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Introdução
Os A energia solar é muito importante nos dias que correm. Não só serve para o
aquecimento de águas como também para a produção de energia elétrica.
O aproveitamento da energia solar térmica para produzir água quente tem vindo a ser
cada vez mais frequente nas habitações, pois tem-se apresentado como a opção
mais rentável no aquecimento de água numa cozinha, casa de banho ou piscina.
A conversão térmica da energia solar consiste na absorção de radiação numa
superfície absorvente e na transferência desta energia, sob a forma de calor para o
elemento que irá receber essa energia (apesar de não ser na sua totalidade). A
quantidade de energia recebida do sol no painel é fundamental para determinar a
energia útil do processo e esta depende das características da superfície e da
quantidade de radiação que a atinge (que depende de diversos fatores como, por
exemplo, da inclinação da superfície face aos raios solares ou das condições
climatéricas). A conversão térmica da energia solar tem diversas aplicações.
Destacam-se a fusão de materiais, a produção de eletricidade, a cozedura de
alimentos, a dessalinização, o aquecimento de águas (sanitárias e piscinas) e a
produção de vapor na indústria.
Para a produção de energia elétrica (energia solar fotovoltaica) são necessários
equipamentos designados por painéis fotovoltaicos, que podem ser integrados em
qualquer sistema elétrico. Esta tecnologia tem como base um fenômeno físico ao qual
chamamos efeito fotoelétrico, e, através da interpretação do mesmo, conseguimos
criar corrente elétrica através da incidência de raios solares (introdução de energia)
num painel com características específicas. O painel solar contém um sistema de
baterias que permite armazenar a energia que não está a ser utilizada e a sua
capacidade de armazenamento é variável, de acordo com as necessidades. A grande
desvantagem deste tipo de painéis é que por enquanto ainda possuem um
rendimento bastante baixo (entre os 10% e os 25%).
10
Contudo esta é a energia renovável com maior divulgação e que concentra maiores
esforços no seu desenvolvimento, tendo-se verificado diversas inovações e melhorias
ao longo dos últimos anos.
1-O que é a energia solar?
A energia solar é a energia eletromagnética cuja fonte é o sol. Ela pode ser
transformada em energia térmica ou elétrica e aplicada em diversos usos. As duas
principais formas de aproveitamento da energia solar são a geração de energia
elétrica e o aquecimento solar de água.
Para a produção de energia elétrica são usados dois sistemas: o heliotérmico, em que
a irradiação é convertida primeiramente em energia térmica e posteriormente em
elétrica; e o fotovoltaico, em que a irradiação solar é convertida diretamente em
energia elétrica.
2-Energia heliotérmica ou energia solar concentrada (CSP)
Em vista de condições hidrológicas desfavoráveis, com períodos de estiagem cada
vez mais prolongados, a energia heliotérmica se apresenta como uma alternativa.
Ainda mais se considerarmos que os períodos de seca estão associados ao aumento
do potencial solar devido à baixa interferência de nuvens e radiação solar mais
intensa.
Há vários tipos de coletores e a escolha do tipo apropriado depende da aplicação. Os
mais utilizadas são: o cilindro parabólico, a torre central e o disco parabólico.
11
2.1-Como funciona?
Os coletores de energia solar heliotérmica são equipamentos que captam a radiação
solar e a convertem em calor, transferindo este calor para um fluido (ar, água, ou óleo,
em geral). Os coletores possuem uma superfície refletora, que direciona a radiação
direta a um foco, onde está localizado um receptor. Uma vez tendo absorvido o calor,
o fluido escoa pelo receptor.
3-Energia solar fotovoltaica.
A energia solar fotovoltaica é aquela na qual a irradiação solar é transformada
diretamente em energia elétrica, sem passar pela fase de energia térmica (como seria
no sistema heliotérmico).
3.1- células fotovoltaicas.
As células fotovoltaicas (ou células de energia solar) são feitas a partir de materiais
semicondutores (normalmente o silício). Quando a célula é exposta à luz, parte dos
elétrons do material iluminado absorve fótons (partículas de energia presentes na luz
solar).
Os elétrons livres são transportados pelo semicondutor até serem puxados por um
campo elétrico. Este campo elétrico é formado na área de junção dos materiais, por
uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais semicondutores.
Os elétrons livres são levados para fora das células de energia solar e ficam
disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica.
Ao contrário do sistema heliotérmico, o sistema fotovoltaico não requer alta irradiação
solar para funcionar. Contudo, a quantidade de energia gerada depende da densidade
das nuvens, de forma que um número baixo de nuvens pode resultar em uma menor
produção de eletricidade em comparação a dias de céu completamente aberto.
12
A eficiência da conversão é medida pela proporção de radiação solar incidente sobre
a superfície da célula que é convertida em energia elétrica. Normalmente, as células
mais eficientes proporcionam 25% de eficiência.
Segundo o Ministério do Meio Ambiente, o governo desenvolve projetos de geração
de energia solar fotovoltaica para suprir as demandas energéticas das comunidades
rurais e isoladas. Estes projetos focam algumas áreas como: bombeamento de água
para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura; iluminação pública; sistemas
de uso coletivo (eletrificação de escolas, postos de saúde e centros comunitários);
atendimento domiciliar.
Figura 1- Painel Solar. (Figura 0)
13
4-Aproveitamento térmico.
Outra forma de aproveitamento de radiação solar é o aquecimento térmico. O
aquecimento térmico a partir de energia solar pode ser feito por meio de um processo
de absorção da luz solar por coletores, que são normalmente instalados nos telhados
das edificações e residências (conhecidos como painéis solares).
Como a incidência de radiação solar sobre a superfície terrestre é baixa, é necessário
instalar alguns metros quadrados de coletores.
Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), para atender o suprimento
de água aquecida em uma residência de três a quatro moradores, são necessários 4
m² de coletores. Apesar da demanda por esta tecnologia ser predominantemente
residencial, também existe o interesse de outros setores, como edifícios públicos,
hospitais, restaurantes e hotéis.
5-Vantagens e desvantagens da energia solar?
A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável e inesgotável. Ao
contrário dos combustíveis fósseis, o processo de geração de energia elétrica a partir
da energia solar não emite dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOx) e
dióxido de carbono (CO2) - todos gases poluentes com efeitos nocivos à saúde
humana e que contribuem para o aquecimento global.
A energia solar também se mostra vantajosa em comparação a outras fontes
renováveis, como a hidráulica, pois requer áreas menos extensas do que
hidrelétricas.
O incentivo à energia solar no Brasil é justificado pelo potencial do país, que possui
grandes áreas com radiação solar incidente e está próximo à linha do Equador.
As regiões semiáridas do nordeste brasileiro são ideias para a geração de energia
heliotérmica, pois atendem às condições de alta irradiação solar e baixa pluviosidade.
14
No entanto, a desvantagem da energia heliotérmica é que, apesar de não exigir áreas
tão extensas quanto as hidrelétricas, ainda requer grandes espaços. Portanto, é
crucial que se faça a análise do local mais apropriado para a implantação, uma vez
que haverá a supressão da vegetação. Além disso, como já mencionado, o sistema
heliotérmico não é indicado para todas as regiões, pois é considerado bastante
intermitente.
