A utilização da energia solar como fonte de energia elétrica está em pleno crescimento no mundo e o Brasil é um país que devido ao seu clima e índice de irradiação solar tem se destacado muito, então é fundamental saber como esta tecnologia funciona, e como é possível se beneficiar dela. E para isso é necessário sabermos como funciona:
Existem 3 tipos de energia solar mais utilizados no momento:
- Energia solar fotovoltaica: É a energia que é gerada quando os fótons atingem uma pastilha de material semicondutor gerando uma diferença de potencial.
- Energia solar térmica: É a energia que utiliza o sol como fonte de energia para aquecer líquidos de maneira direta ou indireta.
- Energia heliotérmica: É a energia que aquece líquidos e utiliza o vapor gerado para mover turbinas que estão acopladas a geradores elétricos.
Imagem 3 – USINA HELIOTÉRMICA
Imagem 4 – USINA HELIOTÉRMICA
Neste artigo vamos tratar da Energia solar Fotovoltaica que é a mais utilizada no momento.
Efeito Fotovoltaico
Descoberto em 1839 pelo físico francês Antoine Becquerel, o “efeito fotovoltaico” resulta de choques de fótons da luz em materiais “semicondutores”.
A principal matéria prima de uma célula fotovoltaica é o silício, elemento encontrado em abundância, que compõe cerca de 60% da massa da crosta terrestre continental. Apresenta-se na forma cristalina e amorfa, ambas utilizadas na fabricação de células fotovoltaicas.
A célula fotovoltaica é formada por duas camadas de material semicondutor superpostas, uma (-) com excesso de elétrons e a outra (+) com déficit de elétrons (Imagem 5). A radiação dos fótons é então liberada na célula, transferindo energia aos elétrons que, por sua vez, geram uma diferença de potencial elétrico. Assim se origina a eletricidade solar.
Para gerar energia elétrica em maior quantidade, as células fotovoltaicas são agrupadas em módulos ou painéis. A intensidade da corrente elétrica gerada vai depender principalmente da intensidade da radiação solar e da temperatura.
Quanto a temperatura dos painéis solares, geralmente, quanto mais baixa a temperatura maior é o rendimento dos painéis solares para o mesmo nível de incidência de luz.
Para saber quanta energia um sistema fotovoltaico (vários módulos interconectados) produz, é indispensável conhecer a radiação solar incidente no local. Mas não apenas isto. Inúmeros fatores influenciam o funcionamento do sistema e podem causar uma perda de produção importante.
Os módulos devem ser posicionados de modo a otimizar a produção fotovoltaica ao longo do ano, maximizando a captação dos raios solares e minimizando o sombreamento.
Sistemas On-Grid (interligados a rede elétrica da concessionária de energia).
Este sistema é muito utilizado hoje em dia por ser o que mais compensa economicamente onde possui rede de energia da concessionária. Neste sistema os painéis solares produzem a energia em corrente continua e entrega em um inversor que internamente existe micro controladores e circuitos eletrônicos que analisam a rede local e injetam essa energia gerada pelos painéis na rede local, esta energia é consumida pelos aparelhos que estão em funcionamento no momento e caso a energia produzida seja maior que o consumo do cliente o excedente é injetado na rede pública ficando em forma de créditos para uso do consumidor em horário que os painéis solares estão gerando pouco ou não estiverem gerando (por exemplo a noite).
Sistemas Off-Grid (isolados da rede elétrica da concessionária de energia)
O sistema de geração off-grid consiste na instalação de painéis solares que geram energia em corrente continua, esta energia gerada vai para um controlador de carga que carrega um banco de baterias e conectado ao banco de baterias temos um inversor de tensão que gera no caso do Brasil uma tensão alternada de 60Hz. A vantagem deste sistema é que pode ser instalado em locais remotos que não existe rede de energia das concessionarias de energia. Este sistema se bem dimensionado o banco de baterias supre todo o consumo diurno e noturno do local onde são instalados. E com o desenvolvimento de novos tipos de baterias mais eficientes de vida útil mais longa cada vez mais vem compensando o uso de geradores Off-Grid.
Sistemas Híbrido
O sistema de geração Híbrido reúne o melhor dos sistemas off-grid e on-grid, consiste na instalação de painéis solares que geram energia em corrente contínua, esta energia gerada vai para um inversor que faz o controle da energia gerada. O inversor usa a energia produzida para carregar um banco de baterias e o excedente, injeta na rede local da residência. Se não for toda consumida é injetada na rede da concessionária e tem a vantagem em que o dia que falta energia, o inversor separa a rede da concessionaria da rede interna do consumidor e alimenta as cargas do consumidor pela energia armazenada nos bancos de baterias.
Edson Aparecido Dominicalli
Engenheiro Eletricista mod. Eletrônica e Eletrotécnica
Engenheiro Civil.
Crea-SP: 5061124039
Fontes:
https://pt.solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/efeito-fotovoltaico
https://www.portalsolar.com.br/como-funciona-energia-solar.html/
https://www.ofrioquevemdosol.com.br/2013/02/tecnologia-fotovoltaica-nocoes-e-limites.html/
https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/energia-solar-fotovoltaica/
