Imagem por Alex Bierwagen, disponível no Unsplash
O sistema fotovoltaico é um sistema elétrico que produz energia a partir de uma fonte de energia renovável e inesgotável: o Sol. Esse tipo de sistema pode ser de dois tipos, o sistema fotovoltaico off-grid e o sistema fotovoltaico on-grid. Entenda a diferença entre eles e como funcionam para que você possa escolher o mais adequado para reduzir o valor da sua conta de luz.
Um painel fotovoltaico, também conhecido como painel solar, contém uma série de células fotovoltaicas capazes de absorver a luz do Sol e converter a energia solar em eletricidade.
Estas células são feitas com um material semicondutor, como o silício, que transmite energia. Quando o semicondutor do painel absorve a luz solar, os elétrons são deslocados e conduzidos pelo semicondutor. Esse deslocamento de elétrons carrega uma carga negativa em direção à superfície superior da placa solar, criando um desequilíbrio de carga entre a superfície superior e inferior. Esse desequilíbrio nas placas solares é o que gera uma corrente elétrica.
Tratando-se de um sistema de energia solar residencial, a corrente gerada é coletada em cabos para então ser imediatamente utilizada, armazenada em baterias ou transmitida à rede de energia elétrica, a depender do tipo de sistema fotovoltaico. Porém, a energia produzida pode ser utilizada no abastecimento da rede elétrica em larga escala, como acontece em usinas solares.
Sistemas off-grid (isolados da rede ou autônomos) são aqueles desenhados de forma a armazenar a energia produzida em baterias para garantir a continuidade do fornecimento de energia elétrica quando não há disponibilidade de luz solar, ou seja, à noite. Assim, esse tipo de sistema funciona de forma independente da rede de distribuição de energia elétrica.
São compostos por painéis solares, cabos e estruturas de suporte, que compõem juntos o bloco de geração de energia; inversores e controladores de carga, que formam o bloco de condicionamento de potência; e as baterias propriamente ditas, que são do bloco de armazenamento.
Utilizado para propósitos específicos e locais, como bombeamento de água, eletrificação de cercas e postes de luz, os sistemas de pequeno porte possuem capacidade energética que varía entre 1,5 kilowatt-pico (kWp) e 20 kWp e os grandes, de 20 kWp a 1 MWp.
Dessa forma, como as baterias são a fonte de energia reserva do sistema, deve-se pensar em adquirir baterias com espaço de armazenamento de energia suficiente para manter a residência, tendo como base a demanda da casa e as condições climáticas locais. Dessa forma, em lugares com pouca incidência de luz, a bateria deverá possuir a capacidade de armazenar grandes quantidades de energia nos momentos de insolação, para que possa utilizá-la nos períodos sem luz.
Também chamado de grid-tie ou de geração distribuída, ele é um sistema de energia solar fotovoltaica conectado à rede de energia elétrica. São mais eficientes que os sistemas off-grid e dispensam a utilização das baterias e dos controladores de carga, o que faz com que seu kit tenha um preço mais baixo.
No caso de sistemas on-grid, os inversores terão, além da função tradicional de converter a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), a função de sincronizar o sistema com a rede pública.
No sistema fotovoltaico on-grid, por não possuir dispositivo de armazenamento, toda a energia excedente produzida (aquela que não é utilizada pela residência ou pela empresa) é enviada de volta à rede convencional de energia elétrica. Com isso, o relógio medidor de energia elétrica gira no sentido contrário e esse excedente é convertido em créditos de energia, que podem ser utilizados em momentos onde a demanda é maior que a energia gerada.
Com isso, apesar da residência ainda fazer uso da rede convencional de energia no período da noite, há uma economia na conta: você só paga a diferença entre o que é consumido e o que é produzido.
Esse tipo de sistema é regulamentado pela Lei 14.300/2022, conhecida como o marco legal da microgeração e minigeração distribuída, que é o que define o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE) e o Programa de Energia Renovável Social (PERS).
Outro ponto positivo é que esses créditos conseguidos podem ser utilizados por outras unidades consumidoras, desde que possuam o mesmo titular (CPF ou CNPJ) e façam parte da mesma rede distribuidora. Também em consonância com essa lei, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) fica sendo a responsável pelo estabelecimento das regras tarifárias para as unidades consumidoras com microgeração ou minigeração conectadas à rede elétrica.
