COMO FUNCIONA A ENERGIA SOLAR?

COMO FUNCIONA A ENERGIA SOLAR?


Você já ouviu falar sobre energia solar fotovoltaica? Já conhece os benefícios que ela traz? Fique conosco que neste post vamos entender melhor como funciona a energia solar.


Os sistemas de energia solar fotovoltaica, são os responsáveis por transformar a energia do sol em energia elétrica para utilizarmos em nossa casa, indústria e comércio. No Brasil, este tipo de geração tem um potencial muito grande, visto que o nível de radiação solar no território brasileiro é bastante elevado.

A partir da instalação de um sistema de geração solar, é possível reduzir em até 90% o valor final da sua conta de energia elétrica! Além disso, a produção de energia solar não causa nenhum impacto negativo no meio ambiente, pois é uma energia renovável.

Existem hoje usinas solares que produzem grandes quantidades de energia a partir da radiação solar, mas é possível também a instalação de pequenas gerações, que permitem que sejam implantados até mesmo para uso residencial. Isto porque esse tipo de instalação tem se tornado mais comum, reduzindo o custo para aquisição de um sistema desse tipo.

Antes de saber como funciona a energia solar fotovoltaica, é preciso dizer que para o funcionamento de um sistema de geração solar é necessário que haja a instalação de dois equipamentos principais: os módulos solares e o inversor solar.

PRINCIPAIS COMPONENTES

MÓDULOS SOLARES

Módulos Solares.

Os módulos solares, são considerados o coração da geração solar, são os responsáveis por receber a radiação solar e transformar em eletricidade. O público em geral costuma chamá-los de painéis solares ou placas solares, porém, o nome que melhor os define é módulos solares, e assim serão chamados neste artigo.

Os módulos devem ser instalados em um determinado local que permita que recebam radiação solar. Usualmente, eles são instalados em cima do telhado das edificações, local que permite a radiação e normalmente não causa nenhuma obstrução.

No momento do projeto, os responsáveis procuram posicioná-los de forma que sua eficiência seja a máxima possível, dentro das possibilidades do local. Para isto, existem fatores que influenciam na geração dos mesmos, como o ângulo de inclinação e a orientação. O ângulo ideal varia de acordo com a latitude do local a ser instalado, mas normalmente aproveita-se a inclinação que já existe no telhado. No entanto, o mais importante é procurar a orientação com maior eficiência. A orientação norte é a preferida, visto que permite que os módulos recebam radiação durante todo o dia. Caso não haja um telhado voltado para o norte, procura-se instalar para leste ou oeste. Estas orientações permitem uma geração um pouco inferior, mas que também geram um resultado satisfatório.

Eles necessitam de uma mínima manutenção para que estejam produzindo o esperado. Normalmente a chuva é suficiente para retirar a sujeira que reduz a eficiência dos módulos, mas é importante que sejam verificados com uma certa frequência, para garantir o máximo possível de produtividade. Além disso, os módulos têm resistência suficiente para suportar às situações climáticas adversas, como chuvas intensas ou granizo.

O número de módulos solares e a potência gerada por eles vai depender da produção que se deseja. Quanto maior o consumo, utiliza-se maior quantidade de módulos. Desta forma, o projetista do sistema vai decidir de acordo com o que se deseja produzir, quantos serão utilizados. É necessário também definir se será produzida toda a demanda, ou apenas parte dela.

COMO A ENERGIA É TRANSFORMADA?

Assim como em um carro existe a transformação da energia contida na gasolina em energia de movimento, em um painel fotovoltaico existe a transformação da energia da radiação solar em eletricidade.

Para que seja possível essa transformação de energia, o painel solar é constituído por camadas de silício que são tratadas de diferentes formas. Uma camada é tratada de forma que a torna negativa, e a outra camada é tratada para se tornar positiva. Quando essa junção de camadas é atingida pela radiação solar, existe a excitação de elétrons, que se deslocam de sua posição original e se movem livremente. Este fenômeno se chama efeito fotoelétrico, e esta movimentação dos elétrons entre as camadas de cargas opostas gera a corrente elétrica.

INVERSOR SOLAR

Inversor Solar.

O inversor solar é considerado o cérebro do sistema de geração fotovoltaica, é o responsável por transformar a corrente contínua, tipo de energia que é produzida pelos módulos, em corrente alternada, que é a forma que existe nas tomadas de sua casa, e pode ser usada pelos equipamentos elétricos. Além da transformação da energia, o inversor ainda é responsável pelo controle da tensão conforme a necessidade, e também pela sincronização com a rede pública de eletricidade, tornando a energia solar igual à recebida da rede.

