O que é energia solar?

Energia solar é um termo que se refere à energia proveniente da luz do sol. O processo produz energia 100% limpa. O sistema de produção dura mais de 30 anos e a economia gerada é de até 90% para o cliente.  É o sol gerando a energia que você utilizar sem mandar conta no fim do mês.

O Sol está disponível todos os dias em todos os lugares durantes muitas horas por dia.

A atmosfera terrestre é atingida anualmente por 1,5 x 109 TWh de energia solar, o que corresponde a 10.000 vezes o consumo mundial de energia no mesmo período, sendo maior que a soma de todas as outras fontes disponíveis. Além de ser responsável pela manutenção da vida na Terra, a radiação solar constitui-se numa inesgotável fonte energética, havendo enorme potencial de utilização por meios de sistemas de captação e conversão em outras formas de energia (térmica, elétrica, etc).

Uma das formas de conversão de energia solar é através do efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como células fotovoltaicas.

Por que não aproveitar toda essa energia do sol?

Como funciona o sistema fotovoltaico?

Os painéis fotovoltaicos, fazem a conversão direta da luz solar para eletricidade, a um nível atómico. A luz solar é composta de fótons, ou partículas de energia solar. Estes fótons possuem diferentes quantidades de energia, dependendo do comprimento de onda do espectro solar.

Alguns materiais exibem propriedades que proporcionam um efeito conhecido como ‘efeito fotovoltaico’ que os faz absorver fótons, e libertar elétrons. Quando estes elétrons são capturados, uma corrente eléctrica pode ser usada como eletricidade.

A corrente que se cria nos painéis, ainda não está pronta para uso doméstico já que a grande maioria dos aparelhos domésticos utiliza corrente alternada, e a corrente gerada pelos painéis solares, é corrente contínua. Torna-se necessário por isso utilizar um inversor de corrente. (DC/AC)

Muitas vezes pretende-se armazenar a energia para uso gradual, ao invés de fornecer a energia diretamente à habitação, para isso o sistema pode incluir também um conjunto de baterias para armazenamento da energia eléctrica.

Como funcionam os painéis fotovoltaicos?

Um painel fotovoltaico é constituído por várias células fotovoltaicas todas juntas no mesmo circuito. As células fotovoltaicas são formadas por pelo menos 2 camadas de materiais semicondutores. Uma camada com uma carga positiva, e outra com uma negativa.

Quando a luz solar atinge as células fotovoltaicas, muitos dos fótons são refletidos, ou passam através da célula, outros são absorvidos pela célula. Quando a camada negativa da célula tiver absorvido fótons suficientes, os elétrons são libertados dessa camada. Migrando assim para a camada semicondutora positiva, criando assim uma diferença de potencial entre as 2 camadas semelhante à de 1 bateria comum.

Ao ligar o sistema (polo +, e -) a um eletrodoméstico comum, os elétrons circulam pelo circuito criando eletricidade. Cada célula produz entre 1-2 watts. Para aumentar a sua potência, as células são combinadas e concentradas num módulo solar compacto. Estes módulos é que são depois instalados num circuito (em série, e/ou paralelo) e combinados para formar o painel solar que dará a potência necessária conforme os requisitos do projeto.

Graças à abundância de silício (material primário na construção de painéis solares) e a praticamente ilimitada energia solar, esta solução renovável torna-se uma fonte de energia não só economicamente atrativa, mas também ecológica. Não queimam combustível, e não têm partes moveis sendo assim de fácil limpeza, não criam ruído, e são praticamente livres de manutenção.

Sistema Residencial

Sistema de geração de energia elétrica instado para atender a demanda energética total ou parcial da habitação.

Sistema Comercial

Sistema de geração de energia elétrica instado para atender a demanda energética de empresas, comércios como mercados, farmácias, academias, postos de gasolinas, fábricas, hospitais, escolas, hotéis, restaurantes, instituições públicas, fazendas agrícolas entre outros.

Sistema Grid-tie

O sistema fotovoltaico conectado à rede são uma realidade no Brasil através da Normativa 482 da ANEEL. Milhares de sistemas residenciais e comerciais conectados à rede já estão em funcionamento em todo o Brasil. Entenda melhor como funciona.

Um sistema fotovoltaico conectado à rede, on-grid ou grid-tie, é um gerador de eletricidade que tem como combustível a energia solar, e que trabalha em conjunto com a rede elétrica da distribuidora de energia.

O painel fotovoltaico gera eletricidade em corrente contínua, e o inversor de frequência converte em corrente alternada e disponibilizando na rede elétrica. O inversor lê os valores de voltagem e frequência da rede, para que não haja alteração na energia.

Quando os aparelhos eletroeletrônicos estão consumindo, e o sistema fotovoltaico está gerando energia, toda a energia gerada é aproveitada pelo consumidor.

Quando os aparelhos eletroeletrônicos estão consumindo mais do que o sistema fotovoltaico está gerando no momento, a parte que falta é fornecida pela rede elétrica.

Quando o sistema fotovoltaico está gerando mais potência do que está sendo consumida, a energia excedente vai para a rede. Nesse momento, o medidor de energia ‘gira ao contrário’ e o cliente têm um crédito energético aplicado a sua conta para ser consumido em até 36 meses.

A RN 482/2012 permite o pleno funcionamento do sistema fotovoltaico conectado à rede assim como o sistema de compensação energético, habilitando o consumidor de energia elétrica das distribuidoras a produzirem sua própria energia e pagar apenas uma taxa mínima em sua conta de luz referente a acessibilidade a rede de distribuição elétrica e tarifa de iluminação pública.

