Energia renovável. Imagem de fietzfotos em Pixabay
O painel fotovoltaico é um dos principais componentes do sistema solar fotovoltaico, cuja função é transformar a energia solar em energia elétrica. Entenda mais sobre o funcionamento de uma das energias renováveis mais difundidas no Brasil.
A energia solar pode ser divida em três sistemas diferentes, sendo eles o sistema fotovoltaico, heliotérmico e fototérmico. A energia fotovoltaica trata-se da conversão direta de radiação solar em energia elétrica. Isso acontece por meio de células fotovoltaicas, compostas por materiais semicondutores, como o silício (Si).
Essa energia diferencia-se da heliotérmica e fototérmica, que têm como função alimentar turbinas elétricas e aquecer fluidos de estabelecimentos, respectivamente.
Formado por um conjunto de células fotovoltaicas, o painel possui elétrons que, ao serem atingidos pelos fótons da luz solar, agitam-se e são forçados a tomarem uma direção, formando uma corrente elétrica. Dessa maneira, a eletricidade é gerada por meio do efeito fotovoltaico.
O painel pode ser utilizado sozinho ou pode ser conectado em outros para formar um sistema elétrico maior. Assim, os sistemas fotovoltaicos podem ser construídos para atender praticamente qualquer necessidade de energia elétrica, pequena ou grande.
Ao serem instaladas, as placas fotovoltaicas devem estar posicionadas de forma a receber a maior taxa de energia solar possível, que é calculada a partir dos dados de irradiação solar no Brasil e irradiância solar do local.
O preço de um painel fotovoltaico pode variar muito de acordo com o material utilizado para a produção das placas. Da mesma forma, na maioria dos casos, um painel não é suficiente para suprir a demanda energética de um estabelecimento. Logo, o preço também pode ser influenciado pela quantidade necessária de painéis e a mão de obra inclusa.
Os painéis fotovoltaicos também podem ser fabricados em outros modelos para suprir diferentes necessidades, como na forma de telha solar (ou telha fotovoltaica), refletores de energia solar e lâmpadas de energia solar. Dessa maneira, o preço da placa solar varia em relação ao seu formato e composição.
O conceito de painel solar pode ser utilizado para se referir de uma forma geral a painéis pertencentes a qualquer tipo de sistema. No entanto, ele também é usado para descrever painéis do sistema fototérmico, que têm como função converter a radiação solar em calor.
Por outro lado, um painel fotovoltaico tem a função exclusiva de captar a luz solar e convertê-la em eletricidade para suprir uma demanda energética. Dessa forma, os dois termos frequentemente são confundidos por suas diferentes formas de uso.
Um kit de energia solar geralmente contém alguns componentes essenciais para a usina solar, 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.
Um sistema fotovoltaico aponta o modelo em que o kit de energia solar fotovoltaico deve seguir na sua instalação. Existem dois modelos que se diferenciam pela conexão com a rede de distribuição de energia elétrica.
O sistema off-grid de energia solar, também chamado de sistema autônomo ou isolado, não é 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 solar off-grid excedente gerada é armazenada em baterias e utilizada em momentos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar.
O sistema on-grid de energia solar, também chamado de grid-tie, compreende um sistema que precisa estar conectado à rede de distribuição de energia elétrica (geração distribuída), tendo o inversor solar on-grid como principal diferencial. Dessa forma, o kit solar on-grid não dispõe de bateria para o armazenamento de eletricidade e o inversor solar, ou inversor on-grid, tem a função de sincronizar com a rede pública.
Com essa função, toda energia solar on-grid excedente é mandada para a rede elétrica da distribuidora de energia, sendo convertida em créditos de energia. Desse modo, esses créditos podem ser utilizados quando a irradiação solar não for suficiente para suprir a demanda.
A instalação de energia solar se dá por meio de placas, que compõem o bloco gerador. O painel solar monocristalino 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 da placa solar monocristalina, 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 útil de 25 a 35 anos.
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.
O uso do sistema de energia fotovoltaica resulta em diversas vantagens para o consumidor e para 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.
A lei 14300/22 de energia solar foi feita para regular 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.
Essa lei também determina que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) é responsável por oferecer um formulário padrão para a 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 foi sancionado em 2022 e 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).
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