COMO A ENERGIA É TRANSFORMADA?

Um jeito simples de tratar sobre inversores, é pensar primeiramente em um carregador de celular.

Este objeto é um conversor de energia, ele transforma energia da rede, que é 220V e tem uma frequência de 60hz, para uma fonte de energia de corrente contínua, onde a tensão é reduzida para 5V e aproximadamente 2A, sendo que elas não têm frequência. Podendo assim carregar a bateria dos celulares.

Agora conhecendo os conversores de energia, podemos introduzir os inversores. Estes possuem o objetivo contrário do carregador de celular, em outras palavras, a energia que flui dos módulos solares chegam até o inversor como uma fonte de energia “CC”, mas nas residências são usadas redes “CA”, como dito acima 220V e com 60hz de frequência. E o inversor realiza o inverso da conversão de energia, ou seja, a INVERSÃO de CC para CA.

Esse procedimento é realizado por um circuito que conta com interruptores ou chaves eletrônicas, que podem ser transistores do tipo IGBT (Transistor Bipolar de Porta Isolada), IGCT (Portão Integrado Controlado) ou MOSFET (Transistor de efeito de Campo). Sendo esse sistema microcontrolado para poder simular ou copiar a onda da rede.

Além disso, o inversor é um dispositivo muito seguro, operando apenas em fatores que garante a segurança da geração solar e também da instalação elétrica. Pensando nisso, caso a rede da residência esteja muito elevada ele por segurança se desliga, bem como quando não possui rede. Assim como quando a frequência está fora do que é seguro ele auto desliga. Uma das poucas formas de queimar um inversor é adicionando tensão demais na entrada de corrente contínua do inversor.

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Esquema dos modos de conversão de potência.

COMO FUNCIONA A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA?

Caso deseje entender um pouco melhor sobre como funciona a energia solar, aqui vão alguns itens importantes que o ajudarão a compreender como ocorre a conversão da energia solar em eletricidade:

CONSUMO INTERNO

A partir da geração própria de energia com um sistema solar, é possível que se consuma o que é produzido. Ou seja, o sistema é ligado à rede elétrica da edificação, logo, o que é produzido pode ser consumido no mesmo momento. O excedente produzido precisa ser armazenado de alguma forma. Estes métodos de armazenamento serão tratados nos tópicos a seguir.

INJEÇÃO NA REDE

Quando se tem um sistema de geração próprio de energia ligado à rede pública, é necessário que haja um medidor de consumo elétrico bidirecional instalado no local. Este medidor permite que haja fluxo de energia nos dois sentidos, ou seja, que se consuma da rede mas também que se injete a energia excedente na rede. Durante a geração de energia, quando se tem dias ensolarados os sistemas de energia solar apresentam geração maior que o consumo imediato. Sendo assim, a energia excedente é injetada na rede pública.

GERAÇÃO DE CRÉDITOS

A energia excedente injetada pode ser utilizada por outros consumidores, logo, quando há essa injeção o cliente que possui geração ganha créditos por kWh injetado. Estes créditos ficam contabilizados pela concessionária de energia, e podem ser utilizados pelo cliente. De acordo com a Normativa em vigor atualmente pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), o cliente que possui um sistema de geração e recebe créditos pela injeção de energia na rede tem o prazo de até 60 meses para consumo do mesmo.

UTILIZAÇÃO DOS CRÉDITOS

Existem momentos em que o consumo de energia é maior que o gerado por um sistema de geração solar. Isto acontece porque este tipo de sistema necessita de radiação solar para gerar eletricidade, ocasionando que o sistema não gere durante a noite, e gere muito pouco em dias nublados ou chuvosos.

Entretanto, nesses períodos, é permitido que se utilize os créditos que estão contabilizados pela concessionária. Esta é uma forma de “armazenar” a energia que é gerada em excesso nos intervalos de maior radiação solar. Assim, a rede é usada como uma “bateria” para que estes créditos sejam utilizados em outros momentos.

UTILIZAÇÃO REMOTA

Ainda, a legislação atual permite a utilização remota dos créditos adquiridos. Ou seja, é possível que haja geração de energia em um local, com a geração de créditos a partir da inserção de energia na rede pública, e utilização em outra localidade, desde que a conta esteja no mesmo CPF/CNPJ do local de geração.