A não dependência da alta irradiação é uma grande vantagem do sistema
fotovoltaico, o que contribui para que seja uma alternativa.
No caso da energia fotovoltaica, a desvantagem mais frequentemente apontada é o
alto custo de implantação e a baixa eficiência do processo, que varia de 15% a 25%.
No entanto, outro ponto de extrema importância a ser considerado na cadeia
produtiva do sistema fotovoltaico é o impacto socioambiental causado pela matéria
prima mais comumente usada para compor as células fotovoltaicas, o silício.
A mineração do silício, assim como qualquer outra atividade de mineração, tem
impactos para o solo e a água subterrânea da área de extração. Além disso, é
imprescindível que sejam proporcionadas boas condições ocupacionais aos
trabalhadores, a fim de evitar acidentes de trabalho e desenvolvimento de doenças
ocupacionais. A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (Iarc) aponta, em
relatório, que a sílica cristalina é cancerígena, podendo causar câncer de pulmão ao
ser cronicamente inalada.
O relatório do Ministério de Ciência e Tecnologia aponta outros dois pontos
importantes relacionados ao sistema fotovoltaico: o descarte dos painéis deve receber
destinação apropriada, uma vez que este apresentam potenciais de toxicidade; e a
reciclagem de painéis fotovoltaicos também não atingiu um nível satisfatório até o
momento.
Outro ponto importante é que, apesar do Brasil ser o segundo maior produtor de
silício metálico do mundo, perdendo apenas para a China, a tecnologia para a
purificação do silício a nível solar ainda está em fase de desenvolvimento. Um
problema recentemente identificado, principalmente em plantas heliotérmicas, é a
queima não intencional de pássaros que passam pela região.
15
Portanto, mesmo sendo renovável e não emitindo gases, a energia solar ainda
esbarra em empecilhos tecnológicos e econômicos. Apesar de promissora, a energia
solar se tornará viável economicamente apenas com a cooperação entre setores
públicos e privados, e com o investimento em pesquisas para o aprimoramento das
tecnologias que englobam o processo produtivo, desde a purificação do silício até o
descarte das células fotovoltaicas.
6-Painel solar fotovoltaico converte raios solares em energia elétrica.
Já pensou em uma maneira mais sustentável de se obter energia? Uma das fontes
alternativas e renováveis que vem crescendo e ganhando cada vez mais espaço entre
os brasileiros é a solar. O Brasil é um excelente mercado para o setor energético, pois
a radiação solar média que incide sobre a superfície do país é de até 2300 quilowatt-
hora por metro quadrado (kWh/m²), conforme o Atlas Solarimétrico da Cepel.
Apesar de alguns incentivos à utilização deste tipo de energia renovável (importante
por possibilitar uma diminuição das preocupações em relação aos reservatórios das
usinas hidrelétricas, que nos últimos anos têm sofrido com a falta de chuvas e com o
excesso de sol), ainda podem ser observadas algumas dúvidas nos consumidores e
interessados em aplicar esse sistema em suas residências ou em suas empresas.
Como ele funciona? Qual o custo de sua instalação? O retorno financeiro é
vantajoso? Onde comprar? As perguntas são muitas. Bem, vamos às respostas!
Um sistema de energia solar fotovoltaico (ou “sistema de energia solar” ou ainda
“sistema fotovoltaico”) é um modelo em que os componentes de seu kit funcionam de
forma a realizar a captação da energia solar, e sua conversão em eletricidade. Saiba
mais na matéria: "O que é energia solar e como funciona o processo de geração de
eletricidade via radiação solar?".
A energia produzida pode ser então utilizada no abastecimento da rede elétrica em
larga escala, como acontece em usinas solares (setor energético comercial), mas
também pode ser gerada em escalas menores, residenciais (energia solar para
utilização doméstica). Além do sistema solar para geração de energia elétrica, há
16
também aquele para energia térmica, que tem por objetivo a utilização da radiação
solar para o aquecimento de água.
Os sistemas de energia solar fotovoltaica possuem alguns componentes básicos,
agrupados em três diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de
potência e o bloco de armazenamento. Cada grupo é formado por componentes com
funções específicas.
* Bloco gerador: painel solar; cabos; estrutura de suporte.
* Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga.
* Bloco de armazenamento: baterias.
Mas nisso tudo, o que é painel solar fotovoltaico? Ele é considerado o coração dos
sistemas e fazem parte do primeiro bloco, o de geração de energia. Sua função
específica é a de converter a energia solar em eletricidade. O número de painéis
solares necessários varia de acordo com a demanda de energia da residência.
Figura 2-Painel Solar Foto voltaico.
17
7-Como funciona o painel solar?
Os painéis solares geram energia elétrica a partir do sol de forma muito simples. Além
da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não gerar resíduos para além das
placas e não causar danos ao meio ambiente, os painéis que realizam a
transformação da luz solar em energia elétrica demandam manutenção mínima. Um
painel solar fotovoltaico é formado por um conjunto doae células fotovoltaicas que
possuem elétrons (partículas de carga negativa que giram ao redor dos núcleos dos
átomos) e esses, por sua vez, ao serem atingidos pela radiação solar, se
movimentam gerando uma corrente elétrica. Por esse motivo, são necessárias
inspeções periódicas para verificar se há acúmulo de poeira, folhas ou outros
interferentes (como detritos de pássaros) sobre o painel. Geralmente a chuva é o
suficiente para manter o painel livre de detritos, mas, quando não for, basta limpá-lo
com um pano úmido e detergente neutro, sempre utilizando luvas de borracha e
checando os fios soltos ou oxidados (o que acontece principalmente em regiões mais
úmidas ou com maresia) para evitar acidentes.
8-Tamanho e vida útil
Os tamanhos e pesos dos painéis solares são bastante variáveis. Há vários tipos e
variações, mas um painel possui, em média, aproximadamente um metro quadrado, e
pesa pouco mais de 10 quilos. Um painel destas proporções possui cerca de 36
células fotovoltaicas, sendo capaz de produzir por volta de 17 volts, e uma potência
de até 140 watts.
Os modelos existentes geralmente variam de cinco até 300 watts de potência
máxima, dependendo da finalidade de seu uso, e da tecnologia adotada. Além disso,
podem ser instalados diversos painéis fotovoltaicos, que podem ser organizados de
formas diferentes, possibilitando que se trabalhe com muitas variações de sistemas
de energia solar. Um painel solar tem vida útil de aproximadamente 25 anos, sendo
bem prático por não precisar de manutenção pesada (lembrando que outros
componentes do sistema podem ter uma vida útil maior ou menor em comparação a
18
esse). O tempo de retorno do investimento, no sistema fotovoltaico é variável, e
depende da quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem
do sistema caseiro é a economia: uma vez atingido este tempo de retorno, a conta de
energia não precisará mais ser paga. Energia solar que se transforma em eletricidade
“grátis”! Uma boa grana pode acabar indo para a poupança em vez de ser gasta sem
trazer muitos benefícios.
9- Tipos básicos de painéis solares fotovoltaicos.
Existem três tipos básicos de painéis solares fotovoltaicos.
