Placas Solares e-book 1
Índice 04. A Placa Solar 22. Produção de Energia Solar a noite 12. Como funciona a Placa Solar 26. Painéis Fotovoltaicos Monocristalino e Policristalino 16. Fatores que Influenciam na Eficiência da Placa Solar 32. Painéis Solares Filme Fino e Solar Híbrido 20. Produção de Energia Solar em dias nublados 38. Mitos e Verdades sobre a Placa Solar 2 3
A Placa Solar A placa solar é um equipamento essencial para a geração de energia solar e muitas pessoas ainda têm dúvidas e curiosidades sobre ela. Conhecida também como painel fotovoltaico, este equipamento tem funcionamento simples e já está bastante difundido em alguns países europeus e também nos Estados Unidos. Painéis solares são, basicamente, dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia elétrica. A composição de um painel solar consiste em células fotovoltaicas, que têm a propriedade de absorver a energia solar e gerar a eletricidade em duas camadas opostas. A sua capacidade de geração de energia está diretamente ligada à exposição solar, isto é, quanto maior for a radiação solar e maior for o tempo de exposição do painel a ela, maior será a geração de energia. É por isso que, geralmente, a instalação dos módulos é feita em lajes e telhados, onde a exposição solar é maior e há pouca possibilidade de sombreamento. Com o aumento da demanda por esta fonte de energia limpa no Brasil, é importante conhecer sobre esse equipamento, pois ele é fundamental em um sistema de energia solar. Neste e-book, preparamos um compilado com as principais informações sobre os painéis fotovoltaicos. Leia e tire suas dúvidas! 4 5
Como saber quantas placas preciso instalar? Para ter essa informação de maneira exata, é necessário que seja feita uma avaliação técnica na sua residência. Para fazer esse cálculo, os técnicos e engenheiros levam em conta o quanto de energia você quer gerar. Para entender o funcionamento do sistema de energia solar é preciso conhecer todos os componentes desse sistema. Para iniciar o e-book, falaremos um pouco mais sobre a placa solar, também conhecida como painel fotovoltaico, que é responsável por captar a luz do sol. Além disso, ainda existem outros fatores que influenciam na geração de energia além da quantidade de placas, como: local de instalação, inclinação do telhado, grau de insolação etc. Um sistema pequeno com 6 módulos fotovoltaicos produz, aproximadamente, 170 kwh/ mês, por exemplo. Elas danificam o telhado? Na verdade, a placa solar ajuda a preservar o telhado. É importante ressaltar que se houver algum problema com o local e for necessário realizar uma obra, elas são facilmente removidas. Como elas funcionam? As placas solares usadas num sistema de energia solar conectado à rede elétrica são estruturas formadas por células de silício policristalinas. Elas podem ser instaladas no telhado de uma casa, em uma cobertura ou até mesmo no chão. Sua superfície é composta de células solares que, ao absorver as partículas da luz do sol, provocam uma descarga elétrica gerando corrente contínua ou seja, eletricidade. 6 7
É necessário realizar alguma manutenção? Elas não possuem partes móveis, não precisam de manutenção constante e duram até 25 anos. Além disso, a própria chuva se encarrega de limpá-las. Posso usar uma placa solar apenas para o ar condicionado? A melhor forma de utilizar a energia solar no Brasil é através da instalação de um sistema solar conectado à rede elétrica. Assim você economiza na conta de energia como um todo. É possível removê-las para outra residência? As placas são facilmente removidas. É possível retirar um sistema de energia solar já instalado e colocar em outro local. Assim como é possível adicionar mais módulos a um sistema já instalado. Para remover um sistema já instalado ou aumentar a sua potência, basta em contato com uma empresa de energia solar, que irá avaliar o novo projeto e as novas condições de instalação. A possibilidade de instalar um painel solar apenas para um eletrodoméstico, como o ar condicionado por exemplo, não é muito vantajosa, pois seria um sistema alimentado por baterias, o que torna o tempo de retorno do investimento muito longo. 8 9