Um kit energia solar é geralmente composto por um bloco gerador de energia e um bloco de condicionamento de energia.
O bloco gerador é composto pelos painéis de energia solar, cabos e pelas estruturas de fixação, que prendem as placas ao telhado ou, em caso do sistema ser instalado em uma superfície plana, podem servir para modificar a angulação e orientação dos painéis solares, visando obter maior eficiência energética.
Por sua vez, o bloco de condicionamento de energia inclui o inversor solar (ou microinversores, geralmente um para cada placa fotovoltaica) e os controladores de carga. O inversor é o componente responsável por transformar a corrente contínua (CC) produzida pelos painéis em corrente alternada (CA).
Nos sistemas off-grid, há ainda os controladores de carga, no bloco de condicionamento de energia. Além disso, esse tipo de sistema possui baterias que compõem o bloco de armazenamento energético. Os controladores de carga funcionam de forma a proteger as baterias, controlando o processo de carga e descarga delas.
Sistemas fotovoltaicos mais modernos ainda incluem um módulo de monitoramento da produção e consumo de energia, assim como da situação dos inversores.
Para garantir que os componentes utilizados no sistema fotovoltaico sejam seguros e eficientes, eles devem possuir 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.
Os componentes do sistema fotovoltaico possuem diferentes estimativas de vida útil. Os painéis solares são feitos para durar ao menos 25 anos. Já os inversores, por exemplo, geralmente precisam ser trocados após 15 anos de uso.
Manter os painéis solares limpos, monitorar os componentes do sistema fotovoltaico e contar com o suporte de uma empresa de energia solar são formas de prolongar a vida do seu sistema.
O preço de um painel solar pode variar bastante dependendo de fatores como:
Os mais comuns são os painéis solares monocristalinos e os policristalinos. Os painéis monocristalinos apresentam uma eficiência maior, logo seu custo de aquisição tende a ser mais elevado.
A potência das placas fotovoltaicas costuma variar entre 275 e 400 watts, com base na eficiência das células fotovoltaicas e seu número, assim como no tipo de placa de energia solar.
Uma potência maior é refletida em um preço maior por placa solar. Porém, quanto maior a potência de um painel de energia solar, menor a quantidade que precisa ser adquirida para atender à demanda energética da propriedade.
Leia a matéria “O que influencia o preço de uma placa solar?” para saber outros fatores relevantes e como estimar a quantidade de placas solares que precisam ser instaladas para atender a demanda de uma residência. Mas tenha em mente que o preço da energia solar engloba os outros componentes do sistema fotovoltaico, assim como sua instalação e homologação junto à concessionária de energia elétrica.
A energia fotovoltaica é uma das energias renováveis mais promissoras no Brasil, o que é comprovado pelo crescimento acima de 60% da potência instalada de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída entre os anos de 2020 e 2022, segundo dados da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR).
O Brasil pode tirar grande proveito da energia solar, 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.
Sendo um tipo de energia renovável, a energia fotovoltaica reduz a pegada de carbono dos consumidores, pois minimiza suas emissões de gases do efeito estufa, responsáveis por intensificar as mudanças climáticas.
Além dessa vantagem difusa (que beneficia o coletivo, e não apenas quem adquire um sistema fotovoltaico), uma das vantagens desse sistema é evitar uma das consequências das mudanças climáticas: o aumento do preço da conta de energia elétrica. Crises hídricas devem se tornar cada vez mais frequentes, o que afeta os níveis dos reservatórios de usinas hidrelétricas, que são o principal componente da matriz elétrica brasileira (cerca de 51%) e, consequentemente, aumenta as tarifas cobradas.
Apesar dessas vantagens, o custo inicial de instalação do sistema fotovoltaico ainda é considerado elevado, o que faz algumas pessoas e empresas terem de recorrer a financiamentos. Ademais, essa ainda não é uma energia 100% limpa e sustentável. Entenda mais sobre as vantagens e desvantagens da energia solar e sua sustentabilidade nas matérias abaixo:
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