9.1-Painel solar monocristalino.
Figura 3-Painel solar monocristalino.
Apresentam alto rendimento, e são feitos de células monocristalinas de silício, ou
seja, cada célula é formada por um único cristal desse elemento. O processo de
fabricação desses painéis é complexo, pois exige a produção de cristais únicos de
silício de alta pureza para cada célula fotovoltaica.
19
9.2-Painel solar policristalino.
Figura 4-Painel solar policristalino.
Menos eficiente que o painel anterior; nos policristalinos, as células são formadas por
diversos cristais, e não somente por um. O resultado final é uma célula fotovoltaica
com aparência de vidro quebrado.
20
9.3-Painel de filme fino.
Figura 5-Painel de filme fino.
O material fotovoltaico é depositado diretamente sobre uma superfície (podendo ser
de metal ou de vidro), para formar o painel. Apesar de serem mais baratos, possuem
uma eficiência energética muito menor, fazendo com que seja necessária uma área
bem maior para compensar.
10-Como escolher?
A escolha do tipo e da quantidade de painéis a serem instalados depende então de
diversos aspectos, tais como:
* Demanda de energia;
* Finalidade de uso da energia;
* Local da instalação do sistema;
* Espaço disponível.
21
11-Onde instalar?
Os painéis solares residenciais são geralmente instalados nos telhados (rooftop),
porém, deve-se estar atento a algumas recomendações:
* A geração de eletricidade pelos painéis solares pode ser prejudicada por ventos,
sombras e superfícies reflexivas, que interferem, diminuindo a eficiência do processo;
* É importante que haja uma boa circulação de ar no local, para que as células não
superaqueçam;
* O telhado deve ser resistente ao peso dos painéis.
A inclinação e a orientação dos painéis também podem interferir em sua eficiência. No
caso do Brasil, localizado no hemisfério sul da Terra, o painel solar instalado deve ter
a face orientada para o norte verdadeiro (que não é o mesmo norte dado pela
bússola). Para países do hemisfério norte, o painel solar deve estar orientado para o
sul verdadeiro. O norte magnético, para onde uma bússola padrão aponta, está
alinhado com os pólos da Terra e está em constante movimento, apesar de leve. O
norte real é o que você vê em um mapa de papel e é constante.
Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham a certificação do
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que realizou a
implementação da Portaria n.º 357 em 2014, com o objetivo de estabelecer regras
para os equipamentos de geração de energia fotovoltaica.
A energia solar é um dos recursos renováveis mais promissores no Brasil e no
mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a pegada de carbono dos
consumidores - estarão minimizando suas emissões ao optar por uma forma de
obtenção de energia de baixo potencial danoso.
Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de
energia no Brasil, que são ainda de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se
que, com a subida do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos
incentivos, mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum.
22
12-Desvantagens desse sistema.
Apesar do uso da energia solar ser considerado limpo, o uso dos painéis solares pode
ser problemático. Isso porque, além de custarem caro, especialistas já mostram
preocupação com o que será feito com milhares de placas solares no final da vida útil.
O Ministério do Meio Ambiente do Japão alertou que, até 2040, o país produzirá
800.000 mil toneladas de resíduos solares.
A Agência Internacional de Energia Renovável calculou que, até 2050, o número de
painéis solares será de 75 milhões, pesando 250 mil toneladas. O que pode ser um
grande problema em termos de resíduos sólidos, de acordo com cientistas.
13-Como é feita a reciclagem dos painéis solares?
A reciclagem dos painéis solares ainda não é viável economicamente. Apesar de
possuírem materiais valiosos, como cobre e prata, eles não valem tanto quanto os de
celulares e outros aparelhos.
Por causa disso, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica afirma que a melhor
solução para o destino de painéis solares, por enquanto, são aterros.
Entretanto, no estado de Washington, nos Estados Unidos, foi aprovada uma
legislção que obriga fabricantes de painéis solares a terem um plano de reciclagem
para seus produtos.
Na Europa foi inaugurada a primeira usina de reciclagem de painéis solares em junho
de 2018.
23
14-Kit energia solar: Conheça todos os componentes do sistema solar
fotovoltaico.
Já pensou em uma maneira mais sustentável de se obter energia? Uma das fontes
alternativas e renováveis que está crescendo e ganhando cada vez mais espaço entre
os brasileiros é a solar. O Brasil é um excelente mercado para o setor energético, pois
a radiação solar média que incide sobre a superfície do país é de até 2300 quilowatt-
hora por metro quadrado (kWh/m²), conforme o Atlas Solarimétrico da Cepel.
Apesar de alguns incentivos à utilização deste tipo de energia renovável (importante
por possibilitar uma diminuição das preocupações em relação aos reservatórios das
usinas hidrelétricas, que nos últimos anos têm sofrido com a falta de chuvas e com o
excesso de sol), ainda podem ser observadas algumas dúvidas nos consumidores e
interessados em aplicar esse sistema em suas residências ou em suas empresas.
Como ele funciona? Qual o custo de sua instalação? O retorno financeiro é
vantajoso? Onde comprar? As perguntas são muitas. Bem, vamos às respostas!
Um sistema de energia solar fotovoltaico (também chamado de “sistema de energia
solar” ou mesmo “sistema fotovoltaico”) é um modelo em que os componentes de seu
kit energia solar funcionam de forma a realizar a captação da energia solar, e sua
conversão em eletricidade. A energia produzida pode ser então utilizada no
abastecimento da rede elétrica em larga escala, como acontece em usinas solares
(setor energético comercial), mas também pode ser gerada em escalas menores,
residenciais (energia solar para utilização doméstica). Além do sistema solar para
geração de energia elétrica, há também aquele para energia térmica, que tem, por
objetivo, a utilização da radiação solar para o aquecimento de água.
O kit energia solar fotovoltaica geralmente possuem alguns componentes básicos,
agrupados em três diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de
potência e o bloco de armazenamento. Cada grupo é formado por componentes com
funções específicas.
* Bloco gerador: painéis solares; cabos; estrutura de suporte.
* Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga.
* Bloco de armazenamento: baterias.
24
14.1-Bloco gerador
São considerados o coração do sistema fotovoltaico, e são responsáveis pela
conversão da energia solar em eletricidade. Os painéis funcionam de forma simples:
um painel solar é formado por um conjunto de células fotovoltaicas que possuem
elétrons (partículas de carga negativa que giram ao redor dos núcleos dos átomos) e
esses, por sua vez, ao serem atingidos pela radiação solar, movimentam-se gerando
uma corrente elétrica. Assim, os painéis demandam uma manutenção mínima,
dependendo principalmente de uma boa limpeza para assegurar seu funcionamento
em todo o seu potencial. Geralmente as chuvas são suficientes para eliminar folhas,
poeiras e outros detritos, mas é bom manter uma rotina de verificação. É importante
lembrar a respeito da utilização de luvas de borracha e da verificação de fios soltos ou
oxidados para evitar acidentes. No mais, um pano úmido e detergente neutro dão
conta da limpeza desse componente.
