A energia solar deixou de ser uma promessa de futuro e se tornou uma solução energética presente e muito real. Graças à busca pela sustentabilidade e às melhorias tecnológicas, cada vez mais residências e empresas estão optando por instalar sistemas solares fotovoltaicos para reduzir seus contas de luz e pegada ecológica.
Mas para aproveitar ao máximo essa fonte de energia limpa, é essencial entender os componentes de um sistema solar e como cada um funciona. Dos painéis solares visíveis nos telhados até ao investidores, baterias, sistemas de montagem e mais, cada um desempenha um papel estratégico dentro de uma instalação eficiente.
O que é um sistema solar fotovoltaico?
Um sistema solar fotovoltaico é um conjunto de componentes projetados para converter luz solar em eletricidade utilizável., seja para uso doméstico, industrial ou comercial. Seu núcleo é formado pelos painéis solares, embora o sistema completo inclua outras partes igualmente importantes para seu funcionamento, como reguladores, investidores, estruturas e em alguns casos, baterias.
Existem dois tipos principais de sistemas solares: aqueles conectados à rede (autoconsumo) e sistemas isolados (fora da rede). Ambos procuram aproveitar a energia do sol, mas o fazem de forma diferente, dependendo se estão ou não ligados ao sol. rede elétrica convencional.
Componentes fundamentais de um sistema solar
Uma instalação solar fotovoltaica é composta por uma série de elementos que trabalham juntos para capturar, armazenar e distribuir energia solar transformada em eletricidade. Abaixo, analisamos cada um deles em profundidade.
1. Painéis solares
Os painéis solares são responsáveis por captar a radiação solar e transformá-la em eletricidade. Eles são formados por uma matriz de Células fotovoltaicas que funcionam graças ao efeito fotovoltaico, um fenômeno físico que permite que certos materiais semicondutores gerem corrente elétrica quando expostos à luz.
Os materiais mais comuns usados para fazer essas células são silício monocristalino, silício policristalino e silício amorfo. Existem também tecnologias avançadas como arsenieto de gálio (GaAs) e o telureto de cádmio (CdTe).
As células são dispostos em módulos encapsulados e protegidos por diversas camadas (como veremos mais tarde), o que os torna o componente mais exposto, mas também o mais visível do sistema.
2. Regulador de carga
O controlador de carga atua como um intermediário entre os painéis solares e as baterias. Sua principal função é prevenir baterias de ser sobrecarregado ou descarregado em excesso, permitindo que você maximize sua vida util e garantir um operação confiável do sistema. Para um desempenho ideal, você pode consultar o guia técnico para instalação de painéis solares.
Existem dois tipos de reguladores:
- PWM (Modulação de Largura de Pulso): mais econômico, ideal para sistemas pequenos, embora menos eficiente no gerenciamento de energia.
- MPPT (Rastreamento de Ponto de Potência Máxima): permitem aproveitar ao máximo a energia gerada pelos painéis, adaptando o seu funcionamento para atingir os ponto de potência máxima.
Recomendação usual: Utilize reguladores MPPT para instalações acima de 500W e garanta assim uma desempenho ideal.
3. Investidor
O inversor solar converte a corrente contínua (CC) gerada pelos painéis e armazenada nas baterias em corrente alternada (CA), que é o que usamos em casa em tomadas comuns. Em sistemas conectados à rede, o inversor também sincroniza a corrente gerada com a rede elétrica e, em sistemas isolados, pode incluir funções adicionais, como gerenciar o uso de geradores de reserva ou controlar todo o sistema.
Alguns inversores modernos permitem até monitorar consumo e a geração de energia móvel, otimizando assim o aproveitamento da energia produzida. Além disso, é aconselhável rever as vantagens do painéis solares rotativos que podem melhorar a eficiência da sua instalação.
4. Baterias solares
As baterias são necessárias em instalações isoladas, pois permitem armazenar a eletricidade gerada para uso quando não há luz solar (à noite ou em dias nublados). Em sistemas conectados à rede, o uso de armazenamento é opcional, mas cada vez mais comum em instalações que buscam independência energética.
Tipos de bateria mais comumente usados:
- Chumbo ácido (AGM ou gel): econômico, embora com menor vida útil e eficiência.
- litio: mais caro, mas também mais durável, eficiente, leve e com maior capacidade de descarga.
As baterias de lítio ganharam destaque nos últimos anos devido ao seu desempenho, facilidade de monitoramento e menores requisitos de manutenção. Para mais informações sobre a sua utilização, pode consultar o aspectos de manutenção de painéis solares.
5. Estrutura de suporte
Para que os painéis solares façam seu trabalho corretamente, eles precisam ser instalados em uma estrutura que os mantenha estáveis e no ângulo adequado. Essas estruturas podem ser instaladas em:
- telhados: com sistemas coplanares, com estrutura angular ou ponderada.
- Solo: ideal para parques solares ou grandes instalações.
