O QUE É O SISTEMA FOTOVOLTAICO?


O Sistema de Energia Solar ou Energia Solar Fotovoltaica é a tecnologia que permite transformar a luz do sol em energia elétrica através de módulos solares constituídos por células fotovoltaicas que são formadas por semicondutores feitos de silício.

Desde 17 de abril de 2012, quando entrou em vigor a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012, o consumidor brasileiro pode gerar sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis e inclusive fornecer o excedente para a rede de distribuição de sua localidade. Trata-se da micro e da minigeração distribuídas de energia elétrica, inovações que podem aliar economia financeira, consciência socioambiental e auto sustentabilidade.


COMO FUNCIONA O SISTEMA FOTOVOLTAICO?


Para que se gere energia não é necessário calor, apenas luminosidade. Qualquer pessoa pode produzir energia elétrica em sua própria residência, comércio ou indústria.

SISTEMAS CONECTADOS À REDE OU ON GRID

É um sistema gerador de eletricidade que tem como combustível a energia solar, e que trabalha em conjunto com a rede elétrica da distribuidora de energia.

O painel fotovoltaico gera energia elétrica em corrente contínua quando irradiado pelos raios solares.
O inversor (aparelho que faz a interface entre os painéis fotovoltaicos e a rede elétrica) converte a corrente contínua gerada pelos painéis solares em corrente alternada.

Após o inversor “ler” os valores de voltagem e frequência da rede, equaliza com a frequência de sua residência (60Hz) e “injeta” na rede elétrica através do quadro de luz.
Os aparelhos elétricos e eletrônicos consomem a energia gerada pelo sistema fotovoltaico. No momento da não geração de energia pelo sistema fotovoltaico, a energia é fornecida pela concessionária local.

Quando o sistema fotovoltaico gerar mais energia do que necessário, consumida no momento, a energia excedente irá diretamente para distribuidora e com isto é gerado um crédito energético. Este crédito tem validade de 36 meses e será utilizado quando a geração de energia for menor que o consumo. Ex.: dia com muita chuva.

ENTENDA TUDO SOBRE OS SISTEMAS ISOLADOS DA REDE E SUAS APLICABILIDADES


Com custos mais elevados que os sistemas on-grid, os sistemas isolados são caracterizados por não serem conectados à rede elétrica, ou seja, o sistema se auto sustenta através da utilização de baterias.

Um Sistema Fotovoltaico Isolado é aquele que não tem contato com a rede de distribuição de eletricidade das concessionárias.

Os sistemas isolados podem ser classificados em Híbridos ou Autônomos (Puros). Os sistemas autônomos podem ser com ou sem armazenamento elétrico.

SISTEMAS AUTÔNOMOS (PUROS)

Um sistema fotovoltaico puro é aquele que não possui outra forma de geração de eletricidade. Devido ao fato de o sistema só gerar eletricidade nas horas de sol, os sistemas autônomos são dotados de acumuladores que armazenam a energia para os períodos sem sol, o que acontece todas as noites, e também nos períodos chuvosos ou nublados. Os acumuladores são dimensionados de acordo à autonomia que o sistema deve ter, e essa varia de acordo às condições climatológicas da localidade onde será implantado o sistema fotovoltaico.


SISTEMAS AUTÔNOMOS SEM ARMAZENAMENTO

São sistemas que funcionam somente durante as horas de sol. Temos como exemplo os sistemas de bombeamento de água. As características das bombas são calculadas levando em consideração a necessidade água e o potencial Solar da localidade. O painel fotovoltaico é dimensionado para fornecer potencial para a bomba. Apesar de, geralmente, não utilizarem sistemas de armazenamento elétrico, o armazenamento energético é feito na forma de água no reservatório.

COMPONENTES DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÔNOMO

Um sistema fotovoltaico autônomo, normalmente, é composto por:

Painel fotovoltaico;

Controlador de Carga/Descarga das baterias;

Banco de baterias;

Inversor autônomo, para cargas em CA;

Cargas CC ou CA.

SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto por coletores solares e reservatório térmico (Boiler).

Os coletores solares são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do sol, captado pelos coletores do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre.

O reservatório térmico, também conhecido por Boiler, é um recipiente para armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno, isolados termicamente com poliuretano expandido sem CFC, que não agride a camada de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, mantendo-o sempre cheio.

Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. Esses sistemas são chamados da circulação natural ou termossifão.

A circulação da água também pode ser feita através de motobombas em um processo chamado de circulação forçada ou bombeado, e são normalmente utilizados em piscinas e sistemas de grandes volumes.



