Energia Solar e suas Aplicações Sem Segredos

Apresentação:  ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

A busca por sistemas alternativos de energia é uma constante, devido ao aumento do consumo e da dependência mundial da geração através de fontes não renováveis.

A energia solar é uma das fontes alternativas que pode suprir com grandes vantagens muitas das necessidades e, apesar de não podermos afirmar ser esta uma solução definitiva para o problema, suas características de energia limpa ( não gera qualquer resíduo em seu processo), segura  (o processo utiliza meios que não colocam a vida em perigo),  renovável em razão da fonte de matéria prima ser o Sol, autônoma pois permite a geração descentralizada e independente para o uso individual ou coletivo, se destaca sobre outras no atendimento ao conceito de sustentabilidade em sua mais alta complexidade.

O sistema solar gera energia gratuita, de forma confiável, sem necessitar do controle humano ou qualquer outro insumo, que não seja a luz do Sol.

A energia captada do Sol é devidamente acondicionada para sua utilização. É uma das tecnologias mais importantes para o desenvolvimento sustentável. Sua utilização é de altíssimo interesse para aqueles que vislumbram um mundo equilibrado, ecologicamente correto e sem agressão à natureza.

As vantagens da captação de energia através de sistemas com painéis fotovoltaicos são muitas:

1) A geração de energia elétrica, acessível a qualquer comunidade, em qualquer local, por mais remoto que seja. 

2) Facilidade e baixo custo da instalação, sem longas transmissões e manutenção praticamente inexistente,

3) Durabilidade, modularidade e estabilidade, proporcionam o retorno do investimento a partir do inicio de operação.

Características da Energia Solar

Os fótons E A ELETRICIDADE:

    A luz é formada por fótons, partículas de energia luminosa que ao se chocarem com as células do módulo solar, causam a transferência desta energia aos elétrons que compõem os materiais fotovoltaicos, formando assim uma corrente (1ª grandeza , medida em Ampère).

    O campo elétrico da célula, por sua vez, cria a tensão (2ª grandeza, medida em Volts).   

    Com ambas, tensão e corrente, temos a 3ª grandeza: a potência que é medida em Watts. A eletricidade gerada é polarizada, portanto, há um polo de contato + (positivo) e outro - (negativo) e ao se movimentar, produz a "corrente direta" ou “contínua”, como ocorre em automóveis e nas baterias.

    Essa corrente é diferente da energia distribuída pelas redes elétricas públicas, onde a polaridade se "alterna", ora sendo positiva, ora negativa, conforme o "fluxo" de corrente e  campo magnético: essa é a corrente “alternada” (CA)*.

    Para a alimentação de equipamentos construídos para CA, a energia solar deve ser alterada de corrente contínua (DC) para alternada (CA). Isso é efetuado através de inversores que reproduzem o perfil "senoidal" característico da corrente elétrica alternada.

* CA OU CC podem ser descritos como AC ou DC. (terminologia inglesa x portuguesa).

O que é uma CÉLULA SOLAR FOTOVOLTAICA?

   A geração de energia elétrica através da luz se dá pelo uso de células fotossensíveis chamadas de fotovoltaicas. As células são constituídas de materiais semicondutores, depositados sobre sílica ou quando poliméricas, aplicadas sobre filmes plásticos.

   Cada tecnologia e materiais aplicados apresentam diferentes rendimentos de geração elétrica. Várias são as técnicas, seja nas grades metálicas para coletar mais elétrons e transferi-los à parte externa ou pela sensibilidade deste ou daquele material à uma determinada frequência de luz e na mudança da estrutura do próprio átomo através da nanotecnologia.

    As células agrupadas compõem os módulos fotovoltaicos.

   O fenômeno provoca mudanças na estrutura da célula solar e ocorre em determinado tempo. Para sua aplicação ser viável, o módulo solar deve gerar eletricidade por muitos anos e de forma estável e com baixíssimo desgaste.

Células Monocristalinas

Possuem cor azul bem escura (quase preta) e uniforme. A célula é feita a partir de um único cristal de silício, da mesma composição e era o processo mais eficiente até poucos anos atrás. Acaba perdendo para o multicristalino em razão do custo.

QUAL A DIFERENÇA ENTRE AS CÉLULAS?

Células Poli ou Monocristalinas?

As células policristalinas de silício são formadas por aglomerados de cristais menores que formam um padrão irregular visível. O processo de obtenção deste silício é menos sensível e mais barato que o do monocristalino.  As células poli/multicristalinas possuem um grau de refração de luz maior, o que produz uma eficiência pouco abaixo das monocristalinas, porém compensada pelo custo menor de fabricação.