Os tamanhos e número de painéis necessários vão depender da área disponível, local
de instalação e da demanda energética da residência. Para sistemas caseiros, o local
mais indicado é o telhado (rooftop), pois é onde bate mais sol e há menores riscos de
haver sombras interferentes. Os painéis solares, que têm em média 25 anos de vida
útil, podem ser de três modelos diferentes: os monocristalinos, os policristalinos, e os
de filme fino. Cada um deles possui um preço, uma composição e uma eficiência
diferente. Para saber mais a respeito, acesse a matéria "Painéis solares fotovoltaicos:
conversores da luz do sol em energia elétrica".
14.2-Estruturas de Suporte.
As estruturas de suporte são aqueles materiais projetados para, literalmente, suportar
e servir de apoio aos painéis solares. A escolha do tipo de estrutura de suporte deve
levar em conta o tipo de painel solar a ser instalado, a inclinação necessária a ele, o
local de instalação e o material do qual é formado.
25
Sendo assim, da mesma forma que nos painéis, estas estruturas possuem diferentes
modelos, que são aplicáveis a diferentes locais e situações e que possuem preços,
tamanhos e eficiências diferentes entre si. Alguns destes modelos são os de estrutura
metálica com inclinação fixa; os de estrutura fixa com ângulo de inclinação ajustável,
e os trackers (seguidores, em tradução livre do inglês). Vale lembrar que nem sempre
o mais caro é o melhor para o seu caso. É aconselhável verificar as funções e
requisitos de cada um para melhor escolher o modelo para o seu lar ou sua empresa.
14.3-Cabos.
A fiação é o que interliga os demais componentes do sistema e promove o fluxo de
energia entre eles. Mais uma vez, os tipos de cabos a serem utilizados vão depender
do tipo de painel escolhido para o sistema, e da distância entre os componentes
(sendo que há uma distância máxima permitida entre dois pontos a serem
conectados).
Alguns modelos de cabos a serem utilizados no sistema fotovoltaico são os de
módulo ou fileira, que garantem proteção contra falhas e curto-circuitos; os cabos
principais DC, que ligam o gerador e o inversor, e os cabos do ramal AC, que ligam o
inversor à rede receptora.
15-Bloco de condicionamento de potência.
15.1-Inversores.
Considerados o “cérebro” do sistema fotovoltaico, os inversores podem carregar
baterias caso estejam associados a um gerador, mas sua principal função é a de
transformar a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), ajustando a tensão
da corrente conforme a necessidade. Mas qual a importância dessa transformação?
26
Os painéis solares fornecem energia ao sistema na forma de corrente contínua, forma
na qual as baterias também a recebem e a fornecem. Apesar disso, a maioria dos
aparelhos eletrônicos utiliza a energia na forma de corrente alternada, e, por esse
motivo, torna-se necessária a utilização dos inversores.
Se você quer saber um pouco mais sobre o que são as correntes contínuas e
alternadas e sobre o funcionamento de um inversor dentro do sistema fotovoltaico.
15.2-Controladores de carga.
O controlador de carga é o componente responsável pela proteção das baterias. É ele
que controla o processo de carga e descarga das mesmas, prolongando assim sua
vida útil e garantindo uma maior eficiência no armazenamento da energia produzida.
Ele funciona de modo que, através de medições de tensão da bateria (para verificar
quão cheia ou quão vazia ela está), ele controla a intensidade da corrente que flui
para ela. Assim, conforme a bateria se aproxima de sua carga máxima, o controlador
reduz a intensidade da corrente. Além de permitir a carga completa da bateria, o
controlador também impede seu descarregamento a níveis não seguros, o que
poderia prejudicar sua integridade.
Algumas características principais dos controladores de carga são:
* Proteção contra corrente reversa;
* Controle de descarga;
* Monitoramento do sistema;
* Proteção contra sobre-corrente;
* Opções de montagem;
* Compensação de temperatura.
27
16-Bloco de armazenamento.
16.1-Baterias.
Por fim, as baterias, que são consideradas o pulmão do sistema fotovoltaico,
trabalham garantindo o fornecimento de energia para o sistema quando houver pouca
ou não houver energia solar (como ocorre em dias nublados ou à noite).
Nem todos os sistemas fotovoltaicos necessitam de baterias. É claro que qualquer um
vai precisar de uma fonte alternativa de energia para momentos sem luz solar, mas as
baterias não são a única opção. Elas serão utilizadas como fonte alternativa para
sistemas que não são conectados à rede (off-grid), mas para aqueles que são
conectados à rede de energia elétrica (on-grid), é ela que irá suprir a demanda em
dias nublados.
Há diversos tipos de baterias e nem todas elas podem ser utilizadas no sistema
fotovoltaico (como, por exemplo, as baterias de carros). Dentre as permitidas, há
diferentes cuidados e aplicações para cada uma, além de preços e tempo de vida útil
diferentes entre elas.
Além da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não gerar resíduos para além
das placas e não causar danos ao meio ambiente, ela é um dos recursos renováveis
mais promissores no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e
reduz a pegada de carbono dos consumidores - estarão minimizando suas emissões
ao optar por uma forma de obtenção de energia de baixo potencial danoso.
O tempo de retorno do investimento, no sistema fotovoltaico é variável, e depende da
quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem do sistema
caseiro é a economia: uma vez atingido este tempo de retorno, a conta de energia
não precisará mais ser paga. Energia do sol que se transforma em eletricidade
“grátis”! Você irá economizar, e uma boa grana pode acabar indo para a poupança em
vez de ser gasta sem trazer muitos benefícios.
28
Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham a certificação do
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que realizou a
implementação da Portaria n.º 357 em 2014, com o objetivo de estabelecer regras
para os equipamentos de geração de energia fotovoltaica.
Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de
energia no Brasil, que são ainda de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se
que, com a subida do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos
incentivos, mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum.
Conclusão.
As fontes de energia de origem solar apresentam processo de geração de eletricidade
mais simples do que a obtenção de energia através de combustíveis fósseis ou
nucleares. A sua utilização de forma distribuída apresenta as vantagens de redução
de gastos com os sistemas de transmissão e distribuição, além de permitir
desenvolvimento social para localidades não que não são beneficiadas com energia
elétrica.
O paradigma atual de que o fornecimento de energia deve ocorrer através de linhas
de transmissão e distribuição gera uma incoerência, pois existem projetos que visam
concentrar a energia solar, naturalmente dispersa, para depois distribuí-la por um
sistema interligado, deixando assim de aproveitar seus benefícios.
O preço da energia solar é comparado com o valor pago pelos consumidores em suas
residências, uma vez que a energia final consumida chega a ser 5 vezes mais cara
que o valor cobrado pela usina convencional. O custo de implantação de um sistema
solar isolado pode chegar a ser 50 vezes o valor de uma pequena central hidrelétrica
de mesma capacidade, entretanto, fazendo o cálculo considerando a energia gerada
durante a vida útil do equipamento solar de aproximadamente 30 anos, é obtido o
valor correspondente à 10 vezes o custo da energia entregue ao consumidor. Ao
considerar um sistema interligado à rede, a relação passa de 10 para 3. Ao serem
agregados os impostos, custos ambientais e sociais, a energia solar fotovoltaica
passa a ser, em um futuro breve, economicamente competitiva.