O RESERVATÓRIO TÉRMICO

O reservatório térmico é como uma caixa d’água especial que cuida de manter quente a água armazenada no aquecedor solar. Esses cilindros são feitos de cobre, inox, ou polipropileno e depois recebem um isolante térmico. A maioria dos modelos de reservatório térmico vem com sistema de aquecimento auxiliar elétrico mas podem ser fabricados com sistema auxiliar a gás ou até mesmo sem esse recurso.

Os modelos de reservatórios térmicos variam de 100 a 20 mil litros. O tamanho do reservatório térmico, ou seja, o volume de água que ele é capaz de armazenar, o dimensionamento é feito de acordo com a necessidade do cliente. No dimensionamento do aquecedor solar é preciso saber quantas pessoas vão usar o sistema diariamente, a duração média e a quantidade de banhos diários, quantos serão os pontos de uso de água quente, ou a dimensão da piscina, e assim por diante.

PERGUNTAS MAIS FREQUENTES


1O painel fotovoltaico gera energia em dias nublados?
Sim. Os sistemas fotovoltaicos não precisam de um dia de céu limpo com muito sol para operar. Na verdade, devido a reflexão dos raios solares, dias levemente nublados podem resultar em campos com mais energia do que dias sem nenhuma nuvem no céu.
2Há diferença entre coletor e módulo solar?
Sim. Enquanto o módulo solar converte a energia da luz (espectro visível) em energia elétrica, o coletor solar utilizar o calor (radiação infravermelha) para gerar aquecimento (de água, normalmente).
3Onde encontro normas e legislações sobre energia fotovoltaica no Brasil?
Em 2012, a ANEEL publicou uma resolução normativa que cria um sistema de compensação de energia, no qual se recebem créditos na conta de luz pela energia gerada e não consumida (e que será injetada na rede elétrica). Essa norma se chama RN 482/12 e você pode saber mais sobre ela em http://www.americadosol.org/microgeradores.
4Posso vender energia para a concessionária?
Não. O sistema adotado pelo Brasil não permite a venda de energia à concessionária como em outros países. No entanto existe um sistema compensação de energia onde um crédito (Produção maior que o Consumo) gerado em um determinado mês pode ser utilizado em um mês subsequente ou até mesmo em outra unidade consumidora do mesmo CPF ou CNPJ, dentro da mesma concessionária. Por exemplo, se em um determinado mês você viaja de férias ou a radiação solar é muito alta e você produz 500 kWh consumindo apenas 400 kWh, será gerado um crédito de 100 kWh. Se no próximo mês seu consumo foi de 550 kWh e a produção de 500 kWh, você não pagará nada e ainda terá um crédito de 50 kWh para os próximos meses.
5Os sistemas conectados à rede elétrica são permitidos pela concessionária?
Sim, inclusive há uma Resolução Normativa da ANEEL (482/2012) que trata inteiramente sobre sistemas de microgeração conectados à rede elétrica. As concessionárias não só devem permitir como têm prazos máximos definidos para avaliação e autorização dos sistemas. Saiba mais sobre: Resolução Normativa 482/2012 – ANEEL.
6O sistema fotovoltaico pode ajudar para quedas de energia? (Backup)
É comum as pessoas pensarem que a energia solar fotovoltaica servirá de backup (reserva) caso quedas de energia aconteçam. Este é um pensamento equivocado. Os inversores grid tie (conexão à rede) funcionam de forma sincronizada com a rede elétrica e dependem dela para funcionar. Esta é inclusive uma medida de segurança para não ferir técnicos de manutenção que desligam a rede para efetuar um reparo.
7Preciso de baterias em um sistema conectado à rede elétrica?
Não. Os sistemas conectados à rede elétrica jogam a energia excedente na rede e o relógio registra esse excedente como crédito que será compensado pelo consumo durante a noite, dias nublados ou até mesmo nos meses subsequentes. Para isso, a concessionária trocará o relógio por um relógio bidirecional. É como se a rede pública fosse sua “bateria", recebendo a energia para o uso em outro momento.
8Com energia solar fotovoltaica, é possível utilizar todos os aparelhos elétricos comuns?
Sim, a energia solar fotovoltaica tem os mesmos usos que a energia elétrica convencional. No entanto, é necessário um projeto de instalação de painéis condizente com a demanda e a finalidade de consumo.
9A transformação da luz do sol em energia elétrica deixa resíduos?
Não. Por isto, a energia solar fotovoltaica é considerada uma energia limpa.
10O que é energia fotovoltaica?
É a eletricidade gerada a partir da luz do sol. Para tanto, é necessário possuir painéis fotovoltaicos, compostos de materiais semicondutores (o principal é o silício). Estes semicondutores também são chamados de “células solares”. Ao receber raios solares, os painéis de semicondutores convertem a energia dos fótons em energia dos elétrons do material, em um efeito conhecido como fotoelétrico. O movimento dos elétrons é o que gera corrente elétrica.
