toledo e à Universidade do Colorado em Boulder.

O financiamento para a pesquisa na NREL veio do Escritório de Tecnologias de Energia Solar e do Centro de Semicondutores Inorgânicos Orgânicos Híbridos para Energia.

Nova ferramenta deteta painéis fotovoltaicos danificados em tempo real

Pesquisadores criaram uma nova ferramenta que permite analisar o estado dos painéis fotovoltaicos e como está a produção de eletricidade num parque solar.

A detecção de painéis fotovoltaicos danificados contribui para a melhoria da produção de energia, o que leva a maiores reduções nas fatura de eletricidade e em menor tempo para a recuperação do dinheiro investido.

Como a eletricidade produzida a partir dos painéis fotovoltaicos cada vez mais se equipara em termos de preço à energia produzida através dos combustíveis fósseis, as empresas sentem-se cada vez mais pressionadas a manter os painéis fotovoltaicos para além da sua garantia e a esticar todos os euros investidos a quando da sua instalação.

Precisamos de observar o “batimento cardíaco” dos painéis fotovoltaicos para detetar as suas falhas.

Os “batimentos cardíacos” de um parque solar são os dados relativos à sua produção de eletricidade. Os pesquisadores conseguiram criar um algoritmo, usando a física por detrás da degradação dos painéis fotovoltaicos, que pode analisar os dados da produção a partir de qualquer lugar, essencialmente com um eletrocardiograma portátil (EKG).

O algoritmo ainda se encontra em fases de teste, mas já pode ser utilizado por outros pesquisadores.

“O médico vai vê-lo agora”

É a diferença entre a vida diária e o consultório médico. Anteriormente, as empresas estavam apenas a verificar o estado da produção de eletricidade (os chamados “batimentos cardíacos”) num ambiente controlado, como se tratasse de uma sala de eletrocardiograma num hospital.

Mas, um parque solar está a gerar novos dados a toda a hora e que requerem ser analisados, por isso, devemos e precisamos de levar o eletrocardiograma para o campo. Essa abordagem orientada pela informação poderá provocar uma ótima transformação, porque a abordagem permite o monitoramento e a tomada de decisões.

Os diagnósticos em termo real acabariam por dar a informação necessária para conseguir melhorar os painéis fotovoltaicos, conseguindo prolongar as suas vidas úteis e cortar na fatura da eletricidade.

Se olhar para os painéis fotovoltaicos vendidos pelo mundo fora, repará que são todos muito idênticos. Assim como, por exemplo, os iPhone's vendidos tanto nos EUA como na China são idênticos. Mas, os painéis fotovoltaicos deveriam ser projetados de forma diferente, uma vez que os painéis são instalados em ambientes diferentes o que leva a degradações diferentes.

Por exemplo, a degradação em ambientes úmidos vem na forma de corrosão, mas em ambientes mais altos sem umidade a degradação aparece nos painéis através do aumento da concentração de luz UV. Como das doenças humanas, os sintomas de corrosão pelo sol tendem a não aparecer num painel fotovoltaico até muitos anos após o seu início da degradação.

Sem saberem quando é que a degradação está a acontecer, as empresas tendem a compensar as diferentes condições climáticas através da colocação ou da retirada de painéis, o que afeta os custos de fabricação.

Analisando os números

Os pesquisadores utilizaram os dados disponíveis no NREL (National Renewable Energy Laboratory) para reunirem os parâmetros de quão bem os painéis fotovoltaicos estão a produzir eletricidade, como a resistência e a voltagem. Quando os pesquisadores inserem esses parâmetros no algoritmo, é gerada uma curva que mostra a potência de uma célula solar.

O próximo objetivo é conseguir ir melhorando o algoritmo. No longo prazo, os pesquisadores esperam conseguir fazer com que o algoritmo consiga informar quanta energia elétrica será produzida num determinado parque solar nos próximos 30 anos, tendo em conta os dados da previsão climática e a projeção dos parâmetros do circuito elétrico. A integração deste algoritmo com outros modelos baseados em física pode prever o tempo de vida útil de um parque solar.

Fonte: Purdue University

Já se vendem células solares super eficientes usadas em satélites

O segredo para a eficiência energética está na utilização do melhor produto na captação da luz solar. Não basta ter muita luz, é necessário que as células solares sejam de qualidade a “transformar” a luz em energia.

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) acaba de dar luz verde para a comercialização do que são consideradas as células solares mais eficientes do mundo… cerca de 40% mais eficientes.