Esta possibilidade permite que se produza a energia de diferentes edificações com a utilização de apenas um sistema gerador, simplificando as instalações, ou até mesmo que se gere energia em um local remoto, quando é mais viável. 

Atualmente, existe a possibilidade de dois tipos de instalação de sistema de geração solar: O sistema ligado na rede (On Grid, em inglês), e o sistema fora da rede (Off Grid, em inglês).

SISTEMA FORA DA REDE (OFF GRID)

Como funciona a energia solar em um Sistema Off Grid?

Bateria do Sistema Off Grid.

É como um sistema independente, no qual a energia gerada é consumida, e o excedente armazenado em baterias. Desta forma, é possível que este sistema não esteja conectado à rede pública de energia, pois quando não há geração, a energia acumulada nas baterias é consumida.

Este tipo de sistema é planejado para produzir uma quantidade superior à consumida durante os dias de sol. Assim, quando não há geração, durante a noite ou dias nublados e chuvosos, a energia acumulada nas bateria é consumida.

Se torna um sistema mais caro que o On Grid pois as baterias utilizadas para acumulação da energia são os equipamentos mais onerosos do sistema.

SISTEMA LIGADO NA REDE (ON GRID)

Como funciona a energia solar em um Sistema On Grid?

Funcionamento do Sistema On Grid.

É um sistema que é ligado à rede pública, de forma que não é necessário a instalação de baterias. Para que seja possível ter um sistema de geração ligado à rede, é necessário a utilização de um medidor de consumo bidirecional.

O medidor bidirecional permite que quando há geração maior que o consumo, nos dias de sol, haja “armazenamento” de energia na rede elétrica. Como isto é possível? O medidor afere quanto é injetado na rede a mais que o consumo, gerando créditos. Estes créditos, têm prazo de até 60 meses para serem consumidos.

Os créditos são armazenados na rede e são consumidos em momentos em que o consumo é maior que a geração. Este sistema é bastante utilizado atualmente, já que se torna muito mais barato que o Off Grid, visto que não há necessidade da instalação de baterias.

Ainda, no sistema On Grid, é possível que haja utilização de créditos de forma remota, ou seja, os créditos gerados em uma localidade podem ser consumidos em outra, desde que ambos estejam cadastrados no mesmo CPF/CNPJ.

COMO ADQUIRIR UM SISTEMA DE GERAÇÃO SOLAR?

Sistema de Energia Solar Fotovoltaico.

Agora que você já sabe como funciona a energia solar, vamos explicar como você pode adquirir essa tecnologia. Apesar de parecer muito complexo, é muito simples adquirir um sistema de geração solar! Inicialmente, é necessário contatar uma empresa que faz esse tipo de instalação. Os profissionais responsáveis pelo projeto farão várias análises para poder oferecer um orçamento.

1) Avalia-se o telhado, com objetivo de verificar se a estrutura resiste à carga adicional dos painéis. Além disso, é importante verificar o tipo de telhado que o cliente tem: telha metálica, colonial, fibrocimento, entre outros. Com isso, escolhe-se o tipo de estrutura que suportará os painéis solares.

2) Análise da conta de energia elétrica do cliente: a partir da conta de luz, é possível fazer uma média do consumo anual do cliente, e chegar à potência necessária para a demanda em questão.

3) É importante definir também se será instalado um sistema que atenderá toda a demanda, ou apenas parte dela. Caso opte pelo último, o sistema irá produzir para abater parte da conta, reduzindo o valor final pago.

4) Para fazer o orçamento, a empresa encontrará a potência que melhor atenderá a necessidade do cliente. Bem como serão feitas perguntas para entender se o cliente deseja ampliar o sistema no futuro, para assim poder escolher o kit baseado na utilização do cliente. Vale lembrar, que a produção não é linear durante o ano, pois a radiação solar é variável, mas o sistema utilizado para acumulação faz a compensação necessária.

5) Com o orçamento feito, caso o cliente decida instalar o sistema, a empresa contratada fará todas as tratativas com a concessionária de energia, compra do material, instalação do sistema e manutenção do mesmo caso seja necessário.

Atualmente é muito simples e cômodo instalar um sistema de geração solar. Ao optar por ele, além de contribuir para o planeta e as futuras gerações, você ainda economiza um bom dinheiro!

Sabendo dos benefícios, dos preços, formas de financiamento, como funciona a energia solar e como adquirir um sistema, quem sabe você já esteja convencido de adquirir seu sistema. Entre em contato com a gente, será um prazer te ajudar!

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