29
11-Referencias
1-Instituto Newton C. Braga - (http://www.newtoncbraga.com.br )
2-Wikipédia - ( https://pt.wikipedia.org ).
3-Neosolar - (https://www.neosolar.com.br ) .
4-Revista Saber Eletrônica edição de Agosto de 2001.
5- Ecycle (https://www.ecycle.com.br).
6- Portal Energia (https://www.portal-energia.com)
30

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  • 1. 9 Introdução Os A energia solar é muito importante nos dias que correm. Não só serve para o aquecimento de águas como também para a produção de energia elétrica. O aproveitamento da energia solar térmica para produzir água quente tem vindo a ser cada vez mais frequente nas habitações, pois tem-se apresentado como a opção mais rentável no aquecimento de água numa cozinha, casa de banho ou piscina. A conversão térmica da energia solar consiste na absorção de radiação numa superfície absorvente e na transferência desta energia, sob a forma de calor para o elemento que irá receber essa energia (apesar de não ser na sua totalidade). A quantidade de energia recebida do sol no painel é fundamental para determinar a energia útil do processo e esta depende das características da superfície e da quantidade de radiação que a atinge (que depende de diversos fatores como, por exemplo, da inclinação da superfície face aos raios solares ou das condições climatéricas). A conversão térmica da energia solar tem diversas aplicações. Destacam-se a fusão de materiais, a produção de eletricidade, a cozedura de alimentos, a dessalinização, o aquecimento de águas (sanitárias e piscinas) e a produção de vapor na indústria. Para a produção de energia elétrica (energia solar fotovoltaica) são necessários equipamentos designados por painéis fotovoltaicos, que podem ser integrados em qualquer sistema elétrico. Esta tecnologia tem como base um fenômeno físico ao qual chamamos efeito fotoelétrico, e, através da interpretação do mesmo, conseguimos criar corrente elétrica através da incidência de raios solares (introdução de energia) num painel com características específicas. O painel solar contém um sistema de baterias que permite armazenar a energia que não está a ser utilizada e a sua capacidade de armazenamento é variável, de acordo com as necessidades. A grande desvantagem deste tipo de painéis é que por enquanto ainda possuem um rendimento bastante baixo (entre os 10% e os 25%).
  • 2. 10 Contudo esta é a energia renovável com maior divulgação e que concentra maiores esforços no seu desenvolvimento, tendo-se verificado diversas inovações e melhorias ao longo dos últimos anos. 1-O que é a energia solar? A energia solar é a energia eletromagnética cuja fonte é o sol. Ela pode ser transformada em energia térmica ou elétrica e aplicada em diversos usos. As duas principais formas de aproveitamento da energia solar são a geração de energia elétrica e o aquecimento solar de água. Para a produção de energia elétrica são usados dois sistemas: o heliotérmico, em que a irradiação é convertida primeiramente em energia térmica e posteriormente em elétrica; e o fotovoltaico, em que a irradiação solar é convertida diretamente em energia elétrica. 2-Energia heliotérmica ou energia solar concentrada (CSP) Em vista de condições hidrológicas desfavoráveis, com períodos de estiagem cada vez mais prolongados, a energia heliotérmica se apresenta como uma alternativa. Ainda mais se considerarmos que os períodos de seca estão associados ao aumento do potencial solar devido à baixa interferência de nuvens e radiação solar mais intensa. Há vários tipos de coletores e a escolha do tipo apropriado depende da aplicação. Os mais utilizadas são: o cilindro parabólico, a torre central e o disco parabólico.
  • 3. 11 2.1-Como funciona? Os coletores de energia solar heliotérmica são equipamentos que captam a radiação solar e a convertem em calor, transferindo este calor para um fluido (ar, água, ou óleo, em geral). Os coletores possuem uma superfície refletora, que direciona a radiação direta a um foco, onde está localizado um receptor. Uma vez tendo absorvido o calor, o fluido escoa pelo receptor. 3-Energia solar fotovoltaica. A energia solar fotovoltaica é aquela na qual a irradiação solar é transformada diretamente em energia elétrica, sem passar pela fase de energia térmica (como seria no sistema heliotérmico). 3.1- células fotovoltaicas. As células fotovoltaicas (ou células de energia solar) são feitas a partir de materiais semicondutores (normalmente o silício). Quando a célula é exposta à luz, parte dos elétrons do material iluminado absorve fótons (partículas de energia presentes na luz solar). Os elétrons livres são transportados pelo semicondutor até serem puxados por um campo elétrico. Este campo elétrico é formado na área de junção dos materiais, por uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais semicondutores. Os elétrons livres são levados para fora das células de energia solar e ficam disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica. Ao contrário do sistema heliotérmico, o sistema fotovoltaico não requer alta irradiação solar para funcionar. Contudo, a quantidade de energia gerada depende da densidade das nuvens, de forma que um número baixo de nuvens pode resultar em uma menor produção de eletricidade em comparação a dias de céu completamente aberto.
  • 4. 12 A eficiência da conversão é medida pela proporção de radiação solar incidente sobre a superfície da célula que é convertida em energia elétrica. Normalmente, as células mais eficientes proporcionam 25% de eficiência. Segundo o Ministério do Meio Ambiente, o governo desenvolve projetos de geração de energia solar fotovoltaica para suprir as demandas energéticas das comunidades rurais e isoladas. Estes projetos focam algumas áreas como: bombeamento de água para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura; iluminação pública; sistemas de uso coletivo (eletrificação de escolas, postos de saúde e centros comunitários); atendimento domiciliar. Figura 1- Painel Solar. (Figura 0)
  • 5. 13 4-Aproveitamento térmico. Outra forma de aproveitamento de radiação solar é o aquecimento térmico. O aquecimento térmico a partir de energia solar pode ser feito por meio de um processo de absorção da luz solar por coletores, que são normalmente instalados nos telhados das edificações e residências (conhecidos como painéis solares). Como a incidência de radiação solar sobre a superfície terrestre é baixa, é necessário instalar alguns metros quadrados de coletores. Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), para atender o suprimento de água aquecida em uma residência de três a quatro moradores, são necessários 4 m² de coletores. Apesar da demanda por esta tecnologia ser predominantemente residencial, também existe o interesse de outros setores, como edifícios públicos, hospitais, restaurantes e hotéis. 5-Vantagens e desvantagens da energia solar? A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável e inesgotável. Ao contrário dos combustíveis fósseis, o processo de geração de energia elétrica a partir da energia solar não emite dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOx) e dióxido de carbono (CO2) - todos gases poluentes com efeitos nocivos à saúde humana e que contribuem para o aquecimento global. A energia solar também se mostra vantajosa em comparação a outras fontes renováveis, como a hidráulica, pois requer áreas menos extensas do que hidrelétricas. O incentivo à energia solar no Brasil é justificado pelo potencial do país, que possui grandes áreas com radiação solar incidente e está próximo à linha do Equador. As regiões semiáridas do nordeste brasileiro são ideias para a geração de energia heliotérmica, pois atendem às condições de alta irradiação solar e baixa pluviosidade.