As células solares mais eficientes do mundo são células IMM (inverted metamorphic multijunction (IMM) solar cell), usadas nos satélites espaciais e aeronaves solares. Estas unidades serão comercializadas pela empresa MicroLink Devices. Em termos de oferta, esta nova tecnologia “mundana” oferece uma potência superior a 3000 W/kg.

A patente pertence ao espólio do Laboratório Nacional de Energias Renováveis dos Estados Unidos, o NREL. Estas células destacam-se pela sua alta eficiência e por uma importante economia de custos em comparação a outras tecnologias comuns no mercado.

Quem afirma isto é o Departamento de Energia dos EUA que, num comunicado, anunciou o acordo alcançado com a empresa que tem sede em Ilinóis.

Mas o que significa este acordo?

Estamos a falar de tecnologia de alto desempenho que nunca fora usada antes no mercado tradicional das energias solares. Assim, todos os cálculos e estimativas feitas até hoje poderão sofrer alterações positivas, no que toca ao aproveitamento da luz solar e dos ganhos.

Esta decisão marca o ponto de partida de um processo que é esperado para “abrir a porta para novas aplicações” das IMM , conforme assegurado pelo DOE. Segundo o organismo, a esta tecnologia não lhe falta músculo para prosperar.

São várias as características técnicas que fazem destas células as mais eficientes e que lhes permite captar energia de uma maior parcela do espetro solar.

Estas células são altamente eficientes e extremamente versáteis.

Sublinhou a administração dos EUA.

NREL Lab Operations;

Mercado dos veículos elétricos não tripulados

Ao chegar agora ao mercado convencional, estas células obrigam à necessidade de repensar a forma como poderão ser colocadas nos painéis solares. Além disso, dada a versatilidade das mesmas, há novos meios e novas formas de as usar que terão de ser pensadas e executadas, para tirar muito mais proveito da tecnologia. Afinal, elas foram inicialmente pensadas para os veículos espaciais.

Uma das grandes vantagens é mesmo a redução do peso das células solares que a arquitetura das células IMM permite. Este aspeto torna esta tecnologia totalmente adequada às aplicações para as quais esta característica é fundamental, como os veículos aéreos não tripulados que são impulsionados pela energia solar.

Assim, no que toca ao interesse da indústria, a MicroLink Devices está agora a apostar na produção massiva destas células solares finas, leves e flexíveis que também poderiam ser empregues em satélites especiais e veículos aéreos solares ou em qualquer outra aplicação portátil para geração de energia limpa.

Via NREL

Fonte: pplware

Preços de Energia Solar estão caindo mais rápido do que o esperado

Em 2011, o Departamento de Energia dos EUA (DOE) começou algo chamado The SunShot Initiative. A intenção era estabelecer metas de 2020 e 2030, tornando a energia solar mais acessível em três categorias: geração de utilidade, comercial e residencial.

Bem, o DOE anunciou recentemente que atingimos o objetivo de 2020 para a geração de serviços públicos ... três anos antes.

Agora, esses objetivos não levam em conta os subsídios. É a tecnologia real que está ficando cada vez mais rentável.

Em outras palavras, a energia solar está rapidamente melhorando.

E eis onde isso vai parar...

Os Custos de Energia Solar estão caindo rapidamente

Os alvos são definidos em algo chamado "custo de energia nivelado" (LCOE). Isso mede o custo da eletricidade gerada pelos sistemas de energia solar de forma comparável ao custo da eletricidade de outras fontes.

O objetivo é tornar a energia solar competitiva com as fontes de energia convencionais.

O LCOE é calculado combinando o preço de instalação inicial com o valor presente das despesas operacionais de vida útil das usinas. Essa soma é então dividida pelo valor presente líquido da potência produzida, medida em quilowatts-hora (kWh).

Os pressupostos subjacentes às estimativas do LCOE são baseados em sistemas instalados em um local médio de recursos solares dos EUA - representado por Kansas City, Missouri - e não incluem o crédito fiscal federal de investimento (ou ITC, que em 30% abaixa o custo total ainda mais ) ou qualquer incentivo estadual ou local.

Os objetivos são derivados de modelos desenvolvidos pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Para 2020, os alvos por kWh são: US$ 0,06 para geração de escala de utilidade; US$ 0,08 para comercial; e US$ 0,10 para residencial. É que US$ 0,06 por kWh alvo que o DOE anunciou acabou de ser alcançado.

Embora os objetivos comerciais e residenciais sejam ajustados pela inflação, o objetivo das concessionárias não é. Isso ocorre porque os preços da energia por atacado foram praticamente planos e até diminuíram de 2010 a 2017.

