Sistema Fotovoltaico


O sistema fotovoltaico é constituído de módulos fotovoltaicos, os quais convertem a energia solar em energia elétrica de corrente contínua e de um inversor que converte essa energia de corrente contínua para corrente alternada. Essa energia produzida é consumida na residência e/ou empresas enquanto houver incidência de luz solar. A energia produzida em excesso pelas placas fotovoltaicas é injetada na rede da distribuidora de energia elétrica gerando créditos que serão descontados quando houver consumo de energia da concessionária.

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As fontes de energia denominadas “alternativas” ou “renováveis” são as fontes que não dependem do consumo de um combustível  e sim de energias disponíveis na natureza. Normalmente são consideradas alternativas ou renováveis as seguintes fontes de energia:

  • hidroelétrica – aproveitamento do potencial hidráulico dos rios para geração de energia elétrica;

  • solar – aproveitamento da energia proveniente do sol;

  • eólica – aproveitamento da energia do ar em movimento (ventos);

  • marés – aproveitamento das diferenças de altura das águas dos oceanos causadas pelas marés para a geração de energia;

  • ondas – aproveitamento da energia das ondas dos oceanos;

  • biomassa – aproveitamento de matéria orgânica de diversas origens para a geração de energia;

  • geotérmica – aproveitamento do calor das rochas do interior da Terra (fontes termais, áreas vulcânicas, etc) para geração de energia.

A energia solar é a energia eletromagnética proveniente do sol, onde é produzida através de reações nucleares, e que, propagando-se através do espaço interplanetário, incide na superfície da Terra. O total de energia solar que incide na superfície da Terra em 1 ano é superior a 10.000 vezes o consumo anual de energia bruta da humanidade.

A energia solar é medida por instrumentos denominados piranômetros, solarímetros ou radiômetros, normalmente operados por instituições de pesquisa científica. A potência solar instantânea que incide em determinado ponto é normalmente medida em W/m2 (potência/área) e o total de energia em um dia que atinge este ponto é normalmente medido em kWh/m2.dia (energia/área/dia).

Existem duas formas principais de aproveitamento da energia solar:

  • fotovoltaico – geração de energia elétrica através de módulos fotovoltaicos;

  • térmico – aproveitamento sob forma de calor para aquecimento de água, secagem de produtos agropecuários, geração de energia elétrica através de processo termodinâmico, etc.

Módulos fotovoltaicos são dispositivos que convertem a energia luminosa diretamente em energia elétrica em corrente contínua (CC), os quais, quando expostos à radiação solar, funcionam como geradores de energia elétrica. São normalmente produzidos a partir de Silício (material semicondutor), o mesmo material utilizado nos “chips” de computador, com base em tecnologia semelhante à utilizada na indústria eletrônica. As três principais tecnologias de fabricação disponíveis são denominadas: mono-Si (Silício mono-cristalino), poly-Si (silício poly-cristalino) e a-Si (Silício amorfo).

Seu princípio físico de funcionamento é denominado efeito fotovoltaico (foto= luz; volt= eletricidade). Os módulos fotovoltaicos são construídos com células fotovoltaicas, as quais são essencialmente junções pn, equivalentes a diodos semicondutores de Silício, de grande área. A incidência de fótons (energia luminosa) nesta junção causa o aparecimento de cargas elétricas, sob forma de pares elétron-lacuna, e, conseqüentemente, de uma corrente elétrica.

Os módulos fotovoltaicos são medidos em determinadas condições com padrão internacional, utilizadas por todos os fabricantes. A potência produzida nestas condições é expressa em uma unidade denominada Wp (Watts pico). Deve-se contudo ter sempre em mente que a produção de energia dos módulos fotovoltaicos não é constante neste valor, mas varia de forma diretamente proporcional à luminosidade incidente.

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica são compostos pelos seguintes equipamentos:

  1. painel fotovoltaico (1) – composto por um ou mais módulos fotovoltaicos, funciona como gerador de energia elétrica;

  2. inversor para injeção na rede (2) – dispositivo eletrônico que converte a energia elétrica em corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), adequada à injeção direta na rede elétrica;

  3. quadro de luz (3) – distribui a energia para sua casa ou empresa;

  4. equipamentos elétricos e/ou eletrônicos (4) – aparelhos que estão ligados a rede elétrica;

  5. relógio de luz bi-direcional (5) – Esse relógio de luz mede a energia da rua que é consumida quando não tem sol e, a energia solar gerada quando tem sol é injetada na rede da distribuidora.

 

O  Brasil, com seu território situado em sua maioria em latitudes entre o Equador e o Trópico de Capricórnio, apresenta uma incidência de energia solar bastante favorável. A potência instantânea incidente na superfície terrestre pode atingir valores superiores a 1000W/m2. A média anual de energia incidente na maior parte do Brasil varia entre 4kWh/m2.dia e 5kWh/m2.dia porém, a disponibilidade varia em decorrência das estações do ano (mínimo no inverno e máximo no verão), bem como do clima do local. A geração será sempre proporcional à luminosidade incidente, podendo variar aproximadamente entre 60% e 10% da geração verificada em um dia de céu limpo. Em um dia pouco encoberto poderá atingir os 60%, enquanto que em dias pesadamente encobertos poderá ser de menos de 10%.

Os módulos fotovoltaicos não consomem qualquer tipo de combustível, não geram nenhum tipo de emissão, não têm partes móveis e não produzem qualquer ruído. Na sua composição não existem substâncias tóxicas ou nocivas ao meio ambiente.

Os sistemas são bastante duráveis e precisam de pouca manutenção. Os módulos fotovoltaicos normalmente têm garantia de 20 anos e vida útil estimada em 30 anos. Os dispositivos eletrônicos (inversor, controlador de carga) têm vida útil superior a 10 anos. As necessidades de manutenção são mínimas: os módulos fotovoltaicos são normalmente mantidos limpos pela ocorrência natural de chuva, mas em locais de muito pouca pluviosidade podem necessitar de limpeza periódica.

 

 

Referências bibliográficas
CRESESB, FAQ SOLAR. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&catid[]=2&catid[]=5>
Acesso em: 04 jan. 2018.