  • 6. 14 No entanto, a desvantagem da energia heliotérmica é que, apesar de não exigir áreas tão extensas quanto as hidrelétricas, ainda requer grandes espaços. Portanto, é crucial que se faça a análise do local mais apropriado para a implantação, uma vez que haverá a supressão da vegetação. Além disso, como já mencionado, o sistema heliotérmico não é indicado para todas as regiões, pois é considerado bastante intermitente. A não dependência da alta irradiação é uma grande vantagem do sistema fotovoltaico, o que contribui para que seja uma alternativa. No caso da energia fotovoltaica, a desvantagem mais frequentemente apontada é o alto custo de implantação e a baixa eficiência do processo, que varia de 15% a 25%. No entanto, outro ponto de extrema importância a ser considerado na cadeia produtiva do sistema fotovoltaico é o impacto socioambiental causado pela matéria prima mais comumente usada para compor as células fotovoltaicas, o silício. A mineração do silício, assim como qualquer outra atividade de mineração, tem impactos para o solo e a água subterrânea da área de extração. Além disso, é imprescindível que sejam proporcionadas boas condições ocupacionais aos trabalhadores, a fim de evitar acidentes de trabalho e desenvolvimento de doenças ocupacionais. A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (Iarc) aponta, em relatório, que a sílica cristalina é cancerígena, podendo causar câncer de pulmão ao ser cronicamente inalada. O relatório do Ministério de Ciência e Tecnologia aponta outros dois pontos importantes relacionados ao sistema fotovoltaico: o descarte dos painéis deve receber destinação apropriada, uma vez que este apresentam potenciais de toxicidade; e a reciclagem de painéis fotovoltaicos também não atingiu um nível satisfatório até o momento. Outro ponto importante é que, apesar do Brasil ser o segundo maior produtor de silício metálico do mundo, perdendo apenas para a China, a tecnologia para a purificação do silício a nível solar ainda está em fase de desenvolvimento. Um problema recentemente identificado, principalmente em plantas heliotérmicas, é a queima não intencional de pássaros que passam pela região.
  • 7. 15 Portanto, mesmo sendo renovável e não emitindo gases, a energia solar ainda esbarra em empecilhos tecnológicos e econômicos. Apesar de promissora, a energia solar se tornará viável economicamente apenas com a cooperação entre setores públicos e privados, e com o investimento em pesquisas para o aprimoramento das tecnologias que englobam o processo produtivo, desde a purificação do silício até o descarte das células fotovoltaicas. 6-Painel solar fotovoltaico converte raios solares em energia elétrica. Já pensou em uma maneira mais sustentável de se obter energia? Uma das fontes alternativas e renováveis que vem crescendo e ganhando cada vez mais espaço entre os brasileiros é a solar. O Brasil é um excelente mercado para o setor energético, pois a radiação solar média que incide sobre a superfície do país é de até 2300 quilowatt- hora por metro quadrado (kWh/m²), conforme o Atlas Solarimétrico da Cepel. Apesar de alguns incentivos à utilização deste tipo de energia renovável (importante por possibilitar uma diminuição das preocupações em relação aos reservatórios das usinas hidrelétricas, que nos últimos anos têm sofrido com a falta de chuvas e com o excesso de sol), ainda podem ser observadas algumas dúvidas nos consumidores e interessados em aplicar esse sistema em suas residências ou em suas empresas. Como ele funciona? Qual o custo de sua instalação? O retorno financeiro é vantajoso? Onde comprar? As perguntas são muitas. Bem, vamos às respostas! Um sistema de energia solar fotovoltaico (ou “sistema de energia solar” ou ainda “sistema fotovoltaico”) é um modelo em que os componentes de seu kit funcionam de forma a realizar a captação da energia solar, e sua conversão em eletricidade. Saiba mais na matéria: "O que é energia solar e como funciona o processo de geração de eletricidade via radiação solar?". A energia produzida pode ser então utilizada no abastecimento da rede elétrica em larga escala, como acontece em usinas solares (setor energético comercial), mas também pode ser gerada em escalas menores, residenciais (energia solar para utilização doméstica). Além do sistema solar para geração de energia elétrica, há
  • 8. 16 também aquele para energia térmica, que tem por objetivo a utilização da radiação solar para o aquecimento de água. Os sistemas de energia solar fotovoltaica possuem alguns componentes básicos, agrupados em três diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento. Cada grupo é formado por componentes com funções específicas. * Bloco gerador: painel solar; cabos; estrutura de suporte. * Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga. * Bloco de armazenamento: baterias. Mas nisso tudo, o que é painel solar fotovoltaico? Ele é considerado o coração dos sistemas e fazem parte do primeiro bloco, o de geração de energia. Sua função específica é a de converter a energia solar em eletricidade. O número de painéis solares necessários varia de acordo com a demanda de energia da residência. Figura 2-Painel Solar Foto voltaico.
  • 9. 17 7-Como funciona o painel solar? Os painéis solares geram energia elétrica a partir do sol de forma muito simples. Além da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não gerar resíduos para além das placas e não causar danos ao meio ambiente, os painéis que realizam a transformação da luz solar em energia elétrica demandam manutenção mínima. Um painel solar fotovoltaico é formado por um conjunto doae células fotovoltaicas que possuem elétrons (partículas de carga negativa que giram ao redor dos núcleos dos átomos) e esses, por sua vez, ao serem atingidos pela radiação solar, se movimentam gerando uma corrente elétrica. Por esse motivo, são necessárias inspeções periódicas para verificar se há acúmulo de poeira, folhas ou outros interferentes (como detritos de pássaros) sobre o painel. Geralmente a chuva é o suficiente para manter o painel livre de detritos, mas, quando não for, basta limpá-lo com um pano úmido e detergente neutro, sempre utilizando luvas de borracha e checando os fios soltos ou oxidados (o que acontece principalmente em regiões mais úmidas ou com maresia) para evitar acidentes. 8-Tamanho e vida útil Os tamanhos e pesos dos painéis solares são bastante variáveis. Há vários tipos e variações, mas um painel possui, em média, aproximadamente um metro quadrado, e pesa pouco mais de 10 quilos. Um painel destas proporções possui cerca de 36 células fotovoltaicas, sendo capaz de produzir por volta de 17 volts, e uma potência de até 140 watts. Os modelos existentes geralmente variam de cinco até 300 watts de potência máxima, dependendo da finalidade de seu uso, e da tecnologia adotada. Além disso, podem ser instalados diversos painéis fotovoltaicos, que podem ser organizados de formas diferentes, possibilitando que se trabalhe com muitas variações de sistemas de energia solar. Um painel solar tem vida útil de aproximadamente 25 anos, sendo bem prático por não precisar de manutenção pesada (lembrando que outros componentes do sistema podem ter uma vida útil maior ou menor em comparação a
  • 10. 18 esse). O tempo de retorno do investimento, no sistema fotovoltaico é variável, e depende da quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem do sistema caseiro é a economia: uma vez atingido este tempo de retorno, a conta de energia não precisará mais ser paga. Energia solar que se transforma em eletricidade “grátis”! Uma boa grana pode acabar indo para a poupança em vez de ser gasta sem trazer muitos benefícios. 9- Tipos básicos de painéis solares fotovoltaicos. Existem três tipos básicos de painéis solares fotovoltaicos. 9.1-Painel solar monocristalino. Figura 3-Painel solar monocristalino. Apresentam alto rendimento, e são feitos de células monocristalinas de silício, ou seja, cada célula é formada por um único cristal desse elemento. O processo de fabricação desses painéis é complexo, pois exige a produção de cristais únicos de silício de alta pureza para cada célula fotovoltaica.
