Painéis fotovoltaicos
Conceitos básicos de energia solar fotovoltaica
Alguns materiais, quando expostos à luz solar, produzem corrente elétrica em um sentido preferencial. Tal fenômeno é denominado “Efeito Fotovoltaico”.
Como o sentido da corrente é definido e não se inverte, a geração fotovoltaica é denominada CC (corrente contínua). Tal característica, leva à necessidade de se utilizar equipamentos para converter a Corrente Contínua dos painéis fotovoltaicos em Corrente Alternada, para que a energia gerada possa ser utilizada na rede elétrica. Tais equipamentos (conversores CC-CA) são conhecidos como inversores.
Diferença entre célula, módulo e painel fotovoltaico
A célula fotovoltaica é a unidade básica da fotogeração. Ao ser iluminada, uma corrente elétrica de algumas unidades de ampères é gerada, bem como uma pequena tensão (cerca de 0,6 V em células de silício).
Para adequar os níveis de tensão e corrente, é necessário associar as células em série e em paralelo, respectivamente, formando módulos fotovoltaicos.
Para atingir níveis maiores de tensão e potência, módulos são associados formando um arranjo ou painel fotovoltaico. A ilustração abaixo mostra essa distinção.
Alguns fatores que Influenciam na geração
Radiação:
a energia emanada do Sol chega à superfície terrestre através de ondas eletromagnéticas que se propagam no vácuo à velocidade da luz, constituindo a radiação solar, expressa em potência por unidade de área.
Quanto maior a radiação que incide em um módulo, maior a geração. Se os feixes de luz atingirem um módulo fotovoltaico diretamente, a energia captada será máxima. Se atingirem com certa inclinação, uma parcela maior de energia será dispersa. Por isso, temos de compensar a curvatura da superfície da terra, inclinando os módulos de acordo com a latitude da instalação.
Sombreamento:
uma célula tem sua corrente elétrica reduzida praticamente a zero quando está sombreada. Se outras células estiverem associadas em série com ela, a potência gerada pela associação cai à aproximadamente zero. Isso causa intermitência na geração fotoelétrica.
Vantagens da Fotogeração:
- Aproveitamento da energia solar – a fonte mais abundante de energia disponível no planeta;
- Energia limpa durante a vida útil dos componentes da instalação;
- Diversificação da matriz energética;
- Geração independente – Maior imunidade a problemas na rede de distribuição.
Desvantagens da Fotogeração:
- Imprevisibilidade da geração por estar diretamente relacionada ao clima;
- Baixa eficiência (em torno de 20% para os módulos comerciais);
- O que fazer com os módulos após o vencimento de sua vida útil ainda é uma incógnita.
Módulo fotovoltaico VS Coletor solar (aquecedor)
Apesar da semelhança física exterior, o funcionamento de um módulo fotovoltaico e de um coletor solar é muito diferente. Um comparativo dessas tecnologias é feito abaixo:
Módulo Fotovoltaico:
- Energia elétrica a partir da radiação solar;
- Baseia-se no efeito fotoelétrico;
- Rendimento inferior de 20%*.
Coletor Solar:
- Energia térmica a partir da radiação solar;
- Baseia-se no aquecimento de um fluído, geralmente água, circulando em serpentinas de cobre;
- Rendimento inferior a 50%*.
(*) Tecnologias de nível comercial e em condições típicas de operação.
Conclusão
Os conceitos apresentados são de fundamental importância para o leitor que deseja se aprofundar no tema geração fotovoltaica. O interesse em se aproveitar a energia emitida pelo sol é evidente, mas as barreiras tecnológicas e econômicas ainda são grandes.
Talvez um dia a humanidade seja capaz de utilizar esse potencial energético de forma eficiente (e consciente). Até que isso aconteça, serão necessários pequenos e numerosos passos na direção correta.
Escrito por André Tonelli Schneider e Odair José Custodio.