Células de Silício Amorfo

São feitas através de deposição de silício sobre materiais como aço, plástico ou vidro. O método tem sido melhorado frequentemente, na procura de processos mais simples e baratos. Este tipo de célula, possui menor eficiência por m²,  todavia, a terceira geração de materiais já proporciona uma vida útil maior que 20 anos, o que coloca essa tecnologia como uma grande concorrente se comparada com as demais. Com a aplicação da nanotecnologia e melhora nos processos de fabricação, sua eficiência vem melhorando ano após ano.

Painéis Solares - Descrição e características

O que são MÓDULOS OU Painéis Solares Fotovoltaicos ?  

O módulo é a unidade formada por um conjunto de células solares, interligadas eletricamente e encapsuladas. Os painéis são um ou mais módulos fotovoltaicos interligados eletricamente, montados de modo a formar uma única estrutura.

Conforme a quantidade de células e características da ligação entre elas, o conjunto adquire potência, através de tensões e correntes. 

Na presença da luz, o painel gera eletricidade e a medida de grandeza que define sua capacidade é em Wp (Watt pico).

A INSTALAÇÃO DO PAINEL SOLAR PODE SER FEITO POR QUALQUER PESSOA OU REQUER UM TÉCNICO ESPECIALIZADO ?

   A instalação de um sistema de energia solar de baixa capacidade é extremamente simples e pode ser executado pelo próprio usuário, seguindo as orientações fornecidas pelo fabricante.

   No entanto, em se tratando de sistemas com tensões e potencias maiores, e sobretudo, se interligados à rede publica, é imprescindível a contratação de profissionais  especializados.

   Ao lidar com com potências acima de 200 Watts, um profissional é altamente necessário e recomendável. Há riscos de choques, curto circuito e outros danos graves. 

UM MÓDULO SOLAR GERA ENERGIA COM TEMPO NUBLADO OU CHUVOSO?

   Sim, porém a potencia produzida é proporcional à intensidade da luz que incide sobre as células solares. Desse modo, a energia gerada em um dia de céu claro e ensolarado será muito maior do dia com céu nublado.

O MÓDULO SOLAR ACUMULA A ENERGIA PRODUZIDA, PERMITINDO SEU USO DURANTE A NOITE?

   Não. O painel gera energia mas não acumula. Deve ser usada ou transferida no momento em que é produzida ou então, armazenada em baterias.

  A bateria, quando utilizada em sistemas solares, tem uma função importante além de  armazenar a energia para uso posterior, ela evita picos de corrente ou tensão, dando estabilidade no fornecimento da eletricidade e reduzindo falhas.

É POSSÍVEL USAR PAINEL SOLAR SEM BATERIA?

   Sim, os sistemas "On-Grid" permitem a conexão na rede elétrica publica, através de um inversor.

   Da mesma forma, há aplicações onde o funcionamento de painéis solares, dispensam as baterias, tais como na movimentação de motores como em ventiladores, bomba d'água a energia solar, na eletrólise e outras aplicações semelhantes, onde funcionará adequadamente.

QUANTA ENERGIA FORNECE UM PAINEL? QUANTOS SERIAM PARA ALIMENTAR UMA CASA ?

   Um módulo tem uma potencia máxima, especificada em Watt/pico. Ao se conectar a um outro, essa potencia será aumentada. Assim, um conjunto de painéis pode fornecer energia a uma casa ou a uma vila, cidade ou mais, não tendo restrição senão de espaço.

   Com base no consumo dos equipamentos que serão alimentados (lâmpadas, rádio, geladeira, televisor, etc.), pelo período de consumo, é calculado a quantidade de painéis para atender a demanda de carga, levando em conta o índice médio de insolação solar do local.

   Um sistema solar fotovoltaico pode fornecer total ou parcialmente a sua necessidade.

   É importante entender que a energia solar pode ser usada de forma racional, descentralizada e aplicada tanto em sua casa, comercio, industria e em cidades, de várias formas: como substituição da fonte geradora, na redução de consumo, em instalações de segurança, de energia permanente ou como back-up.

   Na medida que aumenta o consumo, pode-se aumentar a quantidade de painéis solares e interligá-los para fornecer a energia necessária, sem perder o já instalado. É o que caracteriza a modularidade.

O MÓDULO SOLAR FOTOVOLTAICO SERVE PARA AQUECER ÁGUA?
 

   É muito comum confundir um coletor solar térmico, que usa o sol para aquecimento de água com  um "painel fotovoltaico", que transforma a luz solar em eletricidade.

   A semelhança entre ambos pode-se dizer que está apenas no uso do Sol. No entanto a construção e características diferem totalmente entre o eles. 

   Existem painéis híbridos que combinam essas duas técnicas em uma mesma estrutura, mas continuam sendo aplicações distintas. Um gera eletricidade e o outro troca o calor radiante, esquentando a água ou outro elemento.