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Entenda tudo sobre os sistemas conectados à rede e como a legislação vigente pode te ajudar a economizar
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.
Portanto, para a instalação dessa tecnologia, é importante entender os sistemas fotovoltaicos de energia solar on-grid (conectados à rede) e energia solar off-grid (isolados).
O que é energia solar?
Para entender mais sobre a energia solar on-grid é necessário compreender tudo sobre energia solar. No geral, a energia solar refere-se à conversão de radiação solar em eletricidade ou energia térmica, tendo o Sol como fonte. Assim, ela pode ser dividida em três tipos: energia fotovoltaica, heliotérmica e fototérmica.
A energia solar fotovoltaica trata-se da conversão de radiação solar diretamente em eletricidade. Esse processo se dá pelo uso de uma célula fotovoltaica, feita de silício. O conjunto dessas células, associadas em série ou paralelo, forma um painel de energia solar, principal componente do sistema fotovoltaico. Da mesma forma, o conjunto de painéis solares forma um gerador fotovoltaico.
Por outro lado, a energia heliotérmica é caracterizada pelo uso de coletores, que captam a radiação solar e a convertem em calor. Esse calor é usado para aquecer um fluido e, a partir da movimentação de turbinas pelo seu vapor, a eletricidade é gerada.
Já a energia fototérmica refere-se à captação de luz solar para aquecer a água de residências e prédios por meio de placas e um aquecedor solar.
O que são sistemas fotovoltaicos?
Um sistema fotovoltaico é um modelo em que os componentes de seu kit funcionam de forma a realizar a conversão de radiação solar 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.
Apesar de alguns incentivos à utilização da energia fotovoltaica, que é um 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. Algumas das respostas a estas perguntas podem ser encontradas em nossa matéria:
Para decidir como proceder em relação à compra dos componentes para seu sistema próprio de energia, a primeira coisa que se deve saber é que existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos: os isolados da rede ou autônomos (off-grid), e os que são o foco desta matéria: os conectados à rede de energia (chamados on-grid ou grid-tie).
Sistemas isolados (off-grid)
O sistema off-grid é caracterizado por não estar conectado à rede de distribuição de energia elétrica. Ele é usado para propósitos específicos e pequenos, como bombeamento de água e iluminação pública. Dessa maneira, a energia excedente gerada é armazenada em baterias e utilizada em momentos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar.
Sistemas conectados (on-grid/grid-tie)
A energia solar on-grid é conectado à rede pública de energia elétrica que abastece a população, podendo ser utilizado em residências ou empresas (geração distribuída). Eficientes, estes sistemas requerem os seguintes componentes para garantir seu pleno funcionamento:
- Bloco gerador: painéis solares; cabos; estrutura de suporte.
- Bloco de condicionamento de potência: inversores on-grid
Mas, o que significa inversor on-grid? Os inversores possuem neste caso, além da função de transformar a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), a função de sincronizar o sistema com a rede pública.
Como a energia solar on-grid funciona?
Sistemas on-grid precisam, necessariamente, estar conectados à rede convencional de energia elétrica para funcionarem, pois não possuem baterias (não realizando então o armazenamento da energia produzida), é a rede elétrica que irá suprir a necessidade de energia da residência em momentos onde a demanda é maior que a produção.
Com isso, o custo da energia cobrado nas contas de luz do consumidor-produtor equivale apenas à diferença entre o consumo e a produção (sistema conhecido como net-metering), ou seja: é cobrada somente a quantidade de energia que o consumidor utilizou e que foi oriunda da rede elétrica como suporte à energia produzida por seu sistema fotovoltaico.
Quais as vantagens da energia solar on-grid?
Em casos em que a produção é maior que a demanda da residência (por exemplo, à noite), o excesso de energia gerada é enviado à rede, sendo convertido em créditos financeiros que podem ser abatidos dentro de até 60 meses. Outro ponto interessante é que estes créditos podem ser utilizados por outras unidades consumidoras, desde que possuam o mesmo titular e façam parte da mesma concessionária que concede os créditos ao consumidor.
Para este caso de produção além da demanda, o relógio medidor de energia elétrica da residência gira no sentido contrário. Já para o primeiro caso, em que é necessário o apoio da rede elétrica convencional para suprir a demanda energética da residência, o medidor gira mais devagar, em comparação à velocidade que teria caso a rede fosse a única fonte de energia utilizada. Vale lembrar que, para que funcione, o medidor deve ser apropriado para que contabilize o fluxo de energia em ambos os sentidos.
Totalmente dependente da rede, o sistema não funciona quando não há eletricidade, evitando acidentes no caso de manutenções da rede elétrica realizadas pelas concessionárias. Em momentos de queda de energia, o inversor interrompe a injeção de eletricidade na rede, voltando a funcionar apenas alguns minutos após o retorno da energia.
O mecanismo de compensação de energia
Todas as condições gerais aqui citadas para a utilização do sistema on-grid e do mecanismo de compensação da energia são ditadas pela resolução normativa nº 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), de 17 de abril de 2012. Agora a aplicação residencial também está se tornando cada vez mais comum. Depois dessa resolução sobre a energia solar distribuída, podemos agora gerar nossa própria energia elétrica de fontes renováveis ou de cogeração qualificada, além de receber créditos sobre o excedente produzido.
A geração menor é chamada de microgeração (inferior a 75 kW) e de minigeração (superior a 75 kW) distribuída. Isso incentivou o investimento de residências em painéis fotovoltaicos, pois proporcionam independência energética, causam menos impactos no meio ambiente e podem até gerar lucros. Além de gerar energia elétrica, as placas solares podem servir para o aquecimento de água, o que também traz uma economia de eletricidade ou gás.