11Qual a diferença entre energia fotovoltaica e as demais energias solares?
Existem, basicamente, dois usos dos raios solares como fonte de energia: o térmico e o elétrico. O primeiro pode ser feito de forma passiva, através de técnicas modernas de arquitetura e construção que permitem maior iluminação natural aos ambientes, ou com o auxílio de coletores ou concentradores solares – nestes casos, porém, a função da energia gerada é basicamente aquecer a água.
Já a conversão da energia solar em elétrica pode ocorrer por processo termoelétrico ou fotoelétrico. O termoelétrico é conseguido através da junção de dois materiais semicondutores que, quando aquecidos pelo sol, provocam uma diferença de potencial entre as extremidades, gerando corrente elétrica; mas seu rendimento é baixo e o custo do material, muito elevado, o que inviabiliza o uso comercial. O processo fotoelétrico, por sua vez, converte os fótons contidos na luz solar em energia elétrica, através do uso dos painéis fotovoltaicos, formados por células solares.
12Quais as vantagens econômicas da energia fotovoltaica?
À parte do investimento inicial, com compra e instalação do equipamento, a energia elétrica gerada pelo sistema fotovoltaico não tem outros custos, dado que os painéis demandam pouca manutenção. Com a evolução tecnológica, o prazo de retorno deste investimento inicial está cada vez menor.
Além disso, tal energia é autossuficiente e, portanto, mais segura em termos de abastecimento, principalmente para os consumidores corporativos, para quem a falta de energia pode significar perdas de produção. A energia fotovoltaica também é a solução mais barata para a eletrificação de grandes propriedades rurais formadas por sistemas elétricos dispersos. Outro uso bastante viável, principalmente para a iniciativa pública, é a eletrificação de comunidades remotas.
13Quais as vantagens ambientais da energia fotovoltaica?
A interação entre o silício e a luz solar, que gera a energia fotovoltaica, não produz resíduos. Por isso, ela é considerada uma fonte de energia limpa ou ecológica. Além disso, a radiação solar é abundante e inesgotável, com grande potencial de utilização, enquanto o silício, principal semicondutor utilizado nos painéis fotovoltaicos, é o segundo elemento mais encontrado na superfície terrestre. Ou seja: é uma solução energética sustentável.
14Quais as desvantagens da energia fotovoltaica?
Atualmente, o custo para se montar um sistema fotovoltaico é maior que o de um convencional. Mesmo assim, é um investimento que se paga no médio prazo, já que não há conta mensal de luz. Além disso, a durabilidade dos materiais (de 15 a 30 anos) vale o investimento. Outra boa notícia é que, com o desenvolvimento e a disseminação da tecnologia, os custos têm caído ano a ano.
15O que é preciso para a instalação de painéis fotovoltaicos?
Para maior eficiência do sistema, os painéis fotovoltaicos devem ser instalados em posição e altura determinadas de acordo com a localização da construção. Além disso, é necessário calcular a quantidade de energia demandada e a radiação solar recebida a fim de definir o modelo e o tamanho dos painéis. A instalação requer, ainda, inversores (para transformar a corrente elétrica direta em alternada) e baterias (no caso dos sistemas off-grid, em que é preciso armazenar a energia gerada ao longo do dia).
16Com energia solar fotovoltaica, é possível utilizar todos os aparelhos elétricos comuns?
Sim, a energia solar fotovoltaica tem os mesmos usos que a energia elétrica convencional. No entanto, é necessário um projeto de instalação de painéis condizente com a demanda e a finalidade de consumo.
17Ter uma “usina” fotovoltaica no telhado de casa é barulhento?
No sistema fotovoltaico, a energia elétrica não é gerada a partir de movimentos mecânicos. É a interação entre o silício cristalino e a luz solar que gera a liberação de elétrons para a corrente elétrica, e este processo é silencioso.
18Se a obtenção de energia fotovoltaica depende do sol, há o risco de apagão nos dias nublados? E à noite?
A eficiência do sistema solar fotovoltaico depende, sim, da quantidade de luz recebida. Porém, mesmo em dias nublados há radiação mais do que suficiente para a geração de energia. Além disso, em localidades com condições climáticas piores, o sistema pode ser potencializado aumentando-se a superfície de contato (com painéis fotovoltaicos maiores). No Brasil, todas as regiões apresentam ótimas condições climáticas.
