Glauco Diniz Duarte Viagens – celula fotovoltaica como funciona

Já pensou em uma maneira mais sustentável de se obter energia? Uma das fontes alternativas e renováveis que vem crescendo e ganhando cada vez mais espaço entre os brasileiros é a solar. O Brasil é um excelente mercado para o setor energético, 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.

Apesar de alguns incentivos à utilização deste tipo de energia renovável (importante por possibilitar uma diminuição das preocupações em relação aos reservatórios das usinas hidrelétricas, que nos últimos anos têm sofrido com a falta de chuvas e com o excesso de sol), ainda podem ser observadas algumas dúvidas nos consumidores e interessados em aplicar esse sistema em suas residências ou em suas empresas. Como ele funciona? Qual o custo de sua instalação? O retorno financeiro é vantajoso? Onde comprar? As perguntas são muitas. Bem, vamos às respostas!

Um sistema de energia solar fotovoltaico (ou “sistema de energia solar” ou ainda “sistema fotovoltaico”) é um modelo em que os componentes de seu kit funcionam de forma a realizar a captação da energia solar, e sua conversão em eletricidade. Saiba mais na matéria: “O que é energia solar e como funciona o processo de geração de eletricidade via radiação solar?”.

A energia produzida pode ser então utilizada no abastecimento da rede elétrica em larga escala, como acontece em usinas solares (setor energético comercial), mas também pode ser gerada em escalas menores, residenciais (energia solar para utilização doméstica). Além do sistema solar para geração de energia elétrica, há também aquele para energia térmica, que tem por objetivo a utilização da radiação solar para o aquecimento de água.

Os sistemas de energia solar fotovoltaica possuem alguns componentes básicos, agrupados em três diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento. Cada grupo é formado por componentes com funções específicas.

• Bloco gerador: painel solar; cabos; estrutura de suporte.

• Bloco de condicionamento de potência: inversores; controladores de carga.

• Bloco de armazenamento: baterias.

Mas nisso tudo, o que é painel solar fotovoltaico? Ele é considerado o coração dos sistemas e fazem parte do primeiro bloco, o de geração de energia. Sua função específica é a de converter a energia solar em eletricidade. O número de painéis solares necessários varia de acordo com a demanda de energia da residência.

Como funciona o painel solar?

Os painéis solares geram energia elétrica a partir do sol de forma muito simples. Além da energia fotovoltaica ser considerada limpa por não gerar resíduos para além das placas e não causar danos ao meio ambiente, os painéis que realizam a transformação da luz solar em energia elétrica demandam manutenção mínima. Um painel solar fotovoltaico é formado por um conjunto doae células fotovoltaicas que possuem elétrons (partículas de carga negativa que giram ao redor dos núcleos dos átomos) e esses, por sua vez, ao serem atingidos pela radiação solar, se movimentam gerando uma corrente elétrica. Por esse motivo, são necessárias inspeções periódicas para verificar se há acúmulo de poeira, folhas ou outros interferentes (como detritos de pássaros) sobre o painel. Geralmente a chuva é o suficiente para manter o painel livre de detritos, mas, quando não for, basta limpá-lo com um pano úmido e detergente neutro, sempre utilizando luvas de borracha e checando os fios soltos ou oxidados (o que acontece principalmente em regiões mais úmidas ou com maresia) para evitar acidentes.

Tamanho e vida útil

Os tamanhos e pesos dos painéis solares são bastante variáveis. Há vários tipos e variações, mas um painel possui, em média, aproximadamente um metro quadrado, e pesa pouco mais de 10 quilos. Um painel destas proporções possui cerca de 36 células fotovoltaicas, sendo capaz de produzir por volta de 17 volts, e uma potência de até 140 watts.