  • 11. 19 9.2-Painel solar policristalino. Figura 4-Painel solar policristalino. Menos eficiente que o painel anterior; nos policristalinos, as células são formadas por diversos cristais, e não somente por um. O resultado final é uma célula fotovoltaica com aparência de vidro quebrado.
  • 12. 20 9.3-Painel de filme fino. Figura 5-Painel de filme fino. O material fotovoltaico é depositado diretamente sobre uma superfície (podendo ser de metal ou de vidro), para formar o painel. Apesar de serem mais baratos, possuem uma eficiência energética muito menor, fazendo com que seja necessária uma área bem maior para compensar. 10-Como escolher? A escolha do tipo e da quantidade de painéis a serem instalados depende então de diversos aspectos, tais como: * Demanda de energia; * Finalidade de uso da energia; * Local da instalação do sistema; * Espaço disponível.
  • 13. 21 11-Onde instalar? Os painéis solares residenciais são geralmente instalados nos telhados (rooftop), porém, deve-se estar atento a algumas recomendações: * A geração de eletricidade pelos painéis solares pode ser prejudicada por ventos, sombras e superfícies reflexivas, que interferem, diminuindo a eficiência do processo; * É importante que haja uma boa circulação de ar no local, para que as células não superaqueçam; * O telhado deve ser resistente ao peso dos painéis. A inclinação e a orientação dos painéis também podem interferir em sua eficiência. No caso do Brasil, localizado no hemisfério sul da Terra, o painel solar instalado deve ter a face orientada para o norte verdadeiro (que não é o mesmo norte dado pela bússola). Para países do hemisfério norte, o painel solar deve estar orientado para o sul verdadeiro. O norte magnético, para onde uma bússola padrão aponta, está alinhado com os pólos da Terra e está em constante movimento, apesar de leve. O norte real é o que você vê em um mapa de papel e é constante. Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham a certificação do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que realizou a implementação da Portaria n.º 357 em 2014, com o objetivo de estabelecer regras para os equipamentos de geração de energia fotovoltaica. A energia solar é um dos recursos renováveis mais promissores no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a pegada de carbono dos consumidores - estarão minimizando suas emissões ao optar por uma forma de obtenção de energia de baixo potencial danoso. Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de energia no Brasil, que são ainda de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se que, com a subida do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos incentivos, mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum.
  • 14. 22 12-Desvantagens desse sistema. Apesar do uso da energia solar ser considerado limpo, o uso dos painéis solares pode ser problemático. Isso porque, além de custarem caro, especialistas já mostram preocupação com o que será feito com milhares de placas solares no final da vida útil. O Ministério do Meio Ambiente do Japão alertou que, até 2040, o país produzirá 800.000 mil toneladas de resíduos solares. A Agência Internacional de Energia Renovável calculou que, até 2050, o número de painéis solares será de 75 milhões, pesando 250 mil toneladas. O que pode ser um grande problema em termos de resíduos sólidos, de acordo com cientistas. 13-Como é feita a reciclagem dos painéis solares? A reciclagem dos painéis solares ainda não é viável economicamente. Apesar de possuírem materiais valiosos, como cobre e prata, eles não valem tanto quanto os de celulares e outros aparelhos. Por causa disso, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica afirma que a melhor solução para o destino de painéis solares, por enquanto, são aterros. Entretanto, no estado de Washington, nos Estados Unidos, foi aprovada uma legislção que obriga fabricantes de painéis solares a terem um plano de reciclagem para seus produtos. Na Europa foi inaugurada a primeira usina de reciclagem de painéis solares em junho de 2018.
  • 15. 23 14-Kit energia solar: Conheça todos os componentes do sistema solar fotovoltaico. Já pensou em uma maneira mais sustentável de se obter energia? Uma das fontes alternativas e renováveis que está crescendo e ganhando cada vez mais espaço entre os brasileiros é a solar. O Brasil é um excelente mercado para o setor energético, pois a radiação solar média que incide sobre a superfície do país é de até 2300 quilowatt- hora por metro quadrado (kWh/m²), conforme o Atlas Solarimétrico da Cepel. Apesar de alguns incentivos à utilização deste tipo de energia renovável (importante por possibilitar uma diminuição das preocupações em relação aos reservatórios das usinas hidrelétricas, que nos últimos anos têm sofrido com a falta de chuvas e com o excesso de sol), ainda podem ser observadas algumas dúvidas nos consumidores e interessados em aplicar esse sistema em suas residências ou em suas empresas. Como ele funciona? Qual o custo de sua instalação? O retorno financeiro é vantajoso? Onde comprar? As perguntas são muitas. Bem, vamos às respostas! Um sistema de energia solar fotovoltaico (também chamado de “sistema de energia solar” ou mesmo “sistema fotovoltaico”) é um modelo em que os componentes de seu kit energia solar funcionam de forma a realizar a captação da energia solar, e sua conversão em eletricidade. A energia produzida pode ser então utilizada no abastecimento da rede elétrica em larga escala, como acontece em usinas solares (setor energético comercial), mas também pode ser gerada em escalas menores, residenciais (energia solar para utilização doméstica). Além do sistema solar para geração de energia elétrica, há também aquele para energia térmica, que tem, por objetivo, a utilização da radiação solar para o aquecimento de água. O kit energia solar fotovoltaica geralmente possuem alguns componentes básicos, agrupados em três diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento. Cada grupo é formado por componentes com funções específicas. * Bloco gerador: painéis solares; cabos; estrutura de suporte. * Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga. * Bloco de armazenamento: baterias.
  • 16. 24 14.1-Bloco gerador São considerados o coração do sistema fotovoltaico, e são responsáveis pela conversão da energia solar em eletricidade. Os painéis funcionam de forma simples: um painel solar é formado por um conjunto de células fotovoltaicas que possuem elétrons (partículas de carga negativa que giram ao redor dos núcleos dos átomos) e esses, por sua vez, ao serem atingidos pela radiação solar, movimentam-se gerando uma corrente elétrica. Assim, os painéis demandam uma manutenção mínima, dependendo principalmente de uma boa limpeza para assegurar seu funcionamento em todo o seu potencial. Geralmente as chuvas são suficientes para eliminar folhas, poeiras e outros detritos, mas é bom manter uma rotina de verificação. É importante lembrar a respeito da utilização de luvas de borracha e da verificação de fios soltos ou oxidados para evitar acidentes. No mais, um pano úmido e detergente neutro dão conta da limpeza desse componente. Os tamanhos e número de painéis necessários vão depender da área disponível, local de instalação e da demanda energética da residência. Para sistemas caseiros, o local mais indicado é o telhado (rooftop), pois é onde bate mais sol e há menores riscos de haver sombras interferentes. Os painéis solares, que têm em média 25 anos de vida útil, podem ser de três modelos diferentes: os monocristalinos, os policristalinos, e os de filme fino. Cada um deles possui um preço, uma composição e uma eficiência diferente. Para saber mais a respeito, acesse a matéria "Painéis solares fotovoltaicos: conversores da luz do sol em energia elétrica". 14.2-Estruturas de Suporte. As estruturas de suporte são aqueles materiais projetados para, literalmente, suportar e servir de apoio aos painéis solares. A escolha do tipo de estrutura de suporte deve levar em conta o tipo de painel solar a ser instalado, a inclinação necessária a ele, o local de instalação e o material do qual é formado.