Como a energia produzida durante o dia fica armazenada em baterias, o abastecimento de energia é garantido também durante a noite.
19A energia do sol é renovável, mas o silício não pode acabar?
O silício, principal matéria-prima utilizada na fabricação de painéis fotovoltaicos, é o segundo elemento químico mais abundante na Terra, atrás somente do oxigênio.
20O que são sistemas fotovoltaicos off-grid e on-grid?
O sistema solar fotovoltaico chamado off-grid é aquele que não está conectado à rede elétrica convencional. Pode abastecer locais remotos, como propriedades rurais e embarcações, e equipamentos isolados, como radares de autoestradas. Atualmente, é o mais utilizado no Brasil.
Já o on-grid é o sistema solar fotovoltaico conectado à rede elétrica. Ele pode abastecer edificações completas ou apenas algumas de suas instalações – por exemplo, câmeras domésticas de segurança. Em muitos países onde o sistema on-grid é amplamente utilizado, como Alemanha e Espanha, é possível que o proprietário venda o excedente da eletricidade produzida por seu sistema fotovoltaico para a concessionária de energia, o que gera ainda mais economia.
21Qual é a situação atual da energia fotovoltaica no Brasil?
No Brasil, o potencial de energia fotovoltaica é imenso, dados seus altos índices de radiação solar. Atualmente, os governos e as concessionárias de serviços públicos são os principais investidores, utilizando painéis fotovoltaicos em sinalização e fiscalização rodoviárias, iluminação pública, telecomunicações e outros. O projeto federal Luz Para Todos, que visa levar energia elétrica para comunidades isoladas e carentes, também faz amplo uso da energia fotovoltaica.
No entanto, os sistemas fotovoltaicos on-grid ainda são uma grande novidade. Os dois principais obstáculos têm sido o custo de compra e instalação dos painéis e a falta de uma política oficial de subsídios. O primeiro já está sendo ultrapassado graças ao avanço da tecnologia, que tem reduzido o custo e aumentado a eficiência dos painéis fotovoltaicos. Já o segundo depende da vontade política dos governantes e da conscientização da sociedade, o principal fator de pressão junto ao poder público.
As perspectivas do setor no Brasil, porém, são otimistas, e espera-se que em breve o país conte com legislação que defina incentivos à instalação de sistemas fotovoltaicos residenciais e comerciais, assim como à venda de energia fotovoltaica à rede elétrica por parte dos usuários.
Fontes: Suntech Power, Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) e Universidade Federal de Santa Catarina.
22Quando posso instalar painéis fotovoltaicos?
Podem-se usar painéis fotovoltaicos para suprir eletricidade para praticamente qualquer carga em qualquer região do Brasil, mas eles se tornam viáveis economicamente apenas para pequenas cargas. Por isso eles são mais usados em residências rurais distantes das redes elétricas, estações de telecomunicação em morros, bombeamento d’água em locais sem energia, na sinalização de estradas, em barcos e em um sem número de aplicações onde o consumo de energia é baixo e torna-se difícil levar uma rede elétrica da concessionária.
23Quais são as limitações dos painéis fotovoltaicos?
A energia solar é gratuita, mas os painéis fotovoltaicos e as baterias ainda são relativamente caros. E quanto mais energia se gasta, maior deve ser o número de painéis e baterias instalados, e maiores o investimento inicial. Por isso é preciso usar eficientemente a energia gerada. Não se devem utilizar lâmpadas incandescentes, somente lâmpadas fluorescentes e de LED´s de maior eficiência. Aquecer água, só com o aquecedor solar, que é outro equipamento completamente diferente.
Ferros elétricos, chuveiros, secadores, motores grandes não devem ser ligados ao gerador. O sol não brilha todo o tempo, existe o ciclo natural do dia e da noite, existem os períodos chuvosos ou nublados. Por isso é necessário armazenar a energia gerada durante os períodos ensolarados em baterias elétricas, para usá-la nos períodos sem ou com pouca insolação.
24Como saber o tamanho do sistema ideal para minha aplicação?
De cada aparelho que for alimentado pelo sistema é preciso saber sua potência em Watt e quantas horas ele ficará ligado em média por dia. O produto da potência em Watt pelo número de horas, terá o consumo em Watt x hora x dia de cada um o somatório de todos estes consumos e terá o consumo total.
Além disso é necessário saber a exata localização de onde serão instalados os painéis, uma vez que a insolação varia de região para região levando em conta a posição geográfica e o volume das chuvas.