Os modelos existentes geralmente variam de cinco até 300 watts de potência máxima, dependendo da finalidade de seu uso, e da tecnologia adotada. Além disso, podem ser instalados diversos painéis fotovoltaicos, que podem ser organizados de formas diferentes, possibilitando que se trabalhe com muitas variações de sistemas de energia solar. Um painel solar tem vida útil de aproximadamente 25 anos, sendo bem prático por não precisar de manutenção pesada (lembrando que outros componentes do sistema podem ter uma vida útil maior ou menor em comparação a esse). O tempo de retorno do investimento, no sistema fotovoltaico é variável, e depende da quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem do sistema caseiro é a economia: uma vez atingido este tempo de retorno, a conta de energia não precisará mais ser paga. Energia solar que se transforma em eletricidade “grátis”! Uma boa grana pode acabar indo para a poupança em vez de ser gasta sem trazer muitos benefícios.

Existem três tipos básicos de painéis solares fotovoltaicos

Painel solar monocristalino

Apresentam alto rendimento, e são feitos de células monocristalinas de silício, ou seja, cada célula é formada por um único cristal desse elemento. O processo de fabricação desses painéis é complexo, pois exige a produção de cristais únicos de silício de alta pureza para cada célula fotovoltaica.

Painel solar policristalino

Menos eficiente que o painel anterior; nos policristalinos, as células são formadas por diversos cristais, e não somente por um. O resultado final é uma célula fotovoltaica com aparência de vidro quebrado.

Painel de filme fino

O material fotovoltaico é depositado diretamente sobre uma superfície (podendo ser de metal ou de vidro), para formar o painel. Apesar de serem mais baratos, possuem uma eficiência energética muito menor, fazendo com que seja necessária uma área bem maior para compensar.

Como escolher?

A escolha do tipo e da quantidade de painéis a serem instalados depende então de diversos aspectos, tais como:

• Demanda de energia;

• Finalidade de uso da energia;

• Local da instalação do sistema;

• Espaço disponível.

Onde instalar?

Os painéis solares residenciais são geralmente instalados nos telhados (rooftop), porém, deve-se estar atento a algumas recomendações:

• A geração de eletricidade pelos painéis solares pode ser prejudicada por ventos, sombras e superfícies reflexivas, que interferem, diminuindo a eficiência do processo;

• É importante que haja uma boa circulação de ar no local, para que as células não superaqueçam;

• O telhado deve ser resistente ao peso dos painéis.

A inclinação e a orientação dos painéis também podem interferir em sua eficiência. No caso do Brasil, localizado no hemisfério sul da Terra, o painel solar instalado deve ter a face orientada para o norte verdadeiro (que não é o mesmo norte dado pela bússola). Para países do hemisfério norte, o painel solar deve estar orientado para o sul verdadeiro. O norte magnético, para onde uma bússola padrão aponta, está alinhado com os pólos da Terra e está em constante movimento, apesar de leve. O norte real é o que você vê em um mapa de papel e é constante.

Veja mais sobre como instalar energia solar em sua casa.

Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham 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.

A energia solar é um dos recursos renováveis mais promissores no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a pegada de carbono dos consumidores – estarão minimizando suas emissões ao optar por uma forma de obtenção de energia de baixo potencial danoso.

Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de energia no Brasil, que são ainda de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se que, com a subida do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam novos incentivos, mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum.

Desvantagens

Apesar do uso da energia solar ser considerado limpo, o uso dos painéis solares pode ser problemático. Isso porque, além de custarem caro, especialistas já mostram preocupação com o que será feito com milhares de placas solares no final da vida útil.

O Ministério do Meio Ambiente do Japão alertou que, até 2040, o país produzirá 800.000 mil toneladas de resíduos solares.

A Agência Internacional de Energia Renovável calculou que, até 2050, o número de painéis solares será de 75 milhões, pesando 250 mil toneladas. O que pode ser um grande problema em termos de resíduos sólidos, de acordo com cientistas.

Como é feita a reciclagem dos painéis solares?

A reciclagem dos painéis solares ainda não é viável economicamente. Apesar de possuírem materiais valiosos, como cobre e prata, eles não valem tanto quanto os de celulares e outros aparelhos.

Por causa disso, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica afirma que a melhor solução para o destino de painéis solares, por enquanto, são aterros.

Entretanto, no estado de Washington, nos Estados Unidos, foi aprovada uma legislção que obriga fabricantes de painéis solares a terem um plano de reciclagem para seus produtos.

Na Europa foi inaugurada a primeira usina de reciclagem de painéis solares em junho de 2018.