O sistema fotovoltaico conectado à rede é totalmente dependente da rede elétrica e não funciona se não houver eletricidade. Isso é para evitar que o sistema provoque acidente caso a concessionárias de energia elétrica estejam fazendo manutenção na rede. Quando a energia da distribuidora é desligada (queda de energia) o inversor de frequência para de injetar eletricidade, e só volta a injetar alguns minutos depois da energia voltar.

Sistema Off-Grid – Autônomo.

Indicado para construção distantes dos grandes centros e não tem acesso à energia elétrica. O sistema não é conectado em nenhuma rede de distribuição, portanto usufruem diretamente no local da produção de energia elétrica que é armazenada em baterias estacionárias. O tamanho desse banco de armazenamento é definido de acordo com a energia demandada durante a noite, quando o sistema não está gerando energia.

Benefícios:

Economia, Valorização Patrimonial, Pay-back em pouco anos, Vida útil longa acima de 30 anos, selo energia.

Impacto visual reduzido ou que se anula completamente em caso de integração arquitetônica integral, se inserindo de maneira pouco invasiva no contexto ambiental circundantes.

Instalação rápida – a instalação também requer a realização de poucas obras no local de montagem e sendo completamente removível, permite um fácil restabelecimento do local no fim da sua vida útil. É perfeitamente adaptável aos imóveis já existentes, sem necessidade de alteração no sistema elétrico existente.

Benefícios ambientais –  por ser uma energia limpa e renovável, que mesmo no término de sua vida útil, quase a totalidade de seus componentes podem tranquilamente ser recuperados e reutilizados como o vidro, o alumínio e o silício, podendo assim incluir as instalações fotovoltaicas no chamado Círculo Double Green, ou seja, além de utilizar a luz do sol para a produção de energia, o ciclo permite reutilizar materiais destinados a se tornar lixo.

Módulos Fotovoltaicos de Filme Fino e Policristalino. Fonte: Tandem Silicon

Componentes fundamentais do Sistema Fotovoltaico

  • Painéis Fotovoltaicos – A célula, que representa um elemento base (várias células constituem ummódulo e vários módulos conectados em série forma um painel fotovoltaico). Uma célula é constituída por uma camada fina de material semicondutor, capaz de gerar energia elétrica quando é atingida pela radiação luminosa, usufruindo do chamado “efeito fotovoltaico”;

Inversor

É o componente responsável, principalmente, pela conversão da energia gerada pelo sistema fotovoltaico de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), gerando tensão elétrica na frequência da rede local. Os inversores de última geração são equipados cm circuitos microprocessados visando otimizar a geração de energia elétrica com rápida atuação sobre a geração dos módulos solares.

Inversores grid-tie. Fonte: Fronius International

Controlador de carga MPPT 30ª. Fonte: L2 Energia

Controlador de Carga

Os sistemas fotovoltaicos independentes ou autônomos, off-grid, utilizam baterias e devem obrigatoriamente utilizar um controlador de carga. O objetivo do controlador de carga é fazer a correta conexão entre os painéis fotovoltaicos e as baterias, evitando que as baterias sejam carregadas em demasia ou descarregadas excessivamente. Alguns destes equipamentos tem como característica a carga controlada da bateria, respeitando o perfil técnico da bateria, o que tende a maximizar sua utilização e aumentar sua vida útil.

Conectores

Na pratica eles fazem parte da caixa de junção e são fornecidos com o módulo.

Sistema de fixação

Deve, além de suportar o sistema fotovoltaico que atua como carga mecânica, suportar a força do vento, expansões e contrações térmicas ao longo da vida útil do sistema.

Componentes de bateria com célula eletroquímica. Fonte: ZOOBA, A.F.

Baterias estacionárias

Como a radiação solar só é produzida durante um período durante o dia, os sistemas fotovoltaicos autônomos necessitam de dispositivos para armazenamento de energia visando garantir o consumo para os períodos de vale da radiação solar (noite, dias muito nublados e chuvosos). Desta forma, parte da energia solar convertida em energia elétrica pelos painéis fotovoltaicos, durante o período em que há radiação, é armazenada em baterias para uso posterior.

Integração do sistema à arquitetura (BIPV – Building-integrated Photovoltaics)

Fachadas ventiladas

Pergolados

Áreas Coberturas

Passos essenciais na aquisição do sistema fotovoltaico.

  1. Determinar o tamanho do sistema

O tamanho do sistema é determinado pela média de consumo em KWh/mês (inverno e verão), demanda contratada e índice de radiação solar na região (localização geográfica), o que torna importante a análise realizada com base nas informações contida nas contas de energia.

  1. Analisar a Viabilidade técnica

Apesar de saber a necessidade de geração de energia, nem todos os imóveis possuem espaço acessível, que receba radiação solar disponível para receber a quantidade de painéis fotovoltaicos.

Aspectos a serem considerados:

  • Sombreamento
  • Orientação do telhado
  • Distâncias entre componentes
  • Acessos e dificuldades
  1. Analisar a Viabilidade Comercial

Conhecendo o tamanho do sistema e com viabilidade técnica, é necessário conhecer o custo, o investimento que deverá ser feito para implantação do sistema.

O custo da energia em kW/h mês é o principal parâmetro utilizado nos cálculos, junto a localização e o tamanho do sistema.

Nesse momento dever ser avaliado o custo do sistema, a economia gerada na conta de energia, a taxa interna de retorno e o payback.

Quanto maior o custo da energia, mais elevada é a taxa de retorno.

Quanto maior o custo o sistema de energia, mas elevada é a taxa de retorno.