Outra resolução da Aneel (687/2015) incentiva a utilização de energia solar em prédios. A geração compartilhada é realizada por múltiplas unidades consumidoras, como é o caso dos condomínios. A energia elétrica gerada será compartilhada entre todos os apartamentos e também nas áreas comuns. Saiba mais na matéria “Implantação de sistema de energia solar em condomínios: é viável?“.
Lei 14300/22
Em 2022, foi sancionada a lei 14300 de energia solar que regula a geração de energia solar no Brasil, instituindo, também, o Marco Legal para a mini e microgeração dessa energia. Ela estabelece diretrizes para instalação, taxação, potência máxima e geração de energia compartilhada para energia solar residencial e fazenda de energia solar.
A lei determina que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) é responsável por oferecer um formulário-padrão para solicitação de mini e microgeração distribuída e todas as informações necessárias para a elaboração do projeto solar ao consumidor.
O Marco Legal da Micro e Minigeração de Energia passou a taxar os créditos de energia, antes não taxados, para cobrir despesas da distribuidora com infraestrutura e investimentos. Além disso, essa lei criou o Programa de Energia Renovável Social (PERS), que tem como objetivo criar um financiamento de energia solar e de outras fontes renováveis para consumidores de baixa renda.
Para potência máxima, foi estabelecido um limite de até 3 MW para fontes não despacháveis (em que a energia não pode ser armazenada), e até 5 MW para fontes despacháveis (em que a energia pode ser acionada a qualquer momento, por ser armazenada).
O que contém em um kit de energia solar?
Um kit de energia solar geralmente contém alguns componentes essenciais para a instalação, que são separados em três blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento.
Bloco gerador: painel solar, cabos, estrutura de suporte.
Bloco de condicionamento de potência: inversor solar, ou microinversor solar e controladores de carga.
Bloco de armazenamento: baterias.
O gerador de energia solar é uma das partes mais importantes do sistema.
Como a placa solar funciona?
Para compreender como funciona a energia solar, é essencial saber a função da placa solar. Formado por um conjunto de células fotovoltaicas, a placa possui elétrons que, ao serem atingidos pela luz solar, agitam-se, formando uma corrente elétrica. Dessa maneira, a eletricidade é gerada por meio do efeito fotovoltaico.
Ao serem instalados, os painéis devem estar posicionados de forma a receber a maior quantidade de energia solar possível, que é calculada a partir dos dados de irradiação solar e irradiância solar do local.
Os painéis solares também podem ser fabricados em outros modelos para suprir diferentes necessidades, como na forma de telha solar, ou telha fotovoltaica, na forma de refletor de energia solar e como lâmpada de energia solar. Dessa maneira, o preço da placa solar varia em relação a sua forma e composição.
Tipos de placas solares
A instalação de energia solar se dá por meio de placas, que compõem o bloco gerador. A placa solar monocristalina caracteriza-se por suas células fotovoltaicas de coloração preta com bordas arredondadas. Cada célula é constituída por um cristal inteiro de silício, o que torna essas células mais potentes que as placas solares policristalinas. Para a produção do painel solar monocristalino, a solidificação do silício deve ser feita cuidadosamente, o que encarece o custo desse painel fotovoltaico.
A placa solar policristalina, no entanto, é uma placa de energia solar com a vida útil de 25 a 35 anos, suas células fotovoltaicas têm a cor azul e bordas retas. Sua resistência ao aumento de temperatura é maior e suas células são feitas de vários cristais de silício fundidos, o que diminui a eficiência do painel solar.
Qual a diferença entre placas monocristalinas e policristalinas?
A principal diferença entre as placas monocristalinas e policristalinas está no modo de produção e composição de suas células de silício (Si), bem como na quantidade de quilowatts-horas produzidos. Enquanto a primeira produz mais eletricidade por metro quadrado, a última produz menos. Isso significa que são necessários mais painéis solares policristalinos para gerar a mesma quantidade de energia elétrica produzida por painéis monocristalinos. Assim, o preço do painel solar pode variar de acordo com a forma de manipulação do silício.
No entanto, isso não significa que o painel solar policristalino é de qualidade inferior. Tudo depende da demanda energética, quantidade de espaço disponível, preferência de cor e poder econômico do cliente.
Vantagens e desvantagens do uso de energia solar
O uso do sistema de energia fotovoltaica resulta em diversas vantagens para o consumidor e o meio ambiente. Os benefícios da energia solar para o consumidor envolvem a valorização do imóvel, independência energética, retorno do investimento e baixo custo de manutenção da usina solar. Nessa perspectiva, destacam-se também as vantagens para o meio ambiente devido ao fato de sua fonte ser renovável, inesgotável e limpa.
Por outro lado, a energia solar possui um alto custo de implantação e baixa eficiência (de 10% a 25%). Da mesma forma, é importante ressaltar os impactos ambientais causados pelos resíduos de silício e sua mineração, bem como a destinação final de painéis usados, que não possuem uma reciclagem de painel solar acessível.
Apesar de seu alto custo de instalação, empresas de energia solar são as mais promissoras para o futuro e as que recebem mais investimentos. Além disso, este tipo de energia é um dos mais fáceis de ser implantado nos próprios estabelecimentos que querem reduzir suas emissões de CO2.
O Sol pode ser considerado uma fonte de energia limpa?
O Sol, estrela central do Sistema Solar, pode ser considerado uma fonte de energia limpa, já que seu uso não libera resíduos prejudiciais ao meio ambiente diretamente, apesar de gerar resíduos das placas fotovoltaicas. Mas, então, a energia solar é renovável ou não renovável? Ela é considerada uma energia renovável, pois a fonte dos painéis da usina fotovoltaica, ou solar, não esgota.
