Pesquisa bibliográfica sobre a utilização de lentes Fresnel como concentradores fotovoltaicos

A partir da necessidade de redução das emissões de gases poluentes causadores do aquecimento global, o desenvolvimento de tecnologias associadas à fontes renováveis de energia é fundamental para o aumento da participação dessas fontes na matriz energética mundial. No escopo da geração de energia solar fotovoltaica, destaca-se o desenvolvimento de lentes Fresnel como concentradores ópticos, que possuem o propósito de aumentar a geração de energia em células fotovoltaicas. Uma pesquisa bibliográfica qualitativa foi adotada como estratégia de pesquisa para estudar e compreender a utilização de lentes Fresnel como concentradores na geração de energia solar fotovoltaica. Foi analisada a origem da lente Fresnel, os campos de sua atuação ao longo da história, assim como os parâmetros e a metodologia de projeto para as suas diferentes classes. Na comparação de performance em relação à célula convencional, os artigos selecionados mostram que o sistema fotovoltaico concentrador com lentes Fresnel apresentou um ganho de eficiência e produção de energia, a depender de fatores como a distância da célula em relação a lente, e a magnitude da irradiação direta normal disponível. Além disso, são apresentados os problemas relacionados à não-uniformidade da irradiação advinda da concentração da lente, que podem impactar na temperatura e, consequentemente, na eficiência da célula. Por fim, também foram listadas algumas vantagens e desvantagens da lente Fresnel em relação a outros concentradores solares.

Abstract (english)

Based on the need to reduce pollutant gases emissions that cause global warming, the development of technologies associated with renewable energy sources is essential to increase the participation of these sources in the world’s energy matrix. In the scope of photovoltaic solar energy generation, stands out the development of Fresnel lenses as optical concentrators, which have the purpose to increasing energy production in photovoltaic cells. A qualitative bibliographic research was adopted as a research strategy to study and understand the use of Fresnel lenses as concentrators in solar photovoltaic power generation. The origin of the Fresnel lens, the sectors of its participation throughout history, as well as the parameters and design methodology for its different classes were analyzed. In the performance comparison with the conventional cell, the selected articles show that the concentrated photovoltaic system with Fresnel lenses showed a gain in efficiency and energy production, depending on factors such as the distance of the cell from the lens, and the magnitude of the available direct normal irradiance. In addition, the paper presents problems related to the non-uniformity of the irradiance coming from the lens concentration, which can impact the temperature and consequently the cell’s efficiency. Finally, some advantages and disadvantages of the Fresnel lens over other solar concentrators are also listed.