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A telha solar é um pequeno painel solar projetado para gerar energia elétrica
A telha solar é um pequeno painel solar projetado para gerar energia elétrica. Mas em vez de ser montada no topo de um telhado, como um painel solar residencial, a telha solar é incorporada ao próprio telhado.
O que é energia fotovoltaica?
A energia fotovoltaica é a energia obtida por meio da conversão direta da luz solar em eletricidade. O efeito fotovoltaico, relatado pelo físico Edmond Becquerel em 1839, pode ser entendido como o aparecimento de uma tensão elétrica nas extremidades da estrutura de um material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula solar ou fotovoltaica é a unidade fundamental desse processo de conversão da luz solar em energia elétrica.
A energia fotovoltaica é considerada um tipo de energia renovável e limpa, que pode ser gerada para autoconsumo em instalações pequenas ou para abastecer estabelecimentos e indústrias em grandes usinas fotovoltaicas. Dessa maneira, além de poderem ser instaladas em residências, as células solares podem ser conectadas à rede de energia, auxiliando na diminuição de custos. Há casos em que os painéis produzem mais energia do que necessário, possibilitando sua venda para a rede elétrica.
O que é célula fotovoltaica e telha solar?
Célula fotovoltaica, ou célula solar, é um dispositivo capaz de converter a radiação solar diretamente em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Existem diversos tipos de células solares, que são classificadas de acordo com os materiais utilizados em seu processo de fabricação.
Os principais tipos de células fotovoltaicas são produzidas em silício, podendo ser cristalino, monocristalino (mono-Si), policristalino (multi-Si) e silício amorfo (a-Si). No geral, são usadas quatro células fotovoltaicas interligadas em série para montar uma telha fotovoltaica.
Exposição à luz
Quando a célula fotovoltaica é exposta à luz, parte dos elétrons do material iluminado absorve fótons. Os elétrons livres são transportados pelo material semicondutor até serem puxados por um campo elétrico, o qual é formado na área de junção dos materiais por uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais semicondutores. Os elétrons livres são levados para fora das células de energia solar e ficam disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica.
O sistema fotovoltaico não requer alta irradiação solar para funcionar. Contudo, a quantidade de energia gerada depende da densidade das nuvens, de forma que um número alto de nuvens pode resultar em uma menor produção de energia em comparação a dias de céu completamente aberto.
Diferença entre telha solar e painel solar
De modo geral, as telhas solares são menores do que os painéis solares. Isso porque seu tamanho deve ser semelhante ao das telhas convencionais. As telhas solares também se fixam ao telhado de forma diferente: em vez de ficarem sobre racks especiais, elas devem se integrar ao telhado de maneira mais uniforme.
Vantagens e desvantagens das telhas solares
As vantagens das telhas solares são:
- Resistência: telhas solares são projetadas para resistir ao granizo e ao vento com força de furacão;
- Eficiência: similar à de painéis solares;
- Estética: telhas solares são mais atraentes que painéis solares.
Já a principal desvantagem das telhas solares é seu custo, que ainda as torna impraticáveis em muitos casos, a menos que sejam parte de um telhado recém-construído ou reconstruído. Além disso, elas podem ter problemas com a exposição à luz solar, dependendo da inclinação do telhado, e sua duração é de cerca de 25 anos.
O que contém em um kit de energia 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.
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.
Sistemas fotovoltaicos
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.
Off-grid
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.
On-grid
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-gridnão 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 ou irradiância solar não forem suficientes para suprir a demanda.
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.
O que diz a legislação?
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, usina solar 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).