A orientação correta (para o sul na Espanha) e um ângulo adequado maximizam a coleta solar e o performance do sistema. Para saber mais sobre a instalação adequada, consulte o guia de instalação de painel solar.
6. Fiação e proteções elétricas
Ainda que passem despercebidos, os cabos e sistemas de proteção são vitais para o bom funcionamento e a segurança de uma instalação fotovoltaica. São elementos que devem suportar condições ambientais extremas, por isso É importante que sejam certificados especificamente para uso solar, garantindo assim longa durabilidade e baixa resistência elétrica. Para mais detalhes sobre segurança, é recomendável revisar os custos e o desempenho dos sistemas de painéis solares.
Além disso, incluído proteções como fusíveis, disjuntores e sistemas de aterramento para evitar sobrecargas, curtos-circuitos e choques elétricos.
7. Caixa de junção
A caixa de junção é o ponto onde convergem todos os cabos dos módulos fotovoltaicos e de onde começa a conexão com o restante do sistema. Ele fica localizado na parte de trás de cada painel e geralmente é projetado para suportar condições ambientais adversas. Alguns até incluem diodos de bloqueio ou bypass para evitar perdas de energia quando parte do painel estiver sombreada.
8. Gerador auxiliar (opcional)
Em instalações isoladas, um gerador de reserva pode ser adicionado, especialmente em locais onde ocorrem condições desfavoráveis por vários dias consecutivos. Este gerador pode ser ativado automaticamente quando as baterias estão fracas e o sistema não recebe radiação solar suficiente para se alimentar. Nestes casos, pode ser útil considerar painéis solares portáteis para situações de emergência.
Partes detalhadas de um painel solar
Os painéis solares são projetados para suportar todos os tipos de condições climáticas e desempenhar sua função por décadas. Para isso, eles são compostos por múltiplas camadas, cada uma com uma função específica:
- Vidro temperado: primeira camada, protege contra impactos e permite a passagem da radiação solar com quase nenhuma perda.
- Encapsulante EVA (acetato de etil vinila): absorve tensões térmicas e protege as células da umidade e de outros elementos.
- Células solares: São aqueles que transformam luz em eletricidade.
- Outra camada de encapsulante EVA: semelhante ao anterior, no verso das células.
- Folha traseira: Geralmente é feito de polímeros como PET ou TPT. Isola e protege contra os elementos.
- Estrutura de alumínio: Confere rigidez estrutural ao painel, facilita a montagem e protege as bordas do vidro.
- Caixa de conexões: conecta as células ao resto do sistema e pode incluir proteções adicionais.
Este design em camadas melhora o desempenho, a durabilidade e a segurança dos módulos fotovoltaicos.
Fabricação de painéis solares
O processo de fabricação de painéis solares é altamente técnico e requer uma série de etapas para garantir a qualidade e a eficiência do produto final.
1. Produção de silício
Tudo começa com a purificação do silício, que passa por processos de fundição para se tornar lingotes. Esses lingotes são cortados em folhas finas chamadas wafers.
2. Dopagem de wafers
Impurezas químicas como fósforo e boro são adicionadas às pastilhas para alterar sua condutividade e permitir a criação de um campo elétrico (junção pn).
3. Criação de células solares
As pastilhas dopadas são revestidas com materiais antirreflexos e gravadas com padrões para melhorar a coleção de luz. Para mais informações sobre a evolução destas tecnologias, pode consultar a evolução histórica dos painéis solares.
4. Montagem
As células são conectadas em série por meio de fita condutora, formando cordas. Essas strings são encapsuladas entre camadas de EVA, vidro e folha traseira.
5. Enquadramento e caixa de junção
O módulo é montado em uma estrutura de alumínio e uma caixa de junção é adicionada para facilitar a fiação.
6. Controles de qualidade
Cada painel é testado quanto ao desempenho, resistência, exposição a condições extremas e varreduras visuais que garantem a ausência de rachaduras ou defeitos.
Graças a isso, os painéis atuais podem manter sua eficiência por 25 a 30 anos ou mais.
Diferenças entre sistemas isolados e conectados à rede
Ao escolher uma instalação solar, um dos maiores dilemas é optar por um sistema isolado (fora da rede) ou conectado à rede (autoconsumo). Vejamos suas principais diferenças:
- Consumo interno: produz energia para a casa e usa a rede como reserva. Você pode vender o excedente e não precisa necessariamente de baterias.
- Isolado: Não depende da rede elétrica, necessita de baterias e (opcionalmente) de um gerador. Ideal para áreas sem acesso à rede.
Ambos os sistemas têm suas vantagens, mas o autoconsumo é mais comum em áreas urbanas, enquanto os sistemas fora da rede são frequentemente usados em áreas remotas.
Claramente A energia solar permite que usuários e empresas economizem, sejam mais autônomos e reduzam seu impacto ambiental. Ao entender completamente cada parte do sistema, você pode tomar melhores decisões ao instalar ou manter um sistema fotovoltaico eficiente e duradouro.