Entenda tudo sobre os dispositivos que compõem o sistema 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.

Bloco gerador

Painéis solares

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".

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.

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. Para saber mais a respeito, clique aqui.

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.

Todos os condutores devem ser feitos de cobre, com isolamento termoplástico. Veja mais aqui.

Bloco de condicionamento de potência

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?

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, clique aqui. 

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.

Saiba mais a respeito clicando aqui.

Bloco de armazenamento

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.

Leia mais sobre as baterias do sistema fotovoltaico clicando aqui.

Se quiser saber mais sobre como instalar o sistema fotovoltaico em sua casa, clique aqui.

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.

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.

Veja também:

• O que é energia solar e como funciona o processo de geração de eletricidade via radiação solar?
• Baterias: o pulmão do sistema solar fotovoltaico
• Painéis solares fotovoltaicos: conversores da luz do sol em energia elétrica
• Energia solar residencial: tipos de sistema, vantagens e como fazer acontecer
• Implantação de sistema de energia solar em condomínios: é viável?