Glauco Diniz Duarte Viagens – como funciona energia solar fotovoltaica
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, a utilização da energia solar como fonte de energia elétrica está em franco crescimento no Brasil e no mundo, então é fundamental saber como esta tecnologia funciona, e como é possível se beneficiar dela. E para isso é necessário sabermos como funciona a Energia Solar fotovoltaica.
O que iremos aprender sobre energia solar fotovoltaica?
O princípio básico de funcionamento
Os componentes do sistema solar fotovoltaico
Os tipos de sistema solar fotovoltaico
As modalidades de geração de acordo com as normas da ANEEL
O princípio básico de funcionamento
O sol é uma fonte inesgotável e limpa de energia. Hoje a tecnologia para aproveitar a irradiação solar e convertê-la em energia já está amplamente dominada, contudo em franca evolução. Normalmente a luz do sol é utilizada para sistemas de aquecimento de água e para geração de energia elétrica.
A geração de energia elétrica ocorre quando são instalados painéis solares (também chamados de módulos solares) no telhado dos imóveis, ou no solo, quando há viabilidade técnica. Estes painéis são interligados e em seguida conectados a outro aparelho (o inversor de frequência) cuja finalidade é transformar a eletricidade gerada pelos painéis (corrente contínua) em um padrão utilizável nas tomadas elétricas do imóvel (corrente alternada).
O sistema deve ser projetado a partir da análise do consumo de energia da unidade consumidora. Em geral esta análise inicia com a conta de energia elétrica, de onde são extraídos os dados necessários para o Engenheiro realizar o dimensionamento dos componentes do sistema. Com este dimensionamento realizado, a energia gerada a partir do sol deverá compensar o consumo diário de energia elétrica do imóvel, reduzindo significativamente o valor mensal pago à concessionária de energia.
Uma pergunta recorrente é: “e se faltar energia da concessionária, como tenho um gerador em casa, continuarei tendo energia?”.
A resposta a esse questionamento é NÃO! Por uma questão de segurança, os equipamentos que fazem a conversão da eletricidade gerada pelos módulos para o padrão consumível no imóvel, são equipados com sistemas de proteção que desligam automaticamente ao perceberem que houve uma interrupção no fornecimento de energia da concessionária. Portanto, se faltar energia na “rua”, vai faltar na sua casa também.
E a noite? Meu sistema gera energia? E nos dias nublados? A respostas são as seguintes, a noite seu sistema não gerará energia elétrica, você continuará sendo abastecido pela concessionária. Já nos dias nublados e chuvosos, mesmo nestas condições, como ainda há incidência de irradiação solar, haverá a geração de energia, porém numa proporção menor.
Os componentes do sistema solar fotovoltaico
Podemos resumir, de maneira didática, os componentes de um sistema solar fotovoltaico em quatro blocos: os módulos solares, os controladores de carga (para os sistemas off-grid – falaremos depois sobre eles), os inversores e as baterias (novamente para os sistemas off-grid). Exitem outros componentes que são acessórios, porém extremamente importante a nível de projeto, que são os elementos de proteção e as estruturas de fixação. A figura acima ilustra os principais elementos de um sistema solar fotovoltaico grid-tie, ou seja, conectado à rede da concessionária.
Os módulos solares são os responsáveis pela conversão da irradiação solar (luz do sol) em eletricidade. Quanto maior a quantidade de painéis, maior será a quantidade de energia gerada.
Os controladores de carga se aplicam aos sistemas off-grid (desconectados da rede) funcionam como “válvulas” que controlam tanto o fluxo de carga quanto o de descarga das baterias, evitando danos durante a operação.
Os inversores de frequência são a inteligência do sistema. Eles são responsáveis por converter a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos (corrente contínua) em energia elétrica utilizável nas tomadas do nosso imóvel (corrente alternada). Os inversores mais utilizados são os do tipo Grid-tie, esses são os equipamentos utilizados para conectar seu sistema à rede elétrica.
As baterias são os elementos de acumulação de energia. São utilizados nos sistemas híbridos e off-grid; vamos falar sobre eles a seguir.
Tipos de sistema solar fotovoltaico
Existem basicamente quatro tipos de sistema solares fotovoltaicos: off-grid, grid-tie, usinas solares e híbridos. Vamos entender as diferenças entre eles.
O sistema solar fotovoltaico off-grid, é também conhecido como sistemas isolados ou desconectados da rede. Normalmente instalado em áreas de difícil acesso a rede elétrica, como zonas rurais, onde muitas vezes a energia fotovoltaica é a única fonte de eletricidade, e é necessário algum armazenamento, como baterias.
O sistema solar fotovoltaico grid-tie, é também conhecido como sistema conectado à rede (SFCR – Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede). Este é o tipo mais popular de instalação, normalmente sobre o telhado de casas e escritórios, comércios e escolas, neste sistema é necessário a presença de um inversor para converter a energia em corrente contínua para corrente alternada. Após a conversão da energia pelo inversor, a energia é injetada na rede elétrica da distribuidora, onde será contabilizada mensalmente.
As usinas solares são sistemas também conectados à rede das concessionárias, e sua finalidade é a geração de uma grande quantidade de energia concentrada em uma mesma área geográfica. As usinas podem gerar de Mega à Gigawatts. São instalações complexas e normalmente ocupam grandes áreas e atendem a um grande número de unidades consumidoras.
Os sistemas híbridos são sistemas de geração solar fotovoltaica conectado à rede elétrica (similar ao Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede – SFCR ou on-Grid) integrado com um sistema de armazenamento de energia inteligente (similar ao Sistema Fotovoltaico Autônomo – SFA ou off-Grid). Seu principal benefício é a geração de economia associada à confiabilidade e autonomia oferecidas pelos bancos de baterias. As aplicações são diversas e normalmente direcionadas a aplicações mais críticas e/ou prioritárias. Seus custos, naturalmente, também são mais elevados tanto de implantação quanto de manutenção.
