Imagem de Zbynek Burival no Unsplash
O painel solar policristalino é um tipo de placa de energia solar que tem como função converter a radiação solar em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Criada como uma estratégia para diminuir os custos da fabricação das placas solares, a placa solar policristalina possui células fotovoltaicas compostas por grãos de silício (Si) fundidos. Isso significa que o processo de produção dela é simples e, consequentemente, mais barato em relação a outros tipos, como a placa solar monocristalina.
Para entender melhor o que são os painéis solares policristalinos, é necessário compreender tudo sobre energia solar, como os tipos de energia solar funcionam e, principalmente, o que é energia fotovoltaica e como ela funciona.
Essa energia refere-se à conversão de radiação solar em eletricidade ou energia térmica, tendo o Sol como fonte de energia solar. Assim, ela pode ser dividida em três tipos: energia fotovoltaica, heliotérmica e fototérmica.
Analisando o que é energia fotovoltaica, pode-se dizer que 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.
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.
O gerador de energia solar é uma das partes mais importantes do sistema.
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. Assim, esses créditos podem ser utilizados quando a irradiação solar não for suficiente para suprir a demanda.
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 taxa 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.
A placa solar policristalina é caracterizada por suas células solares de coloração azul e bordas retas. A eficiência energética dos painéis policristalinos pode chegar de 13% a 16%. Isso acontece por causa de sua composição, em que os elétrons possuem menos espaço para se moverem livremente. Assim, sua eficiência diminui em comparação com as placas monocristalinas.
Além disso, o coeficiente de temperatura desse painel fotovoltaico é alto. O coeficiente indica o quanto a eficiência do painel é afetada pelo aumento de temperatura. Dessa forma, o painel é afetado pelo calor, diminuindo sua eficiência em dias mais quentes. Apesar disso, devido ao avanço da tecnologia, há painéis monocristalinos e policristalinos com o coeficiente de temperatura igualmente baixos.
Logo, a instalação de energia solar com o painel solar policristalino é indicada para quem dispõe de bastante espaço livre e quer gastar menos na implantação de energia solar.
Em primeiro lugar, é preciso extrair o silício puro do dióxido de silício (SiO2). Assim, o silício é derretido para ser separado do oxigênio.
No entanto, essa separação ainda não o deixa puro o suficiente para usá-lo em placas solares. Dessa forma, o segundo passo é o processo de purificação, em que o silício é exposto ao gás de ácido clorídrico (HCl) em um reator. Depois, o produto formado passa pelo processo de destilação até a purificação total.
Assim, o silício derretido é girado para se resfriar. Diferentemente da placa monocristalina, a placa policristalina não recebe um monocristal de silício, responsável pela aparência homogênea da célula. Logo, a placa policristalina é apenas resfriada e seus átomos de silício são cristalizados livremente, o que diminui um pouco a eficiência do painel.
Quando o lingote de silício estiver totalmente resfriado, ele é cortado em finas fatias (wafers) de mais ou menos 0.3 mm. Assim, a superfície recebe uma camada para evitar que os raios de Sol sejam refletidos, porque essa reflexão diminui a eficiência do painel.
Após isso, as lâminas passam por um processo de dopagem para a criação de camadas Tipo-P e Tipo-N. Tais camadas servem para possibilitar a condutividade de eletricidade pela superfície do das células. Finalmente, elas são colocadas em um painel solar.
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.
Além disso, a vida útil do painel solar monocristalino é de 25 a 45 anos, e suas células fotovoltaicas têm a cor preta e seu coeficiente de temperatura é menor.
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 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, 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.
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.
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.
Sancionado em 2022, 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).
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