Sistema de energia solar instalado pela Enel Soluções com geração estimada de 422kWh/mês. 10 11
Como funciona a Placa Solar? As placas solares usadas para o aquecimento de água absorvem a energia do sol e a transformam em calor. Esta ação é a captação de energia térmica. Já as placas usadas nos sistemas de energia solar conectados à rede, que usam a energia solar para suprir a demanda energética de casas e empresas, são compostas de células fotovoltaicas, feitas de materiais semicondutores, como o silício. Essas células fotovoltaicas geram uma descarga elétrica quando há a incidência de raios solares, ou seja, elas têm a capacidade de gerar energia elétrica e não calor. 12 13
O efeito fotovoltaico dessas células faz com que elas absorvam a energia do sol, fazendo a corrente elétrica fluir entre duas camadas com cargas opostas. Quando as partículas da luz solar (fótons) colidem com os átomos dessas células, provocam o deslocamento dos elétrons, gerando uma corrente elétrica. Isso acontece durante todo o dia, enquanto houver luz solar. Para converter essas descargas elétricas geradas pelas placas fotovoltaicas é necessário o uso de um inversor de frequência, que irá alterar a frequência de energia gerada pelo sistema solar para que seja compatível à usada na rede elétrica de uma casa ou empresa. A energia gerada pelas placas está em corrente contínua e a energia usada em sua casa, por exemplo, deve estar em corrente alternada. Já falamos sobre o inversor aqui. Quanto maior for a incidência de luz solar nas placas, maior será a geração de energia. O Brasil é privilegiado nesse ponto, pois a maior parte de sua superfície territorial possui alto potencial para captação de energia solar. É por isso que a energia solar é uma alternativa tão interessante e viável. 14 15
Você sabia que alguns fatores influenciam diretamente na eficiência da placa solar? A inclinação do telhado e a irradiação solar na área de instalação são algumas destas condições que influenciam na eficiência das placas solares. 16 17
A seguir, listamos mais itens importantes: Orientação Uma das recomendações é a instalação dos painéis fotovoltaicos voltados para o Norte, como mostra a figura acima: o sol nasce no Leste, sobe inclinando-se ao Norte e se põe no Oeste. Se você não possui uma área voltada para esta direção, não se preocupe: a perda de geração solar não é tão grande assim. Irradiação Solar A geração solar varia de acordo com o tempo. Quanto mais sol, mais irradiação incide sobre o painel e, consequentemente, mais energia seu sistema gerará. Limpeza Inclinação Outra informação interessante é que, para obter maior eficiência, a inclinação do painel deve ter o ângulo igual ao da latitude do local. Por exemplo, a latitude do Rio de Janeiro é 22º, portanto a melhor posição possível para um painel fotovoltaico neste local é de 22º de inclinação. É importante que as placas estejam limpas e livres de folhas e outros materiais. Este tipo de manutenção não requer muito trabalho: uma limpeza com água de duas a três vezes ao ano é suficiente para manter seu sistema em pleno funcionamento. 18 19
O que acontece com a produção de energia solar em dias nublados? A possibilidade de geração de energia solar em dias nublados ainda causa espanto, mas a possibilidade existe. Em dias parcialmente nublados ainda há a geração de energia. Vale lembrar que, apesar de sempre haver geração de eletricidade sob a luz do dia, sua intensidade pode ser menor em razão do grau de insolação. Até mesmo com tempo chuvoso, a claridade existente produzirá energia. 20 21
O que acontece com a produção de energia solar a noite? A imagem a seguir mostra a compensação de créditos diários baseados em um consumo médio residencial e na geração média de energia solar durante a noite: 22 23