  • 17. 25 Sendo assim, da mesma forma que nos painéis, estas estruturas possuem diferentes modelos, que são aplicáveis a diferentes locais e situações e que possuem preços, tamanhos e eficiências diferentes entre si. Alguns destes modelos são os de estrutura metálica com inclinação fixa; os de estrutura fixa com ângulo de inclinação ajustável, e os trackers (seguidores, em tradução livre do inglês). Vale lembrar que nem sempre o mais caro é o melhor para o seu caso. É aconselhável verificar as funções e requisitos de cada um para melhor escolher o modelo para o seu lar ou sua empresa. 14.3-Cabos. A fiação é o que interliga os demais componentes do sistema e promove o fluxo de energia entre eles. Mais uma vez, os tipos de cabos a serem utilizados vão depender do tipo de painel escolhido para o sistema, e da distância entre os componentes (sendo que há uma distância máxima permitida entre dois pontos a serem conectados). Alguns modelos de cabos a serem utilizados no sistema fotovoltaico são os de módulo ou fileira, que garantem proteção contra falhas e curto-circuitos; os cabos principais DC, que ligam o gerador e o inversor, e os cabos do ramal AC, que ligam o inversor à rede receptora. 15-Bloco de condicionamento de potência. 15.1-Inversores. Considerados o “cérebro” do sistema fotovoltaico, os inversores podem carregar baterias caso estejam associados a um gerador, mas sua principal função é a de transformar a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), ajustando a tensão da corrente conforme a necessidade. Mas qual a importância dessa transformação?
  • 18. 26 Os painéis solares fornecem energia ao sistema na forma de corrente contínua, forma na qual as baterias também a recebem e a fornecem. Apesar disso, a maioria dos aparelhos eletrônicos utiliza a energia na forma de corrente alternada, e, por esse motivo, torna-se necessária a utilização dos inversores. Se você quer saber um pouco mais sobre o que são as correntes contínuas e alternadas e sobre o funcionamento de um inversor dentro do sistema fotovoltaico. 15.2-Controladores de carga. O controlador de carga é o componente responsável pela proteção das baterias. É ele que controla o processo de carga e descarga das mesmas, prolongando assim sua vida útil e garantindo uma maior eficiência no armazenamento da energia produzida. Ele funciona de modo que, através de medições de tensão da bateria (para verificar quão cheia ou quão vazia ela está), ele controla a intensidade da corrente que flui para ela. Assim, conforme a bateria se aproxima de sua carga máxima, o controlador reduz a intensidade da corrente. Além de permitir a carga completa da bateria, o controlador também impede seu descarregamento a níveis não seguros, o que poderia prejudicar sua integridade. Algumas características principais dos controladores de carga são: * Proteção contra corrente reversa; * Controle de descarga; * Monitoramento do sistema; * Proteção contra sobre-corrente; * Opções de montagem; * Compensação de temperatura.
  • 19. 27 16-Bloco de armazenamento. 16.1-Baterias. Por fim, as baterias, que são consideradas o pulmão do sistema fotovoltaico, trabalham garantindo o fornecimento de energia para o sistema quando houver pouca ou não houver energia solar (como ocorre em dias nublados ou à noite). Nem todos os sistemas fotovoltaicos necessitam de baterias. É claro que qualquer um vai precisar de uma fonte alternativa de energia para momentos sem luz solar, mas as baterias não são a única opção. Elas serão utilizadas como fonte alternativa para sistemas que não são conectados à rede (off-grid), mas para aqueles que são conectados à rede de energia elétrica (on-grid), é ela que irá suprir a demanda em dias nublados. Há diversos tipos de baterias e nem todas elas podem ser utilizadas no sistema fotovoltaico (como, por exemplo, as baterias de carros). Dentre as permitidas, há diferentes cuidados e aplicações para cada uma, além de preços e tempo de vida útil diferentes entre elas. Além da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não gerar resíduos para além das placas e não causar danos ao meio ambiente, ela é um dos recursos renováveis mais promissores no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a pegada de carbono dos consumidores - estarão minimizando suas emissões ao optar por uma forma de obtenção de energia de baixo potencial danoso. O tempo de retorno do investimento, no sistema fotovoltaico é variável, e depende da quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem do sistema caseiro é a economia: uma vez atingido este tempo de retorno, a conta de energia não precisará mais ser paga. Energia do sol que se transforma em eletricidade “grátis”! Você irá economizar, e uma boa grana pode acabar indo para a poupança em vez de ser gasta sem trazer muitos benefícios.
  • 20. 28 Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham a certificação do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que realizou a implementação da Portaria n.º 357 em 2014, com o objetivo de estabelecer regras para os equipamentos de geração de energia fotovoltaica. Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de energia no Brasil, que são ainda de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se que, com a subida do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos incentivos, mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum. Conclusão. As fontes de energia de origem solar apresentam processo de geração de eletricidade mais simples do que a obtenção de energia através de combustíveis fósseis ou nucleares. A sua utilização de forma distribuída apresenta as vantagens de redução de gastos com os sistemas de transmissão e distribuição, além de permitir desenvolvimento social para localidades não que não são beneficiadas com energia elétrica. O paradigma atual de que o fornecimento de energia deve ocorrer através de linhas de transmissão e distribuição gera uma incoerência, pois existem projetos que visam concentrar a energia solar, naturalmente dispersa, para depois distribuí-la por um sistema interligado, deixando assim de aproveitar seus benefícios. O preço da energia solar é comparado com o valor pago pelos consumidores em suas residências, uma vez que a energia final consumida chega a ser 5 vezes mais cara que o valor cobrado pela usina convencional. O custo de implantação de um sistema solar isolado pode chegar a ser 50 vezes o valor de uma pequena central hidrelétrica de mesma capacidade, entretanto, fazendo o cálculo considerando a energia gerada durante a vida útil do equipamento solar de aproximadamente 30 anos, é obtido o valor correspondente à 10 vezes o custo da energia entregue ao consumidor. Ao considerar um sistema interligado à rede, a relação passa de 10 para 3. Ao serem agregados os impostos, custos ambientais e sociais, a energia solar fotovoltaica passa a ser, em um futuro breve, economicamente competitiva.
  • 21. 29 11-Referencias 1-Instituto Newton C. Braga - (http://www.newtoncbraga.com.br ) 2-Wikipédia - ( https://pt.wikipedia.org ). 3-Neosolar - (https://www.neosolar.com.br ) . 4-Revista Saber Eletrônica edição de Agosto de 2001. 5- Ecycle (https://www.ecycle.com.br). 6- Portal Energia (https://www.portal-energia.com)
  • 22. 30