Relativamente cedo no processo, era evidente que a iniciativa estava acontecendo mais rapidamente do que o previsto. Como resultado, os objetivos para 2030 foram introduzidos, projetados para baixar os custos de kWh para US$ 0,03, US$ 0,04 e US$ 0,05 para serviços públicos, comerciais e residenciais, respectivamente - metade do objetivo de 2020.

Os objetivos de longo prazo também se concentraram em um novo objetivo - a confiabilidade da disponibilidade de eletricidade. A SunShot agora está trabalhando no avanço de abordagens de integração de rede para permitir fluxos de energia bidirecionais, aumentar a resposta da demanda e otimizar o carregamento de veículos elétricos.

Tais avanços, combinados com o armazenamento de bateria de baixo custo, poderiam permitir que energia solar economicamente competitiva fosse mais amplamente implantada em todo o país, além de permitir uma maior integração com outros sistemas de energia renováveis.

À medida que o novo equilíbrio energético entre fontes de energia distintas toma forma, a capacidade de integração entre elas torna-se particularmente importante.

Fonte: Oil Price

NREL anuncia eficiência de 31,1% em célula solar III-V

O centro norte-americano NREL anunciou que uma célula de duplo cruzamento alcançou uma eficiência de conversão de 31,1%. É uma célula solar de gálio, índio e fósforo e gálio e arseneto.

O Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) dos Estados Unidos anunciou que uma célula de dupla união de semicondutores III-V desenvolvida no próprio centro atingiu uma eficiência de conversão de 31,1% para um sol. Segundo a NREL, esse resultado é um recorde para uma célula solar de suas características. O recorde anterior foi realizado por uma célula desenvolvida pela Alta Devices que alcançou uma eficiência de conversão de laboratório de 30,8%.

A célula solar que obteve o novo registro é composta de gálio, índio e fósforo no gálio e arseneto e tem uma dimensão de 0,25 centímetros quadrados. O projeto foi realizado pela NREL no âmbito de um programa para aumentar a eficiência das células solares do Departamento de Energia dos EUA. 

No âmbito deste programa, o NREL espera desenvolver uma célula solar de 48 por cento.

Até agora, a célula solar de junção única mais eficiente da NREL é uma célula com uma eficiência de conversão de 25,7% de arsenieto de gálio. Este tipo de célula foi melhorado repetidamente por outros laboratórios. O centro NREL espera que o recorde agora alcançado seja superado em breve. A pesquisadora da NREL, Sarah Kurtz, expressou sua satisfação com isso e aponta que "o novo recorde nos aproxima da marca de 48%".

Células solares se tornam mais acessíveis com o uso do "silício negro".

Todas as placas de silício cristalino empregadas na fabricação células solares são sujeitas a um tratamento que permite obter uma superfície recoberta com um antirreflexo, geralmente nitreto de silício.

Esta camada extra é projetada para melhorar a eficiência da célula solar, pois elimina o efeito da refletividade. No final, mais fótons são absorvidos pela placa de silício, ao invés de "saltar" sobre a superfície, o que aumenta o fluxo de eletricidade.

Contudo, esta camada extra tem um custo. "Acreditamos que este procedimento pode ser mais barato", explica Howard Branz, um dos pesquisadores do NREL (National Renewable Energy Laboratory, EUA). Mesmo com um revestimento, as melhores células solares de silício refletem geralmente 3% da luz recebida. O NREL desenvolveu um meio barato para fabricar silício negro, um material que quase não reflete a luz.

Células de silício nanocristalino cuja superfície era negra e não possuíam qualquer revestimento antirreflexo suplementar chegam a converter 16,8% da luz em eletricidade, ou seja, a mesma eficiência oferecida por uma célula de silício cristalino típica. O recorde precedente para uma célula de silício negro era de 13,9%.

O laboratório substituiu o processo de revestimento sob vácuo por um outro procedimento químico que pode ser feito à temperatura e à pressão ambientes, utilizando material existente nas fábricas atuais. Uma placa é imersa em um banho contendo uma solução de peróxido de hidrogênio, de ácido fluorídrico, de ácido cloroaúrico, composto de hidrogênio, de cloro e de ouro. A pequena quantidade de ouro no banho ácido conduz à formação de nanopartículas de ouro que se introduzem nas nanoasperezas a profundidades mais ou menos variáveis da placa. O ouro é reutilizável várias vezes.

Placas de silício para células solares contendo nanopartículas de ouro. - Créditos: NREL.

Este procedimento de erosão leva 3 minutos à temperatura ambiente, e menos de 1 minuto a 40oC. O resultado é uma placa de silício negro muitíssimo absorvente e cuja superfície é repleta de pequenos túneis com diferentes profundidades.

Enerzine (Tradução - MIA).