Consumo efetivo kwh 6 Créditos de Energia Geração consumida instantaneamente Consumo pela distribuidora Crédito acumulado 5 Compensação de créditos 4 3 2 1 0 6 18 24 Horas do dia Ou seja, a energia solar gerada é utilizada na hora em que é produzida. À noite, o sistema deixa de gerar energia elétrica devido à ausência do sol. No entanto, sempre que houver excedente de energia gerada pela luz solar, a mesma é armazenada na rede elétrica, gerando descontos na sua conta independentemente do período do dia. Durante o dia: O consumo é instantâneo e o excedente em kwh é transferido para a distribuidora; Durante a noite: Utilização dos kwh gerados e não consumidos. No fim das contas, você paga para a distribuidora a energia consumida da rede elétrica menos o que foi produzido por você. Vale lembrar que sempre há geração de eletricidade sob a luz do dia, porém a sua intensidade pode ser menor em razão do grau de insolação. 24 25
Painéis Fotovoltaicos Monocristalino & Policristalino Com a popularização da energia solar, aumenta o interesse e a curiosidade dos consumidores em conhecer o procedimento de produção de energia a partir de painéis fotovoltaicos. Existem alguns tipos de painéis, os dois mais populares são os compostos por células monocristalinas e policristalinas. 26 27
Painel Solar Monocristalino Esse é o painel pioneiro na geração de energia solar. Construído por células monocristalinas de silício, este componente possui alto grau de pureza, logo, sua produtividade elétrica é consideravelmente elevada, com uma base de 14%, podendo chegar em até 21%. Dessa forma, o painel solar monocristalino carrega a maior eficiência entre todas as técnicas disponíveis no mercado. Sua aparência é de fácil reconhecimento, em vista de sua cor uniforme, característica marcante da pureza do material no qual é fabricado. As células são arredondadas e produzidas a partir de um único cristal de silício, cortado em lâminas individuais. O painel tem uma grande durabilidade, com vida útil de 25 anos e tem boa performance em dias nublados. Painel Solar Policristalino Nesse tipo de painel, as células são formadas por diversos cristais. Também contém silício em sua composição, mas sua produção é feita a partir da fundição dos cristais do elemento em blocos, proporcionando a formação de inúmeros cristais. O custo de sua fabricação é inferior ao do painel monocristalino, isso decorre da menor quantidade de energia requerida para sua criação, consequentemente há um barateamento desse tipo de painel. Sua forma é quadrada, com as células fatiadas em formato retangular. No quesito eficiência, o painel policristalino fica em segundo lugar, com cerca de 13% a 16%. Desta forma, é uma das tecnologias mais vantajosas e adotadas por novos usuários, trazendo rentabilidade na relação custo-benefício. Além disso, compartilha da mesma vida útil do painel monocristalino, 25 anos. 28 29
e-book placa solar Enel Soluções painel solar policristalino. 30 31
Painéis Solares Filme Fino & Solar Híbrido A ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estimou para o ano de 2016 um crescimento de 300% na implementação de novos sistemas particulares de geração de energia solar. Por isso é importante tirar suas dúvidas sobre os tipos disponíveis de placas solares, para que não haja dúvidas na hora da instalação. Painel Solar Filme Fino Alta sensibilidade e tecnologia são propriedades do painel de filme fino. De maneira geral, este modelo possui boa performance em áreas com pouca luminosidade solar, baixo custo, e contém alta flexibilidade em suas películas. É indicado para uso vinculado a outras superfícies, por exemplo, metais ou vidros. O painel solar filme fino, pode ter custo-benefício inferior, já que é necessário que seja instalado em uma maior área, consequentemente requer um número maior de materiais. 32 33
Ele pode ser constituído por 4 variações existentes de materiais: Telureto de cádmio (CdTe): Este modelo é comumente usado para abastecer setor de grandes usinas e campos solares. Sua eficiência gira em torno de 9% a 11%, isto se dá, porque o elemento telureto de cádmio é uma das melhores escolhas, quando se fala em relação de custo e eficiência do painel. Silício amorfo (a-si): Este tipo é manufaturado por meio da técnica de empilhamento, ou seja, através do arranjo de múltiplas camadas de células solares de silício amorfo. O painel a-si pode ser encontrado em empreendimentos de menor escala, uma vez que sua eficiência energética é aproximadamente entre 6% a 9% e seu processo de empilhamento necessita de um investimento maior. Células fotovoltaicas orgânicas (OPV): Tipo de polímero utilizado nas células solares, que concede a absorção de luz e transporte das cargas responsáveis por produzir eletricidade pela luz solar. Os graus de eficiência variam de acordo com a área ocupada pelas placas, em outras palavras, as placas de OPV tem melhor performance em projetos de grande escala. Ademais, ele se torna notório por ser altamente flexível e de baixíssimo custo. Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS): Os melhores níveis de eficiência para a categoria de filme fino estão contidos no painel CIS / CIGS. A produtividade é de 10% a 13% e a quantidade de cádimo em sua composição é reduzida, diminuindo a toxidade do equipamento. 34 35
painel solar híbrido. Painel Solar Híbrido Última inovação no mercado de painéis solares, os painéis híbridos apresentam uma série de benefícios. Contudo, este modelo ainda não está sendo comercializado em vista dos estudos e aprimoramentos que cercam a produção do material. Atualmente sua eficiência é superior a todos os painéis já apresentados, ele atinge 23% em sua performance. Sendo que esse valor pode crescer se o equipamento for implementado em áreas menores. O diferencial do painel híbrido está em muitos aspectos, porém o ponto crucial para a realidade brasileira, é a possibilidade de produção de mais energia para períodos com alta temperatura solar. 36 37
Mitos & Verdades sobre a Placa Solar A placa fotovoltaica gera energia sozinha? mito Muitas pessoas ainda têm dúvidas sobre este importante componente do sistema de energia solar. Aqui desvendaremos alguns mitos interessantes sobre a placa solar. O painel solar gera energia elétrica, mas somente ele não é capaz de abastecer uma residência ou empresa. Isso porque os painéis geram energia em corrente contínua, que não é compatível com a que usamos em casa. Por isso é preciso de cabos conectores e de um inversor de frequência, que converterá essa energia em corrente alternada, equalizando com a energia usada em casa. 38 39
A placa solar gera energia em dias nublados? verdade Em dias parcialmente nublados ainda há a geração de energia. Vale lembrar que, apesar de sempre haver geração de eletricidade sob a luz do dia, sua intensidade pode ser menor em razão do grau de insolação. Até mesmo com tempo chuvoso a claridade existente produzirá energia. Depois de instalada, não pode ser retirada. mito É possível retirar as placas solares, assim como todos os equipamentos que compõem o sistema de energia solar e instalar em outro local. Para isso, é preciso apenas reformular o projeto para garantir que ele se adeque às necessidades do novo local de instalação. Assim, caso o proprietário do sistema se mude e queira levar o sistema, é possível. 40 41
Posso instalar as placas sozinho(a)? mito A placa solar pode durar até 25 anos. verdade Num sistema de energia solar conectado à rede, você não deve tentar instalar os seus painéis solares sozinho a não ser que você seja um técnico ou um engenheiro experiente. O acompanhamento de uma empresa ou profissional especializado é importante para elaborar o seu projeto e analisar o melhor local e as melhores condições de instalação. Caso a instalação seja feita no telhado, que é o modo mais usual, o uso de equipamentos de segurança é fundamental, pois a altura é um complicador. Além disso, para conectar o sistema de energia solar na sua casa ou empresa é preciso uma autorização da distribuidora de energia local e somente engenheiros e eletrotécnicos podem fazer esta solicitação. A maioria dos painéis fotovoltaicos têm garantia de vida útil de 25 anos, com um funcionamento de, no mínimo, 80% da capacidade de geração do equipamento. É importante verificar se a garantia é apoiada por uma entidade idônea que deverá cumprir as leis de proteção do consumidor caso haja alguma falha no desempenho da sua placa solar. A Enel Soluções possui um Centro de Pesquisa e Tecnologia na Catania, Itália, responsável por manter o alto padrão de qualidade homologando todos os fornecedores. 42 43
www.enelsolucoes.com.br 44